Fenotypizace multiple knockout mutantů genu metabolismu cytokininů u Arabidopsis thaliana

Karel MITURA

Bachelor's thesis

Phenotyping of multiple knock-outs of Arabidopsis mutants in cytokinin metabolism

Abstract:

Homeostaze rostlinných hormonů cytokininů je regulována aktivitou enzymů jejich metabolismu. Během celého vývoje rostliny signalizuje rozdílná koncentrace cytokininů v různých pletivech upřednostnění pletiva s vyšší hladinou cytokininů a to hlavně z pohledu přísunu živin. Tak je tomu například v senescenci, kde v žloutnoucích listech rapidně klesají obsahy cytokininů pro přesun živin ve prospěch reprodukčních orgánů. Toto snížení je katalyzováno enzymy degradace a inaktivace cytokininů. Zatímco degradace cytokininů zprostředkována cytokinin dehydrogenasami již byla již v minulosti dobře charakterizována, inaktivační dráha na svoje objasnění stále čeká. Ačkoli jsou v dnešní době známy cytokinin specifické UDP-glukosyltransferasy u různých rostlinných druhů, celkový mechanismus zůstává neobjasněn. Teoretická část této bakalářské práce se zabývá rešerší na téma cytokininy, jejich inaktivace na glykosidy cytokinin specifickými UDP-glukosyltransferasami a dále pak shrnutím dosavadních poznatků o mutantních liniích enzymů degradace a inaktivace cytokininů u Arabidopsis thaliana. Experimentální část pak charakterizuje vybrané vícenásobné mutanty enzymů degradace a inaktivace cytokininů pomocí kořenových testů a to za standardních podmínek nebo po exogenně aplikovaném cytokininu. Neméně důležitou částí pak je studium modulace genové exprese metabolismu cytokininů u těchto mutantních linií v kvantitativní real-time PCR.

Abstract:

The homeostatic plant hormone, cytokinin, is regulated by the activity of its metabolic enzymes. The levels of cytokinins vary in different tissues throughout the development of the plant, higher levels of cytokinins being linked to nutrients. Thus, in the case of senescence where the leaves yellow, a rapid decrease in cytokinin levels for the transport of nutrients occurs in the leaves in favour of the reproductive organs. This inactivation of cytokinin is catalyzed by specific degradation enzymes. While the process of cytokinin degradation by a specific cytokinin dehydrogenase has been well characterized previously, the inactivation pathway is still not well understood. Although cytokinin-specific UDP-glycosyltransferase have now been described in different plant species, the overall mechanism remains unclear. The theoretical part of this thesis discusses research on the topic of cytokinins, the inactivation of cytokinin glucoside by a specific UDP-glycosyltransferase and then summarizes our current knowledge about enzyme degradation and inactivation of cytokinins in mutant lines of Arabidopsis thaliana. The experimental part characterizes a selected multiple mutant of cytokinin inactivation and degradation enzymes of cytokinins using rooting tests under standard conditions or after exogenously applied cytokinin. Another important part of the experiment is to study the modulation of gene expression of cytokinin metabolism in these mutant strains using quantitative real-time PCR.

Keywords

Cytokininy, UGT a CKX enzymy, single a triple mutanti Arabidopsis thaliana, real-time qPCR

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 22. 8. 2014

Accessible from:: 22. 8. 2014

Thesis defence

• Supervisor: Mgr. Mária Šmehilová, Ph.D.

PALACKÝ UNIVERSITY IN OLOMOUC

Faculty of Science

Bachelor programme / field:
Biochemistry / Biochemistry