Interakce giberelinů a cytokininů v růstu klíčních rostlin Arabidopsis thaliana

Bc. Adéla Horáková

Master's thesis

Interaction of gibberellins and cytokinins in the regulation of the growth Arabidopsis thaliana seedlings

Abstract:

V dnešní době se stále více hovoří o globálním oteplování a zvýšené teplotě. Jelikož teplota výrazně ovlivňuje růst rostlin, mohou mít změny klimatu negativní dopad na zemědělskou produkci. Předchozí práce ukázala význam cytokininů v odpovědi k teplotě, kdy cytokininy působí jako negativní regulátory termomorfogeneze. Jak je známo, gibereliny jsou pozitivními regulátory termomorfogeneze. Tato práce sleduje interakce giberelinů a cytokininů a jejich regulaci termomorfogeneze. Analýza morfologie klíčních rostlin Arabidopsis thaliana L. ukázala dominantní účinek cytokininů při termomorfogenezi. Účinek cytokininů při termomorfogenezi je velice rychlý, neboť kinetika růstu hypokotylu byla pozměněna již velmi brzy po ošetření zvýšenou teplotou. Analýza exprese odhalila, že cytokininy zvyšují expresi genu pro biosyntetický enzym giberelinů GA20ox1, a naopak snižují expresi genu pro degradační enzym GA2ox6, což ukazuje možnou podporu mezi cytokininy a gibereliny v prodlužovacím růstu. Cytokininy mají také silný inhibiční vliv na expresi genu PIF4. Pro zjištění, zda cytokininy působí pouze na úrovni exprese, byly testovány mutantní linie Arabidopsis thaliana s ektopickou expresí PIF4. Bylo zjištěno, že cytokininy nepůsobí pouze na úrovni na exprese PIF4, ale že toto tlumení může být pouze částečným mechanismem inhibice růstu hypokotylu při termomorfogenezi, nicméně není klíčovým mechanismem.

Abstract:

Recently global warming and increasing environmental temperature are discussed very frequently. Ambient temperature is an important factor regulating plant growth and global changes in temperature could significantly affect the yield of the agriculture. Our previous work revealed the role of plant hormones cytokinins in response to temperature and showed cytokinins as negative regulators of the thermomorphogenesis. Since gibberellins are known as positive regulators of the thermomorphogenesis this work was focused on their interaction in response to temperature in Arabidopsis thaliana. Analysis of the morphology of plant seedlings showed that the effect of cytokinins dominates over gibberellins in response to high temperature and is detectable soon after high-temperature treatment. Analysis of gene expression showed that cytokinins induce expression of gibberellin biosynthesis enzyme GA20ox1 and decrease the expression of gibberellin degradation enzyme GA2ox6. On the other hand, cytokinins have an inhibitory effect on the expression of the master regulator of thermomorphogenesis PIF4. Analysis of transgenic line overexpressing PIF4 suggests that cytokinins could affect the thermomorphogenesis by regulation of the PIF4 expression but this process is not the key mechanism of the regulation of the response to high temperature.

Keywords

gibereliny, teplota, termomorfogeneze, Arabidopsis thaliana, cytokininy

Keywords

cytokinins, gibberellins, temperature, thermomorphogenesis, Arabidopsis thaliana

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 25. 4. 2019

Thesis defence

• Supervisor: Mgr. Jan Novák, Ph.D.

Mendel University in Brno

Faculty of AgriSciences

Master programme / field:
Plant Production / Plant Biotechnology