Hormonal regulation of Arabidopsis deetiolation

Veronika Balakhonova, Ph.D.

Disertační práce

Anotace:

Hormony zásadnícm způsobem regulují život rostliny a ovlivňují její vývojový program. Tyto malé molekuly koordinují téměř všechny fyziologické procesy, včetně regulace jednoho ze zásadních procesů autotrofního růstu – tvorby fotosyntetického aparátu. Úloha jednotlivých hormonů při deetiolaci rostlin je stále studována. V této práci rozšiřujeme dosavadní poznatky týkající se vlivu cytokininu a ethylenu při de-etiolaci Arabidopsis. Za tímto účelem představujeme iReenCAM, pokročilou metodologii pro in vivo analýzu kinetiky akumulace chlorofylu po světlem indukované deetiolaci semenáčků. Náš přístup využívající iReenCAM, optimalizovaný a ověřený pomocí HPLC analýzy, je cenným nástrojem pro stanovení průběhu biosyntézy chlorofylu s vysokým časoprostorovým rozlišením. Využili jsme nově zavedenou metodologii ke zkoumání vlivu fytohormonů na akumulaci chlorofylu během ranné deetiolace. Testovali jsme exogenní hormony v rozmezí koncentrací nM až µM. Dále jsme pro studium role komponentů cytokininové a ethylenové signalizace testovali kinetické profily biosyntézy chlorofylu příslušných mutantních linií. Kromě toho jsme v rámci projektu věnovaného vlivu fosforylace serinu na MSP signalizaci vytvořili transgenní linie s nadměrnou expresí AHP3, a to jak standardního typu, tak mutantů deficientních v serinových zbytcích. Získané linie jsou kandidáty pro další analýzu kinetiky chlorofylu pomocí iReenCAM.

Abstract:

Hormones determine a plant’s life, affecting its developmental program. These small molecules coordinate almost all physiological processes, including the hallmark of autotrophic growth – photosynthetic apparatus formation. The role of particular hormones in plant de-etiolation is still studied. In this work, we extend current knowledge concerning the effect of cytokinin and ethylene during the early stages of Arabidopsis de-etiolation. For this, we introduce iReenCAM, an advanced methodology for in vivo analysis of chlorophyll accumulation kinetics after light-induced seedling de-etiolation. Optimized and validated by HPLC analysis, the iReenCAM approach is a valuable tool for determining the course of chlorophyll biosynthesis at high spatiotemporal resolution. We applied the new methodology to explore the effect of phytohormones on chlorophyll accumulation during early de-etiolation. We tested the exogenous hormonal treatment in the nM to µM concentration range. Moreover, to study the role of components from cytokinin and ethylene signaling, we assayed kinetics profiles of chlorophyll biosynthesis in corresponding mutant lines. Additionally, in the frame of the project dedicated to the impact of serine phosphorylation in MSP signaling, we generated transgenic plants overexpressing AHP3, both wild type and Ser-deficient versions. The obtained lines are candidates for further chlorophyll kinetics analysis by iReenCAM.

Keywords

Arabidopsis thaliana, deetiolace, biosyntéza chlorofylu, fytohormony, cytokinin, ethylen, deetiolation, chlorophyll biosynthesis, phytohormones, ethylene

Jazyk práce: angličtina

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 4. 8. 2023

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 30. 8. 2023
• Vedoucí: doc. RNDr. Jan Hejátko, Ph.D.
• Oponent: prof. Ing. Miloš Barták, CSc., prof. RNDr. Petr Ilík, Ph.D.

Masarykova univerzita

Přírodovědecká fakulta

Doktorský studijní program / obor:
Genomika a proteomika / Genomika a proteomika