Characterization and significance of N-glucosyltransferase pathway as a tool for regulation of cytokinin homeostasis in plants

• Název práce v češtině: Charakterizace a význam N-glukosyltransferázové dráhy jako nástroje regulace homeostáze cytokininů v rostlinách
• Název v anglickém jazyce: Characterization and significance of N-glucosyltransferase pathway as a tool for regulation of cytokinin homeostasis in plants
• Klíčová slova: Cytokinin; glukosid; senescenční biotesty; kořenové biotesty
• Klíčová slova anglicky: Cytokinin; glucoside; senescence bioassay; root bioassay
• Akademický rok vypsání: 2016/2017
• Typ práce: diplomová práce
• Jazyk práce: angličtina
• Ústav: Katedra biochemie (31-250)
• Vedoucí / školitel: Ing. Václav Motyka, CSc.
• Řešitel: skrytý - zadáno vedoucím/školitelem
• Datum přihlášení: 25.10.2016
• Datum zadání: 26.10.2016
• Datum odevzdání elektronické podoby: 19.08.2019
• Datum proběhlé obhajoby: 03.09.2019
• Oponenti: doc. RNDr. Radomíra Vaňková, CSc.
• Konzultanti: Ing. Eva Žižková, Ph.D.

Předběžná náplň práce

Cytokininy (CK) jsou rostlinné hormony, které se podílejí na řízení základních růstových a vývojových procesů. Významným regulačním mechanismem pro nastolení a udržování hormonální homeostáze v rostlinách je konjugace CK s glukózou v poloze N7- nebo N9-purinového jádra katalyzovaná CK-N-glukosyltransferázami. Produkty této metabolické dráhy, CK-N-glukosidy, byly od svého objevení považovány za ireversibilní a neaktivní metabolity CK. Recentní výsledky však ukázaly, že tato klasifikace ne vždy odpovídá skutečnosti a naznačily potřebu jejího prověření a upřesnění.
V rámci diplomové práce bude s využitím biochemických, fyziologických a molekulárních přístupů revidována inaktivační úloha CK-N-glukosyltransferázové dráhy v rostlinách, zhodnoceno její zapojení do hormonální homeostáze a stanoven její biologický význam. V experimentech bude využito modelových zástupců jednoděložných i dvouděložných rostlin, zejména ovsa setého (Avena sativa L.) a huseníčku rolního [Arabidopsis thaliana (L.) Heynh.], a to jak divokého typu, tak mutantů v N-glukosyltransferázové dráze ugt76c1 a ugt76c2. Pro detekci, identifikaci a kvantifikaci CK-N-glukosidů a dalších CK metabolitů budou používány moderní instrumentální metody, včetně vysokoúčinné kapalinové chromatografie a hmotnostní spektrometrie. Práce bude prováděna v Laboratoři hormonálních regulací u rostlin (http://lhr.ueb.cas.cz) Ústavu experimentální botaniky AV ČR.

Předběžná náplň práce v anglickém jazyce

Cytokinins (CKs) represent a group of phytohormones involved in a wide variety of growth and developmental processes. One of important regulatory mechanisms controlling the complex process of CK homeostasis is their conjugation to a glucose molecule at N7- or N9-position catalysed by CK-N-glucosyltransferases (UGTs). Since their discovery in plants, CK-N-glucosides have been largely overlooked being viewed as irreversible and inactive CK products. However, our recent findings together with current literature data suggest a potential incorrectness of this classification and indicate a necessity of its verification and specification.
Using biochemical, physiological and molecular approaches the inactivating role of CK-N-glucosyltransferase pathway in plants will be reviewed and its involvement in hormonal homeostasis and biological significance will be assessed within the diploma thesis. Model monocotyledonous and dicotyledonous representatives will be used in the planned experiments, namely oats (Avena sativa L.) and Arabidopsis thaliana (L.) Heynh. plants including wild-type as well as ugt76c1 a ugt76c2 mutants in the N-glucosyltransferase pathway. Modern analytical methods such as high performance liquid chromatography and mass spectrometry will be applied for detection, identification and quantification of CK-N-glucosides and other CK metabolites. The experimental work will be done at the Laboratory of Hormonal Regulations in Plants (http://lhr.ueb.cas.cz) of the Institute of Experimental Botany CAS.