velikost textu

Regulation of cytokinin metabolism in tobacco plants and chloroplasts

Upozornění: Informace získané z popisných dat či souborů uložených v Repozitáři závěrečných prací nemohou být použity k výdělečným účelům nebo vydávány za studijní, vědeckou nebo jinou tvůrčí činnost jiné osoby než autora.
Název:
Regulation of cytokinin metabolism in tobacco plants and chloroplasts
Název v češtině:
Regulace metabolismu cytokininů v rostlinách a chloroplastech tabáku
Typ:
Disertační práce
Autor:
Mgr. Marie Havlová, Ph.D.
Školitel:
RNDr. Radomíra Vaňková, CSc.
Oponenti:
doc. RNDr. Helena Ryšlavá, CSc.
RNDr. Jana Malá, CSc.
Id práce:
89992
Fakulta:
Přírodovědecká fakulta (PřF)
Pracoviště:
Katedra biochemie (31-250)
Program studia:
Biochemie (P1406)
Obor studia:
-
Přidělovaný titul:
Ph.D.
Datum obhajoby:
12. 9. 2011
Výsledek obhajoby:
Prospěl/a
Jazyk práce:
Angličtina
Klíčová slova:
cytokinin, tabák, chloroplast, abiotický stres
Klíčová slova v angličtině:
cytokinin, tobacco, chloroplast, abiotic stress
Abstrakt:
ABSTRAKT Cytokininy (CK) jsou jednou z nejvýznamnějších skupin rostlinných hormonů, které ovlivňují mnoho fyziologických dějů probíhajících v rostlinách. Jelikož je známo, že mnoho procesů je regulováno jak fytohormony, tak světlem, byla první část této práce zaměřena na diurnální rytmy regulace hladin jednotlivých cytokininů a dalších fytohormonů - auxinu (kyseliny indol-3-octové, IAA), kyseliny abscisové (ABA) a polyaminů (PA). Současně byly sledovány i změny v aktivitách enzymů účastnících se metabolismu CK a PA. Diurnální změny byly měřeny v listech rostlin tabáku (Nicotiana tabacum L. cv. Wisconsin 38), které byly pěstovány v režimu osvětlení 16/8 h světlo/tma. Maximální hladina fyziologicky aktivních CK, naměřená po 9 h světla (tj., uprostřed světelné fáze), velmi dobře odpovídá maximům IAA a PA a je rovněž v souladu s aktivitami odpovídajících enzymů. Tyto údaje nasvědčují tomu, že metabolismus výše uvedených hormonů vykazuje diurnální rytmus. Další část práce byla zaměřena na změny hladin CK, IAA a ABA v transgenních rostlinách tabáku, které měly pozměněný metabolismus cytokininů způsobený zvýšenou expresí vybraných enzymů zapojených do jejich metabolismu (biosyntézy, degradace a reverzibilní konjugace).Vzhledem k tomu, že CK hrají důležitou roli ve funkci a diferenciaci plastidů a zároveň velká část biosyntézy CK probíhá právě v plastidech, porovnávali jsme dopad modulace metabolismu CK v cytoplazmě na hladiny CK na úrovni listů a izolovaných chloroplastů. Výsledky svědčí o tom, že kompartmentalizace CK hraje velmi významnou roli v jejich homeostázi a zároveň, že chloroplasty jsou relativně autonomními organelami vzhledem k regulaci metabolismu cytokininů. Poslední část této práce se zabývala dopadem stresu z nedostatku vody na hladiny CK, IAA a ABA na horní, střední a dolní listy a kořeny kontrolních rostlin tabáku a dvou transformantů s nadprodukcí genu pro trans-zeatin O-glukosyltransferasu, a to buď pod konstitutivním 35S nebo indukovatelným SAG12 promotorem, který spouští expresi genu až během postupující senescence. Během sucha hladiny ABA velmi výrazně vzrostly, zvláště v horních listech. U rostlin s konstitutivní expresí ZOG1, a tedy se zvýšeným „turn-over“ CK již před začátkem stresu, byl tento nástup pozorován se zpožděním. S prohlubujícím se stresem obsah bioaktivních CK v listech postupně klesal, nejpomaleji v horních listech, a to u všech studovaných genotypů. Ustavení gradientu aktivních CK ve prospěch nejmladších listů naznačuje jejich prioritní ochranu. Během sucha byla dále pozorována významná akumulace CK a IAA v kořenech, což poukazuje na jejich roli při změně morfologie kořenového systému v reakci na silný stres suchem, zejména stimulaci růstu primárních kořenů a inhibici zakládání a růstu laterálních kořenů.
Abstract v angličtině:
ABSTRACT Cytokinins (CKs) are one of the most important group of phytohormones influencing many processes throughout the whole plant. As many processes are regulated both by the light and phytohormones, the first part of this work has been focused on evaluation of diurnal rhytmicity in levels of cytokinins and other cooperating hormones like auxin (indol-3-acetic acid, IAA), abscisic acid (ABA) and polyamines (PA). The changes in activity of selected enzymes participating in metabolism of the above mentioned phytohormones were followed as well. Diurnal variation of phytohormones was tested in tobacco leaves (Nicotiana tabacum L. cv. Wisconsin 38) grown under a 16/8 h (light/dark) period. The main peak of the physiologically active forms of CKs, found after the middle of the light period, coincided well with the maximum of IAA and PA levels and with activity of the corresponding enzymes. The achieved data indicate that metabolism of CKs, IAA and PAs is tightly regulated by the circadian clock. The other part of the study has been focused on changes in the contents of CKs, IAA and ABA in transgenic tobacco plants with altered cytokinin metabolism, achieved via the over-expression of particular enzymes participating in CK metabolism (biosynthesis, degradation and reversible conjugation). As CKs are known to be involved in plastid differentiation and function as well as part of CK biosynthetic pathway is localized in plastids, the impact of modulation of CK metabolism in cytoplasm on CK levels in the whole leaves and isolated chloroplasts was compared. The achieved results suggest that plant hormone compartmentation plays an important role in hormone homeostasis and that the chloroplasts are relatively autonomous organelles with respect to regulation of CK metabolism. Finally, we studied the impact of water deficit progression on CK, IAA and ABA levels in upper, middle and lower leaves and roots of wild type tobacco plants and two transformants over- expressing trans-zeatin O-glucosyltransferase gene (ZOG1) either under constitutive 35S or senescence-inducible SAG12 promoters. During drought stress, ABA content strongly increased, especially in upper leaves. A delay in ABA elevation was observed in plants with constitutive over- expression of ZOG1, which indicates that high CK levels might postpone stress sensing. As drought progressed, content of bioactive CKs in leaves gradually decreased, being maintained longer in the upper leaves of all tested genotypes. Establishment of active CK gradient in the favour of upper leaves suggests preferential protection of these leaves. During drought, significant accumulation both of CKs and IAA occured in roots, indicating the role of these hormones in root response to severe drought, which involves the stimulation of primary root growth and inhibition of lateral root initiation and formation.
Dokumenty
Stáhnout Dokument Autor Typ Velikost
Stáhnout Text práce Mgr. Marie Havlová, Ph.D. 2.68 MB
Stáhnout Abstrakt v českém jazyce Mgr. Marie Havlová, Ph.D. 63 kB
Stáhnout Abstrakt anglicky Mgr. Marie Havlová, Ph.D. 60 kB
Stáhnout Posudek vedoucího RNDr. Radomíra Vaňková, CSc. 84 kB
Stáhnout Posudek oponenta doc. RNDr. Helena Ryšlavá, CSc. 31 kB
Stáhnout Posudek oponenta RNDr. Jana Malá, CSc. 87 kB
Stáhnout Záznam o průběhu obhajoby 990 kB