Analýza exprese vybraných genů aldehyddrehydrogenas v jednoděložných rostlinách

Ivana ČEČEROVÁ

Bachelor's thesis

Analysis of ALDH gene expression in monocots

Abstract:

Aldehyddehydrogenasy rodiny 3 jsou zejména v rostlinné říši málo prozkoumanou skupinou a rozdělují se do 6 podrodin. Doposud byly popsány především zástupci této rodiny v tabáku a arabidopsis. Krystalová struktura je známá pouze pro lidskou ALDH 3. Předpokláda se, že tato rodina by měla být exprimována v souvislosti se stresem, zejména salinitním, dehydratací, tězkými kovy a pesticidy. Doposud nebyla přesně popsána funkce rostlinných ALDH 3, podle dostupných hypotéz by se tyto enzymy mohly účastnit různých detoxifikačních drah, dle některých dostupných predikcí je exprese řízena kyselinou abscisovou. Tato bakalářská práce je zaměřená na studium vlivu abiotického stresu na změnu genové exprese aldehyddehydrogenas rodiny 3 u jednoděložných rostlin, jmenovitě kukuřice seté (Zea mays) a ječmene setého (Hordeum vulgare). Genová exprese byla studována pomocí qPCR, které předcházela reverzní transkripce. Byl pozorován pokles hladiny transkriptu ve vzorcích kukuřice, které byly vystaveny salinitnímu stresu v kombinaci s ošetřením vybranými polyaminy. U vzorku získaných z rostlin ječmene lze pozorovat významný rozdíl v expresi pro gen ALDH3-2, jehož hladiny vzrostly u listu rostlin kultivovaných v zasoleném prostředí. V kořeni byly naopak nadexprimovány geny ALDH3-4 a ALDH3-5. Byla provedena fylogenetická analýza aldehyddehydrogenas rodiny 3.

Abstract:

Aldehyde dehydrogenases of family 3 are especially in the plant kingdom little investigated group of enzymes. They are divided into six subfamilies. Up to now, members of this family have been described mainly in tobacco and Arabidopsis species. The crystal structure is known only for human ALDH 3. It has been thought this family is expressed in association with stress, particularly salinity, dehydration, heavy metals, and pesticides. So far, the precise function of plant ALDH 3 has not been clarified. According to current hypotheses, these enzymes are involved in various detoxification pathways. The available predictions suggest that abscisic acid can control their expression. This bachelor thesis is aimed at studying the effect of abiotic stress on the altered gene expression of aldehyde dehydrogenase family 3 in monocotyledonous plants, namely maize (Zea mays) and barley (Hordeum vulgare). Gene expression was examined by the qPCR technique preceded by reverse transcription. A decrease in transcript levels was observed in maize samples exposed to salinity stress in combination with treatment with selected polyamines. A significant difference in the expression was observed for the samples obtained from barley plants. ALDH3-2 levels have increased in the leaves samples under high­salt conditions. Unlike the root where ALDH 3-4 and ALDH 3-5 genes were overexpressed significantly. Phylogenetic analysis of aldehyde dehydrogenase family 3 was performed.

Keywords

genová exprese, qRTPCR, fylogenetická analýza, ALDH, aldehyddehydrogenasa, ALDH 3, enzym, rostlina, rostlinný enzym, kukuřice, Zea mays, Hordeum vulgare, ječmen

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 10. 5. 2021

Thesis defence

• Supervisor: Mgr. Radka Končitíková, Ph.D.

Palacký University Olomouc

Faculty of Science

Bachelor programme / field:
Biochemistry / Biochemistry