Molekulární regulace sekreční dráhy v rostlinných buňkách působením metabolitů prospěšných kořenových bakterií

• Thesis title in Czech: Molekulární regulace sekreční dráhy v rostlinných buňkách působením metabolitů prospěšných kořenových bakterií
• Thesis title in English: Molecular regulation of the secretory pathway in plant cells by metabolites of plant growth-promoting bacteria
• Academic year of topic announcement: 2022/2023
• Thesis type: Bachelor's thesis
• Thesis language: čeština
• Department: Department of Biochemistry (31-250)
• Supervisor: prof. RNDr. Helena Ryšlavá, CSc.
• Advisors: Mgr. Lukáš Synek, Ph.D.

Preliminary scope of work

Prospěšné kořenové bakterie podporující růst rostlin představují průlom v oblasti udržitelného zemědělství, poněvadž mohou výrazně omezit použití umělých hnojiv a agrochemikálií na ochranu rostlin. Svým působením aktivně stimulují růst, vývoj a odolnost rostlin vůči abiotickému stresu nebo patogenům. Rostliny naopak kořenovým bakteriím poskytují tzv. exudáty, které jsou sekretovány kořenovými buňkami a slouží bakteriím jako zdroj živin a energie.
Přes množství ekofyziologických poznatků o interakci rostlin s prospěšnými bakteriemi, máme jen málo informací, jak tako spolupráce probíhá na molekulární úrovni. Ukazuje se, že bakterie ovlivňují pomocí svých metabolitů vylučovaných do vnějšího prostředí regulaci sekreční dráhy rostlin. První studie analyzující změny metabolomu a genové transkripce rostlin i bakterii po kolonizaci kořenů bakteriemi naznačují, které metabolity by se mohly na této regulaci sekrece podílet.
Student vypracuje rešerši literatury na téma regulace kořenové sekrece prospěšnými bakteriemi a provede experimentální studii zaměřenou na chemotaxi několika modelových druhů prospěšných bakterií ke specifickým metabolitům a biopolymerům, které jsou produkovány kořeny a obaly semen huseníčku (Arabidopsis thaliana).

Preliminary scope of work in English

Beneficial plant growth-promoting bacteria represent a breakthrough in sustainable agriculture, as they can significantly reduce the use of chemical fertilizers and agrochemicals for plant protection. These bacteria actively stimulate plant growth, development and resistance to abiotic stress or pathogens. Plants, on the other hand, provide bacteria with exudates that are secreted by root cells and serve as a source of nutrients and energy for bacteria.
Despite the extensive ecophysiological knowledge of the plant-bacterial interactions, we have little knowledge about the cooperation at the molecular level. Bacteria have been shown to regulate the secretory pathway of plants through their metabolites secreted into the environment. The initial studies analyzing changes in the plant and bacterial metabolome and gene transcription upon the colonization of roots by bacteria suggest which metabolites could be involved in the regulation of the root secretion.
The student will elaborate a literature survey on the regulation of root secretion by plant growth-promoting bacteria and perform an experimental study focused on the chemotaxis of selected bacterial species to specific metabolites and biopolymers produced by roots and seed coats of Arabidopsis thaliana.