Objasnění molekulární podstaty fenoménu obranného primingu u rostlin

Bc. Adam Janotík

Diplomová práce

Elucidation of defence priming molecular mechanisms in plants

Abstract:

Extensive infections of crop plants by plant pathogens have repeatedly resulted in catastrophic harvest failures that have caused major economic and social problems worldwide. Successful plant defense against pathogens is based on early recognition and fast activation of inducible defense responses. Plant’s ability to respond to plant pathogens faster and stronger is connected to defense priming phenomena. This condition can be triggered by xenobiotic chemicals, for instance, β-aminobutyric acid (BABA). Tomato plants were used for the experiments as a representative of the Solanaceae family. Bacteria Pseudomonas syringae pv. Tomato DC3000 was used as a model pathogen. The resistance of the Solanum lycopersicum cv. Amateur was proven after the BABA application. However, a decrease of resistance was observed after BABA:Asp application in comparison to BABA treated plants. This effect could be caused by potential competition of BABA and Asp for the binding site of the aspartyl-tRNA synthetase enzyme (AspRS). Changes in expression of defense genes was proved after BABA, Asp, and Gln treatment, however, increased expression of the genes was not observed after BABA and pathogen application, as expected. A considerably higher concentration of BABA in comparison to Asp concentration was observed after BABA:Asp application, therefore competition of BABA and Asp for the binding site of the AspRS seems to be enigmatic.

Abstract:

Rozsáhlé zemědělské škody a snížení úrody, způsobené různými patogeny, mají za následek vážné ekonomické a sociální problémy po celém světě. Účinná rezistence rostlin proti patogenům je založena na včasném rozpoznání a rychlé aktivaci indukovatelných obranných odpovědí. Schopnost rostlin odpovědět s větší účinností na rostlinné patogeny je spojena s fenoménem zvaným obranný priming. Tento stav může být indukovaný různými xenobiotickými chemikáliemi, kdy příkladem je např. β-aminomáselná kyselina (BABA). Pro tento experiment byly použité rostliny druhu Solanum lycopersicum, zástupce ze zemědělsky významné čeledi Solanaceae. Jako modelový patogen byly použité bakterie Pseudomonas syringae pv. Tomato DC3000. Po aplikaci BABA na rostliny Solanum lycopersicum cv. Amateur byl sledovaný efekt BABA-indukované resistence (BABA-IR), avšak po aplikaci BABA:Asp byl sledovaný pokles míry rezistence, což může souviset s potenciální kompeticí BABA a Asp o vazebné místo aspartyl-tRNA synthetasy (AspRS). Při analýze exprese obranných genů byl prokázán efekt BABA a aminokyselin Asp a Gln měnit hladiny transkriptů vybraných genů. Po aplikaci patogenu P. syringae byl sledován výrazný nárůst hladiny transkriptů vybraných genů, kdy aplikace BABA neprokázala nárůst exprese vybraných genů tak, jak bylo předpokládáno. Analýza koncentrací aminokyselin prokázala u vzorku BABA:Asp řádově vyšší koncentraci BABA v porovnaní s koncentraci Asp, na základě čeho je kompetice BABA a Asp o vazebné místo AspRS nepravděpodobná.

Klíčová slova

beta-aminomaslová kyselina, rezistencia rastlín, beta-aminobutyric acid, plant resistance, Pseudomonas syringae pv. Tomato DC3000, Solanum lycopersicum cv. Amateur, beta-aminomáselná kyselina, rezistence rostlin

Jazyk práce: slovenština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 16. 6. 2020

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 1. 7. 2020
• Vedoucí: doc. Mgr. Jan Lochman, Ph.D.
• Oponent: Mgr. Martina Zapletalová, Ph.D.

Masarykova univerzita

Přírodovědecká fakulta

Magisterský studijní program / obor:
Biochemie / Biochemie