Vývoj postranních kořenů a apoplastických bariér v rámci kořenového systému kukuřice (Zea mays L.)

• Název práce v češtině: Vývoj postranních kořenů a apoplastických bariér v rámci kořenového systému kukuřice (Zea mays L.)
• Název v anglickém jazyce: The development of lateral roots and apoplastic barriers in maize (zea mays L.) root system
• Akademický rok vypsání: 2008/2009
• Typ práce: disertační práce
• Jazyk práce: čeština
• Ústav: Katedra experimentální biologie rostlin (31-130)
• Vedoucí / školitel: RNDr. Aleš Soukup, Ph.D.
• Řešitel: skrytý - zadáno vedoucím/školitelem
• Datum přihlášení: 05.11.2008
• Datum zadání: 05.11.2008
• Datum a čas obhajoby: 09.01.2015 10:00
• Datum odevzdání elektronické podoby: 22.09.2014
• Datum proběhlé obhajoby: 09.01.2015
• Oponenti: RNDr. Milada Čiamporová, CSc.
• Konzultanti: RNDr. Olga Votrubová, CSc.

Předběžná náplň práce

Mutant kukuřice lrt1 byl identifikovaný dle absence tvorby laterálních kořenů časného postembryonálního vývoje (Hochholdinger & Feix, 1998). Jeho fenotyp je nezávislý na auxinu a tvorba laterálních kořenů může být do určité míry obnovena vysokou fosfátovou výživou nebo ustavením mykorhizní symbiózy (Paszkowski & Boller, 2002). Podle předběžné studie se zdá být kromě tvorby laterálních kořenů ovlivněna i impregnace buněčných stěn exodermis a některé další parametry vývoje střední části primární kůry (např. tvorba aerenchymu). Detekované změny v proteomu mutanta ukazují právě na změny syntézy extracelulárních polyfenolických látek (Hochholdinger et al., 2004), které hrají roli v modifikaci buněčných stěn.
Lrt1 by mohl být, mimo jiné, efektivním nástrojem pro funkční analýzu struktury a chemické modifikace buněčné stěny některých pletiv, která jsou klíčová pro determinaci výměny látek a komunikace mezi rostlinou a jejím prostředím. U kořene je pokožka téměř obecně přizpůsobena příjmu látek z rhizosféry ? není impregnována lipidickými složkami ? a hlavní úlohu v restrikci pasivního transportu apoplastem hraje u semenných rostlin obecně přítomná endodermis, popřípadě u mnoha rostlinných druhů další apoplastická bariéra diferencovaná v periferních pletivech kořene ? exodermis. Tyto struktury určují, díky modifikacím buněčné stěny zahrnujícím suberinizaci a lignifikaci, příjem minerálních živin a vody, vstup toxických látek, patogenů nebo vznik mykorhizní kolonizace.
V literatuře lze nalézt řadu prací několika laboratoří věnovaných kvantifikaci vodního transportu (Steudle a kol.), vlivu na příjem iontů (Clarkson a kol.), biochemické analýze monomerického složení suberinu těchto vrstev (Schreiber a kol.) či strukturní analýze (Peterson a kol). Chybějícím článkem propojujícím tyto výsledky je vztah mezi chemickým složením modifikované buněčné stěny, její strukturou a funkcí. Pomoci k zaplnění tohoto prostoru by mohla i navrhovaná práce.

Navrhovaná práce zahrnuje následující kroky:
? základní anatomická analýza kořene mutanta
? použití permeabilitních testů na srovnání funkce exodermis mutanta a původního genotypu
? optimalizace předpřipraveného protokolu pro ultrastrukturální sledování pronikání roztoku z okolí kořene apoplastickým prostorem buněčné stěny
? ultrastrukturální analýza prostorového uspořádání složek buněčné stěny exo a endodermis
? enzymatická izolace exodermálních a endodermálních buněčných stěn a jejich biochemická analýza ve spolupráci s prof. Lukasem Schreiberem (Univerzita v Bonnu, SRN)
? ověření rozdílu ve vstupu toxických kovů do pletiv kořene původního genotypu a mutanta
? vyhodnocení efektu kultivačních podmínek (např. stagnantní, průtočná, perlit) na diferenciaci apoplastických bariér, růst laterálních kořenů a tvorbu aerenchymu