Úloha malé Rab GTPasy Ara7 v odpovědi na abiotický stres

Bc. Petra KNOTKOVÁ

Master's thesis

Role of small RAB GTPase Ara7 in response to abiotic stress

Abstract:

Malé GTPasy se podílí na regulaci všech kroků vesikulárního transportu a u mnohých z nich již byla prokázána role v reakci na abiotický stres. Ara7 patří do skupiny Rab5 GTPas, které se podílí na řízení endocytosy a vakuolárního transportu. Malé GTPasy cyklují mezi dvěma stavy: aktivním s navázaným GTP, ve kterém vykonávají své regulační funkce, a inaktivním s navázaným GDP. V předkládané práci byla analyzována role malé GTPasy Ara7 v reakci na solný stres u rostlin. Provedená fenotypová analýza s liniemi rostlin exprimujícími tamoxifenem indukovatelnou dominantně negativní Ara7 (DN Ara7S24N) tj. v inaktivním stavu nebo konstitutivně aktivní Ara7 (CA Ara7Q69L), prokázala nezbytnost cyklické aktivace a inaktivace Ara7 pro správný růst primárních kořenů, zachování správného počtu a délky postranních kořenů a normální uspořádání kořenových vlásků. Inaktivace Ara7 způsobovala rapidní produkci kořenových vlásků. Byla prokázána důležitost Ara7 pro reakci rostlin na zasolení, protože rostliny s modifikovanou Ara7 (dominantně negativní i konstitutivně aktivní) vykazovaly vyšší senzitivitu na solný stres způsobený jak NaCl, tak KCl. Tato sensitivita byla potvrzena také zvýšenou peroxidací lipidů a sníženým obsahem chlorofylu ve studovaných liniích. Inaktivace Ara7 má za následek také akumulaci H2O2 a aktivaci antioxidační obrany. Naše výsledky ukazují, že přesně řízená kontrola cyklické aktivace a inaktivace Ara7 je nezbytná pro odpověď na solný stres u Arabidopsis.

Abstract:

Small GTPases are crucial regulators of all steps of vesicular trafficking and many of them show ability to regulate plant responces to abiotic stress. Ara7 is a member of Rab5 GTPase subfamily. Rab5 GTPases are involved in the control of endocytosis and vacuolar trafficking. In general, small GTPases cycle between two states: an active GTP-bound state and an inactive GDP-bound state. Only in GTP-bound state can they perform their functions. The role of Ara7 in plant response to the salt stress was investigated in this diploma thesis. The phenotypic analysis, performed by using plants expressing tamoxifen-inducible dominant negative Ara7 (DN Ara7Q69L) and plants expressing constitutively active Ara7 (CA Ara7Q69L), showed that ability of Ara7 to cycle between active and inactive state is necessary for maintaining optimal growth of primary roots, number and length of lateral roots and organisation of root hairs. Moreover, inactivation of Ara7 caused rapid production of root hairs. Our results also indicate the importance of Ara7 in salt stress tolerance, because plants with modified Ara7 (dominant negative or constitutive active) showed higher sensitivity to salt stress induced by both NaCl and KCl. This sensitivity was evidenced also by increased lipid peroxidation and decreased chlorophyll level in the studied lines. Finally, inactivation of Ara7 has clear consequences in H2O2 accumulation and activation of antioxidant defence. In conclusion, our results show, that tight control between Ara7 active and inactive state is required for salt stress response in Arabidopsis.

Keywords

Malé GTPasy, Ara7, solný stres, vesikulární transport, endocytosa, antioxidační enzymy.

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 26. 4. 2018

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Tomáš Takáč, Ph.D.

PALACKÝ UNIVERSITY OLOMOUC

Faculty of Science

Master programme / field:
Biochemistry / Biochemistry