Efekt prospěšné bakterie Pseudomonas fluorescens na buněčná a vývojová stadia tolice vojtěšky (Medicago sativa) během abiotického stresu

Alex PUSKÁSŮ

Bachelor's thesis

Effect of the beneficial bacterium Pseudomonas fluorescens on the cellular and developmental stages of alfalfa (Medicago sativa, L.) during abiotic stress

Abstract:

Alfalfa (Medicago sativa, L.) is a perennial forage legume that is widely use in livestock nutrition as a silage for its rich nutritional value. As a legume, alfalfa forms nodules, special organs that allow symbiotic microorganisms coexistence with the plant host. Plant Growth Promoting Bacteria (PGPB) are a group of microorganisms that forms relationship with plants. PGPB supports the growth of plants either by direct or indirect means by producing compounds like auxins or cytokines of which Pseudomonas fluorescens is a part of. It is an aerobic, rod-shaped gram-negative bacterium which produces fluorescent yellowish green siderophores along the compounds. Salt stress poses a serious problem to agriculture caused by osmotic stress, lower biomass yield or slower germination and growth of the plants. To protect themselves during the stress, plant must have developed mechanisms to overcome these negative effects. Mitogen-activated protein kinases (MAPK) are signal cascade proteins which transduce extracellular signals and give adequate cell response. The principle is the phosphorylation of MAPKKK by receptor, MAPKKK phosphorylates MAPKK and MAPKK phosphorylates MAPK. MAPK activate the biomolecules that mediate the response in plants. In this thesis, we tried to study the role of SIMKK (salt stress-induced mitogen-activated protein kinase kinase) and the effect of PGPB during salt induced stress on alfalfa (Medicago sativa L.) plants. Medicago sativa L. cv. Regen-SY (WT) and Medicago sativa, L. cv. Regen-SY SIMKK RNAi (where the SIMKK is downregulated) were used for the evaluation of salt stress and its mitigation using P. fluorescens by phenotyping and microscopy analysis.

Abstract:

Vojtěška setá (Medicago sativa, L.) je víceletá pícnina, která se pro svou bohatou výživovou hodnotu hojně využívá ve výživě hospodářských zvířat jako siláž. Vojtěška jako luskovina vytváří uzliny, zvláštní orgány, které umožňují soužití symbiotických mikroorganismů s hostitelskou rostlinou. Bakterie podporující růst rostlin (PGPB) jsou skupinou mikroorganismů, které žijí v symbióze s rostlinami. PGPB podporují růst rostlin buď přímo, nebo nepřímo produkcí sloučenin, jako jsou auxiny nebo cytokiny. Mezi tyto bakterie patří i Pseudomonas fluorescens. Je to aerobní, tyčinkovitá gramnegativní bakterie, která kromě užitečných sloučenin produkuje fluoreskující žlutozelené siderofory. Solný stres představuje pro zemědělství vážný problém způsobený osmotickým stresem, nižším výnosem biomasy nebo pomalejším klíčením a růstem rostlin. Aby se rostliny během stresu ochránily, musí mít vyvinuté mechanismy, které tyto negativní účinky překonávají. Mitogenem aktivované proteinkinázy (MAPK) jsou proteiny signální kaskády, které přenášejí mezibuněčné signály a poskytují adekvátní buněčnou odpověď. Principem je fosforylace MAPKKK receptorem, MAPKKK fosforyluje MAPKK a MAPKK fosforyluje MAPK. MAPK aktivují biomolekuly, které zprostředkovávají odpověď v rostlinách. V této práci jsme se pokusili studovat úlohu SIMKK (mitogenem aktivované proteinkinázy kinázy indukované solným stresem) a účinek PGPB během solného stresu na rostlinách vojtěšky seté. Medicago sativa, L. cv. Regen-SY (WT - divoký typ) a Medicago sativa L. cv. Regen-SY SIMKK RNAi (kde je SIMKK downregulována) byly použity pro hodnocení solného stresu a jeho zmírnění pomocí Ps. fluorescens pomocí fenotypizace a mikroskopické analýzy.

Keywords

Medicago sativa, L., Pseudomonas fluorescens R562, růst kořenů, MAPK, solný stres, mitigace, SIMKK, spinning disk mikroskop

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 18. 5. 2022

Thesis defence

• Supervisor: Jasim Basheer, Ph.D.

Palacký University Olomouc

Faculty of Science

Bachelor programme / field:
Biotechnology and Genetic Engineering / Biotechnology and Genetic Engineering