Role transportérů draslíku v reakci kořenového systému na nedostatek K+

• Thesis title in Czech: Role transportérů draslíku v reakci kořenového systému na nedostatek K+
• Thesis title in English: The role of potassium transporters in the root system response to K + deficiency
• Key words: draslík, deficience, kořenový systém, lokalizovaná a systémová odpověď, AKT1, KT/HAK/KUP
• English key words: potassium, deficiency, root system, localized and systemic response, AKT1, KT/HAK/KUP
• Academic year of topic announcement: 2017/2018
• Thesis type: dissertation
• Thesis language: čeština
• Department: Department of Experimental Plant Biology (31-130)
• Supervisor: RNDr. Edita Tylová, Ph.D.
• Author: hidden - assigned by the advisor
• Date of registration: 10.10.2017
• Date of assignment: 10.10.2017
• Advisors: RNDr. Aleš Soukup, Ph.D.

Preliminary scope of work

Disertační práce bude zaměřena na mechanismy systémové i lokalizované odpovědi kořenového systému Arabidopsis na dostupnost draslíku. Bude testována možná senzorická role transportérů draslíku (přenašeče KT/HAK/KUP, kanál AKT1) v této odpovědi. Pro některé minerální živiny již bylo prokázáno, že vysokoafinitní přenašeč daného iontu plní i funkci senzoru (Lima et al., 2010, Krouk et al., 2010), pro draslík však tato otázka nebyla zatím vyjasněna (Wang and Wu, 2013). Pro práci bude využito některých již charakterizovaných kup mutantů (diplomová a disertační práce Marka Šustra), u dalších bude provedena jejich základní charakterizace (např. KUP5, KUP10, KUP11 apod.). Systémová odpověď kořenového systému bude dále analyzována u vybraných ekotypů huseníčku. Jednotlivé ekotypy se v podmínkách deficience draslíku liší v distribuci růstu mezi hlavní osu kořene a postranní kořeny (Kellermeier et al., 2013). Mechanismus této odpovědi ale není popsán a není jasné, zda je specifická pouze pro draslík. Deficience draslíku je častým problémem nejen zemědělských půd, mechanismy reakce rostlin na jeho nedostatek jsou proto aktuálním problémem.
Kellermeier F, Chardon F, Amtmann A.2013. Natural variation of Arabidopsis root architecture reveals complementing adaptive strategies to potassium starvation. Plant Physiol,161: 1421-32.
Krouk G, Lacombe B, Bielach A, Perrine-Walker F, Malinska K, Mounier E, Hoyerova K, Tillard P, Leon S, Ljung K.2010. Nitrate-regulated auxin transport by NRT1. 1 defines a mechanism for nutrient sensing in plants. Developmental cell,18: 927-937.
Lima JE, Kojima S, Takahashi H, von Wirén N.2010. Ammonium triggers lateral root branching in Arabidopsis in an AMMONIUM TRANSPORTER1; 3-dependent manner. The Plant Cell Online,22: 3621-3633.
Wang Y, Wu W-H.2013. Potassium transport and signaling in higher plants. Annual Review of Plant Biology,64: 451-476.

Preliminary scope of work in English

The thesis will focus on mechanisms of systemic and localized response of the Arabidopsis root system to potassium availability. A possible sensory role of potassium transporters (KT/HAK/KUP transporters, AKT1 channel) will be tested in this response. For some mineral nutrients it has already been demonstrated that the high-affinity transporter of the ion provides also the function of the sensor (Lima et al., 2010, Krouk et al., 2010). For potassium, this question has not yet been clarified (Wang and Wu, 2013). The work will use some of the already described mutants (the diploma and dissertation work of Marek Šustr), others will carry out their basic characterization (KUP5, KUP10, KUP11, etc.). Systemic response of the root system will be further analyzed for selected Arabidopsis ecotypes. Individual ecotypes differ in the distribution of growth between main root axis and lateral roots under potassium deficiency (Kellermeier et al., 2013). However, the mechanism of this response is not described and it is not clear whether it is specific to potassium only. Potassium deficiency is a common problem not only for agricultural soils, the mechanisms of plant reaction to its deficiency are therefore a current problem.
Kellermeier F, Chardon F, Amtmann A.2013. Natural variation of Arabidopsis root architecture reveals complementing adaptive strategies to potassium starvation. Plant Physiol,161: 1421-32.
Krouk G, Lacombe B, Bielach A, Perrine-Walker F, Malinska K, Mounier E, Hoyerova K, Tillard P, Leon S, Ljung K.2010. Nitrate-regulated auxin transport by NRT1. 1 defines a mechanism for nutrient sensing in plants. Developmental cell,18: 927-937.
Lima JE, Kojima S, Takahashi H, von Wirén N.2010. Ammonium triggers lateral root branching in Arabidopsis in an AMMONIUM TRANSPORTER1; 3-dependent manner. The Plant Cell Online,22: 3621-3633.
Wang Y, Wu W-H.2013. Potassium transport and signaling in higher plants. Annual Review of Plant Biology,64: 451-476.