Sledování exprese genů zapojených v biosyntetických drahách alkaloidů Máku setého

Aneta MATZNEROVÁ

Bachelor's thesis

Evaluation of gene expression in alkaloid biosynthetic pathways in Opium poppy

Abstract:

Tato bakalářská práce je věnována velice rozmanité skupině sekundárních metabolitů, alkaloidům. Značná část alkaloidů je syntetizována v rostlinách rodu Papaveraceae, přičemž nejvýznamnějším členem je Papaver somniferum neboli mák setý. Tato literární rešerše je tedy zaměřena na tuto významnou plodinu ať už z hlediska jejího obecného popisu tak z hlediska pěstování v České republice. Dále se popis věnuje morfinu, kodeinu, papaverinu, noskapinu a thebainu, což jsou alkaloidy obsažené v opiu máku setého. Biosyntetické dráhy těchto sekundárních metabolitů jsou velice pestré a jedním z hlavních cílů této bakalářské práce bylo vytvoření uceleného popisu jejich biosyntetických drah. Dalším cílem byla charakteristika genů zapojených do těchto biosyntetických drah. Část literární rešerše věnující se těmto genům (COR, 4´OMT, SalAT, CNMT a NCS) je zaměřena na popis, zda vyřazením těchto genů z biosyntetických drah bude ovlivněna produkce jednotlivých alkaloidů, zejména morfinu. Morfin je totiž zneužíván k výrobě heroinu, a proto jsou rostliny máku setého v některých zemích pěstovány nelegálně. Poslední část bakalářské práce je věnována mutačnímu šlechtění a některým metodám, které by mohly být využity pro transformaci máku setého. Transgenní rostliny máku setého by tak produkovaly menší množství opiátů nebo by dokonce opiáty neprodukovaly vůbec.

Abstract:

This bachelor thesis is devoted to a very diverse group of secondary metabolites, alkaloids. Most of these alkaloids are synthesized in plants of the genus Papaveraceae, where Papaver somniferum or opium poppy is the most important member. This literary research is focused on this important crop in terms of general description or in terms of cultivation in the Czech Republic. Furthermore, the description is focused on morphine, codeine, papaverine, noscapine and thebaine, which are alkaloids contained in opium of opium poppy. Biosynthetic pathways of these secondary metabolites are very diverse and one of the main aims of this bachelor thesis was to create a comprehensive description of their biosynthetic pathways. Another aim was a characterization of genes involved in these biosynthetic pathways. The part of this literature research dedicated to these genes (COR, 4´OMT, SalAT, CNMT and NCS) is focused on the description of whether the exclusion of these genes from biosynthetic pathways will affect the production of individual alkaloids, especially morphine. Morphine is misused for the production of heroin, which is the reason why opium poppy plants are grown illegaly in some countries. The last part of this bachelor thesis is devoted to mutation breeding and some methods that could be used to transform opium poppy. Transgenic poppy plants would be able to produce less opiates or would even not produce opiates at all.

Keywords

Alkaloidy, morfin, mák setý, mutační šlechtění, biosyntetické dráhy, opium

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 23. 4. 2020

Accessible from:: 31. 12. 2999

Thesis defence

• Date of defence: 12. 6. 2020
• Supervisor: Mgr. Jiří Červeň

University of Ostrava

Faculty of Science

Bachelor programme / field:
Biology / Experimental Biology