Mechanisms coordinating auxin metabolism and transport

• Název práce v češtině: Mechanismy koordinace metabolismu a transportu auxinu
• Název v anglickém jazyce: Mechanisms coordinating auxin metabolism and transport
• Klíčová slova: auxinový metabolismus, auxinový transport
• Klíčová slova anglicky: auxin metabolism, auxin transport
• Akademický rok vypsání: 2020/2021
• Typ práce: bakalářská práce
• Jazyk práce: angličtina
• Ústav: Katedra experimentální biologie rostlin (31-130)
• Vedoucí / školitel: RNDr. Jan Petrášek, Ph.D.
• Řešitel: skrytý - zadáno vedoucím/školitelem, čeká na schválení garantem
• Datum přihlášení: 12.11.2020
• Datum zadání: 12.11.2020
• Datum odevzdání elektronické podoby: 06.05.2021
• Datum proběhlé obhajoby: 28.05.2021
• Oponenti: Nelson Bernard Calixte Serre
• Konzultanti: Ing. Karel Müller, Ph.D.

Zásady pro vypracování

-

Seznam odborné literatury

Grieneisen VA, Xu J, Marée AFM, Hogeweg P, Scheres B (2007) Auxin transport is sufficient to generate a maximum and gradient guiding root growth. Nature 449:1008–1013 . https://doi.org/10.1038/nature06215
Khakhar A, Leydon AR, Lemmex AC, Klavins E, Nemhauser JL (2018) Synthetic hormone-responsive transcription factors can monitor and reprogram plant development. Elife 7:1–16 . https://doi.org/10.7554/eLife.34702
Kramer EM, Ackelsberg EM (2015) Auxin metabolism rates and implications for plant development. Front Plant Sci 6:1–8 . https://doi.org/10.3389/fpls.2015.00150
Mellor NL, Voß U, Janes G, Bennett MJ, Wells DM, Band LR (2020) Auxin fluxes through plasmodesmata modify root-tip auxin distribution. Development 147:https://doi.org/10.1242/dev.181669
Morales-Tapia A, Ruz-Ramírez A (2016) Computational modeling of auxin: A foundation for plant engineering. Front Plant Sci 7:1–8 . https://doi.org/10.3389/fpls.2016.01881
Pařízková B, Pernisová M, Novák O (2017) What has been seen cannot be unseen—detecting auxin in vivo. Int J Mol Sci 18:1–26 . https://doi.org/10.3390/ijms18122736

Předběžná náplň práce

Navrhovaná bakalářská práce má za cíl shrnout formou literární rešerše mechanismy koordinující auxinovýmetabolismus a transport, především z hlediska významu těchto dvou procesů pro vývoj rostlin a ustavování auxinových gradientů v pletivech. Z teoretických rozborů experimentálních prací (Kramer and Ackelsberg, 2015) vyplývá, že rychlost metabolických reakcí není schopna zajistit dostatečný zdroj auxinu v jednotlivých buňkách a ten je nutné doplňovat neustálým příjmem a výdejem jeho molekul mezi buňkami. Modely popisující ustavování a udržování auxinových gradientů v pletivech (přehled v Morales-Tapia a Ruz-Ramírez, 2016 a též v Mellor et al., 2020) jsou vždy závislé na dostupnosti dostatečně detailních dat. Pohled na tyto zákonitosti se ale v poslední době mění s tím, jak se vylepšují analytické metody stanovení spektra auxinových metabolitů a též jaké vznikají citlivější a rychlejších metody vizualizace auxinových gradientů. Poslední výsledky též naznačují, že při přenosu auxinu mezi buňkami hraje i nezanedbatelnou úlohu též transport auxin přes plasmodezmata (Mellor et al., 2020). Důležitou součástí práce bude též krátké shrnutí technických postupů sledování auxinových gradientů v rostlinách, od analogů hormonů spřažených s fluorescenční značkou, přes fluoreskující molekuly pod kontrolou auxin- sensitivních promotorů až k sofistikovaným systémům sledování exprese pomoci luminiscence (Pařízková et al., 2017).
Grieneisen VA, Xu J, Marée AFM, Hogeweg P, Scheres B (2007) Auxin transport is sufficient to generate a maximum and gradient guiding root growth. Nature 449:1008–1013 . https://doi.org/10.1038/nature06215
Khakhar A, Leydon AR, Lemmex AC, Klavins E, Nemhauser JL (2018) Synthetic hormone-responsive transcription factors can monitor and reprogram plant development. Elife 7:1–16 . https://doi.org/10.7554/eLife.34702
Kramer EM, Ackelsberg EM (2015) Auxin metabolism rates and implications for plant development. Front Plant Sci 6:1–8 . https://doi.org/10.3389/fpls.2015.00150
Mellor NL, Voß U, Janes G, Bennett MJ, Wells DM, Band LR (2020) Auxin fluxes through plasmodesmata modify root-tip auxin distribution. Development 147:https://doi.org/10.1242/dev.181669
Morales-Tapia A, Ruz-Ramírez A (2016) Computational modeling of auxin: A foundation for plant engineering. Front Plant Sci 7:1–8 . https://doi.org/10.3389/fpls.2016.01881
Pařízková B, Pernisová M, Novák O (2017) What has been seen cannot be unseen—detecting auxin in vivo. Int J Mol Sci 18:1–26 . https://doi.org/10.3390/ijms18122736

Předběžná náplň práce v anglickém jazyce

In the form of literature search, the proposed bachelor thesis aims to summarize the mechanisms of coordinating auxin metabolism and transport, especially in terms of the importance of these two processes for plant development and the establishment of auxin gradients in tissues. Theoretical analysis of experimental work (Kramer and Ackelsberg, 2015) showed that the rate of metabolic reactions is not able to provide a sufficient source of auxin in individual cells and it must be supported by continuous uptake and efflux of its molecules between cells. Models describing the establishment and maintenance of auxin gradients in tissues (reviewed in Morales-Tapia and Ruz-Ramírez, 2016 and also in Mellor et al., 2020) depends on the availability of sufficiently detailed data. However, the view on auxin gradient establishment is changing with the improvements of analytical methods for determining the spectrum of auxin metabolites, and more accurate and faster methods for visualizing auxin gradients are also very contributable. Recent results also suggest that the transport of auxin across plasmodemata also plays a significant role in the transfer of auxin between cells (Mellor et al., 2020). An important part of the work will also be a brief summary of technical procedures for monitoring auxin gradients in plants, from fluorescently coupled hormone analogues, through fluorescent molecules under the control of auxin-sensitive promoters to sophisticated luminescence-mediated expression monitoring systems (Pařízková et al., 2017; Khakhar et al., 2018).
Grieneisen VA, Xu J, Marée AFM, Hogeweg P, Scheres B (2007) Auxin transport is sufficient to generate a maximum and gradient guiding root growth. Nature 449:1008–1013 . https://doi.org/10.1038/nature06215
Khakhar A, Leydon AR, Lemmex AC, Klavins E, Nemhauser JL (2018) Synthetic hormone-responsive transcription factors can monitor and reprogram plant development. Elife 7:1–16 . https://doi.org/10.7554/eLife.34702
Kramer EM, Ackelsberg EM (2015) Auxin metabolism rates and implications for plant development. Front Plant Sci 6:1–8 . https://doi.org/10.3389/fpls.2015.00150
Mellor NL, Voß U, Janes G, Bennett MJ, Wells DM, Band LR (2020) Auxin fluxes through plasmodesmata modify root-tip auxin distribution. Development 147:https://doi.org/10.1242/dev.181669
Morales-Tapia A, Ruz-Ramírez A (2016) Computational modeling of auxin: A foundation for plant engineering. Front Plant Sci 7:1–8 . https://doi.org/10.3389/fpls.2016.01881
Pařízková B, Pernisová M, Novák O (2017) What has been seen cannot be unseen—detecting auxin in vivo. Int J Mol Sci 18:1–26 . https://doi.org/10.3390/ijms18122736