Studium interakcí auxinu a cytokininu při vývoji laterálních kořenů u Arabidopsis thaliana

Bc. Vendula Pukyšová

Master's thesis

A study of the auxin-cytokinin crosstalk in lateral root development in Arabidopsis thaliana

Abstract:

Auxin a cytokinin jsou dvě hlavní skupiny rostlinných hormonů hrající roli v různých růstových a vývojových procesech. Interakce auxinu a cytokininu během vývoje postranních kořenů je antagonistická – zatímco auxin stimuluje jejich iniciaci a vývoj, cytokinin působí opačně a efekt auxinu inhibuje. Mechanismus této interakce stále nebyl objasněn. Tato studie byla zaměřena na charakterizaci genu PAC7 jakožto jednoho z kandidátních účastníků interakce mezi auxinem a cytokininem. Důvodem selekce tohoto genu byla produkce primordií laterárních kořenů u jeho mutantů ošetřených auxinem společně s cytokininem, obou v inhibičních koncentracích. K analýze overexpresních a SM T-DNA inzerčních linií, odvozených od PAC7 genu, byly použity různé metody. Nejdříve byla analyzována lokalizace proteinu PAC7. Dále byly, za účelem zjištění dopadu působení cytokininu na fenotyp rostlin, provedeny analýzy kořenové délky, četnosti primordií postranních kořenů, gravitropismu a skotomorfogeneze. Výsledky práce ukázaly, že protein PAC7 je lokalizován v jádře. Fenotypová analýza overexpresních linií genu PAC7 prokázala jejich rezistenci vůči exogennímu cytokininu při tvorbě postranních kořenů. Navzdory našim očekáváním SM T-DNA inzerční linie vykazovaly stejný fenotyp jako overexpresní linie. Objasnění úlohy genu PAC7 v interakci mezi auxinem a cytokininem však vyžaduje další analýzy.

Abstract:

Auxin and cytokinin are two major classes of plant hormones, playing important roles in various growth and developmental processes. During lateral root development the auxin-cytokinin interaction is antagonistic - whereas auxin promotes the initiation and development of lateral roots, cytokinin antagonizes its effect and inhibits these processes. The molecular mechanism of this interaction has not yet been clarified. This study was focused on characterization of the PAC7 gene, one of the candidate molecular components involved in the auxin-cytokinin crosstalk. This gene was selected, because its mutants produce high number of lateral root primordia on when grown on media containing auxin simultaneously with inhibition concentrations of cytokinin. To analyse the overexpressing and SM T-DNA insertion lines derived from this gene, various methods were used. Firstly, analysis of the PAC7 protein localization was done. Next, in order to test the impact of cytokinin on the plant phenotype, analyses of root length, lateral root primordia, gravitropism and skotomorphogenesis were done on seedlings treated with various concentrations of cytokinin. Results have shown, that the PAC7 protein is localized in the nucleus. Phenotype analysis of the PAC7 overexpressors has revealed the resistance of lateral root formation in these lines to exogenous cytokinin. Although we have expected different results, in SM T-DNA insertion lines the same phenotypes as in the overexpressing lines were observed. In this study, we have met our goals and characterized the overexpressing and SM T-DNA insertion lines. Howerer, to clarify role of the PAC7 gene in the auxin-cytokinin interaction, further analyses are required.

Keywords

Arabidopsis thaliana, auxin, cytokinin, postranní kořeny, interakce auxinu a cytokininu, lateral roots, auxin-cytokinin crosstalk

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 16. 5. 2016

Thesis defence

• Date of defence: 8. 6. 2016
• Supervisor: Mgr. Lucie Crhák Khaitová, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Master programme / field:
Biochemistry / Biochemistry