Klíčové enzymy v biochemii stresu rostlin

Annemarie Hamplová

Bachelor's thesis

Key enzymes in biochemistry of plant stress

Abstract:

Tato bakalářská práce pojednává o klíčových enzymech v biochemii stresu rostlin. V průběhu stresu u rostlin dochází k řadě spletitých chemických reakcí, které utváří komplexní děj značně ovlivňující fyziologické fungování rostlin. Stres rostlin je způsoben biotickými a abiotickými stresory, přičemž platí, že abiotické stresory meziročně způsobují značné ztráty ve výnosu zemědělských plodin. V přírodě často dochází ke kombinaci biotických a abiotických stresů, se kterými se rostliny musí současně vypořádat. Během působení abiotického stresu jsou rostliny vystaveny zvýšené náchylnosti i na stres biotické povahy. Biotický stres je způsobován především herbivory, dále pak patogeny, kam se řadí zástupci z řad virů, bakterií a hub. Sucho, chlad a mráz, zasolení a toxické kovy jsou nejvýznamnějšími zástupci z řad abiotických stresů. Vzhledem k usedlému způsobu života byly rostliny nuceny vyvinout účinné adaptační a toleranční mechanismy, které jim v průběhu působení stresorů, poskytnou dostatečně účinnou ochranu. Dále se pak u rostlin v průběhu evoluce vyvinuly chemické látky, které se aktivně účastní fyziologie stresu a jsou schopny do značné míry zajišťovat zvýšenou odolnost rostlin vůči stresorům. Nezpochybnitelně sem patří histidinkinázy, dehydriny, abscisová kyselina (ABA), nemrznoucí proteiny (AFP), proteiny teplotního šoku (HSP) a mnoha dalších. V neposlední řadě mezi velice významné látky, které aktivně chrání rostliny před oxidačním stresem, jsou neenzymatické a enzymatické obranné mechanismy. Enzymy jsou vysoce specializované chemické látky mající v rostlinách řadu nenahraditelných úloh. Enzymy spadají do nejúčinnějších obranných mechanismů rostlin v průběhu oxidativnímu stresu. Působení oxidativního stresu vyvolá v rostlinách tvorbu reaktivních forem kyslíku (ROS). Do této rozmanité skupiny spadají látky, které jsou samy o sobě reaktivnější než samotný molekulární kyslík. Hovoříme o singletovém kyslíku, superoxidovém radikálu, peroxidu vodíku a hydroxylovém radikálu. V této práci se konkrétně věnuji třem významným enzymům. Kataláza přeměňuje peroxid vodíku na kyslík a vodu. Askorbát peroxidáza taktéž odstraňuje peroxid vodíku. Superoxid dismutáza se aktivně podílí na odstraňování superoxidu za vzniku peroxidu vodíku a kyslíku.

Abstract:

This bachelor thesis deals with key enzymes in plant stress biochemistry. During stress in plants, there are a number of complex chemical reactions that form a complex event that greatly affects the psysiological functioning of plants. Plants stress is caused by biotic and abiotic stressors, with abiotic stressors causing significant losses in crop yield year-one-year. In nature, there is often a combination of biotic and abiotic stress that plants muset deal with at the same time. During abiotic stress, plants are also subject to biotic stress. Biotic stress is mainly caused by herbivors and pathogens, which include representatives from viruses, bacteria and fungi. Drought, cold and frost, salting and toxic metals, are the most prominent representatives from the ranks of abiotic stress. Due to the sedentary way of life, plants have been forced to develop effective adaptation and tolerance mechanisms to provide them with sufficient effective protection during stressors. In addition, during evolution, plants developed chemicals that actively participate in stress physiology and are able to largely ensure increased resistence of plants to stressors. Undoubtedly, this includes histidinkinases, dehydrins, abscistic acid (ABA), antifreeze proteins (AFP), heat shock proteins (HSP) and many others. Last but not least, nonenzymatic and enzymatic defence mechanisms are among the very importnant substances that actively protect plants from oxidative stress. Enzymes are highly specialised chemicals with a number of irreplaceable roles in plants. Enzymes fall under the most effective plant protection mechanisms during oxidative stress. The activity of oxidative stress causes the formation of reactive oxygen species (ROS) in plants. This diverse group includes substances that are in themselves more reactive than molecular oxygen itself. We are talking about singlet oxygen, superoxide, hydrogen peroxide and hydroxyl radical. In this work I specifically dedicate myself to the three important enzymes. Catalase converts hydrogen peroxide into oxygen and water. Ascobate peroxidase also removes hydrogen peroxide. Superoxid dismutase is actively involved in the elimination of the superoxide to produce hydrogen peroxide and oxgen.

Keywords

askorbát peroxidáza, kataláza, peroxidáza, prolin, SOD, sucho

Keywords

catalase, proline, ascorbate peroxidase, SOD, drought, peroxidase

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 29. 4. 2021

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Matyáš Orsák, Ph.D.
• Reader: Štěpánka Nedvědová, Ing.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Bachelor programme / field:
Agriculture, Horticulture and Rural Development / Nutrition and Foodstuffs