Zapojení fotoreceptorů a iontových kanálů v klíčení semen

Eva MALEČKOVÁ

Bachelor's thesis

Involvement of photoreceptors and ion channels in seed germination

Abstract:

Pro další vývoj rostlin je klíčové správné načasování klíčení, a proto jsou semena velmi citlivá k podnětům vnějšího prostředí. Především světlo, za spolupůsobení teplotních podmínek či dostupnosti vody, hraje v regulaci klíčení stěžejní roli. Zapojení iontových kanálů je důležité v regulaci růstu (klíčení spor a semen obilovin, prodlužování stonku Arabidopsis thaliana (L.) Heynh.) a v několika případech bylo popsáno zapojení světla v depolarizaci plazmatické membrány. Bylo proto zajímavé studovat možnost zapojení iontových kanálů při klíčení semen Solanum lycopersicum L. Semena standardního genotypu rajčete (cv. GT) a fotomorfogenního mutanta s defektem ve fytochromu B1 (tri1) klíčila v in vitro podmínkách, tj. v Petriho miskách na agarovém médiu (Murashige-Skoog). Průběh klíčení byl ovlivněn jednak kvalitou světla (tma, modré a červené světlo), a také inhibitory aniontových kanálů: 5-nitro-2,3-fenylpropylaminobenzoová kyselina (NPPB), kyselina niflumová (NIF), kyselina 4-acetamid-4'-isothiokyanstilben-2,2'-disulfonová (SITS) a kyselina 4,4'-diisothiokyanstilben-2,2'-disulfonová (DIDS), které byly do média přidány v různých koncentracích. Za všech experimentálních podmínek bylo sledováno maximální klíčení a jeho kinetika. Jediným účinným inhibitorem klíčení semen se ukázala být kyselina niflumová, která klíčení inhibovala za všech testovaných světelných podmínek. Nejvýznamněji bylo klíčení inhibováno na modrém světle. Na základě výsledků sledování průběhu klíčení semen obou testovaných genotypů rajčete se lze domnívat, že vlastní inhibiční účinek niflumové kyseliny je významně zesílen působením vlnových délek v červené a především pak v modré oblasti světelného spektra a že se tak děje nezávisle na fytochromu B1. Pro působení světla na zesílení inhibičního kyseliny niflumové byly navrženy dvě hypotézy: působením světla může být inhibována exprese NIF-senzitivních kanálů nebo světlo zvyšuje jejich citlivost k exogenně aplikovanému inhibitoru.

Abstract:

Germination is a very important phase in the development of any plant. Plants are therefore highly sensitive to environmental cues, which are essential for appropriate timing of seed germination. The most important external stimulus is light, alongside factors such as temperature and water accessibility. Ion channels are involved in growth regulation (germination of spores and grain seeds, stem elongation of Arabidopsis thaliana (L.) Heynh.) and also in plasma membrane depolarization. In regard to previous observations, it was interesting to study possible involvement of ion channels in seed germination of tomato Solanum lycopersicum L. Seeds of both standard genotype (cv. GT) and photomorphogenic mutant deficient in phytochrome B1 (tri1) were used. Murashige-Skoog basal medium was used for in vitro germination, which was affected by light quality and by various concentrations of the following anion channel inhibitors: 5-nitro-2-(3-phenylpropylamino)benzoic acid, niflumic acid, 4- acetamido-4-isothiocyanostilbene-2,2'-disulfonic acid and 4,4'-diisothiocyanostilbene-2,2'-disulfonic acid. The object was to score maximal germination rates as well as kinetics of the germination. From all the inhibitors tested, only niflumic acid has been shown to be an efficient inhibitor of seed germination in dark. Furthermore the inhibitory effect of niflumic acid was increased by red light and especially by blue light. Upon application of niflumic acid, germination of both cv. GT and mutant tri1 was inhibited. Therefore, the observed inhibition seems to be independent of phytochrome B1. It was farther hypothesized that light can inhibit expression of NIF-sensitive channels. The alternative explanation could be that exposure to the light results in increased sensitivity of NIF-sensitive channels to niflumic acid.

Keywords

rajče, Solanum lycopersicum, fytochrom B1, inhibitor aniontových kanálů

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 22. 4. 2013

Accessible from:: 22. 4. 2013

Thesis defence

• Date of defence: 28. 5. 2013
• Supervisor: Doc. RNDr. Martin Fellner, Ph.D.

PALACKÝ UNIVERSITY IN OLOMOUC

Faculty of Science

Bachelor programme / field:
Biology / Molecular and Cell Biology