Informace o kvalifikační práci Sledování elektrické, fotosyntetické i chemické reakce rostlin rajčete na lokální poškození současně s vlivem meta-topolinu a jeho nového derivátu na tuto reakci
- Všechny požadované údaje o této VŠKP jsou vyplněny.
Hlavní téma
Sledování elektrické, fotosyntetické i chemické reakce rostlin rajčete na lokální poškození současně s vlivem meta-topolinu a jeho nového derivátu na tuto reakci
Hlavní téma v angličtině
Monitoring of electrical, photosynthetic and chemical response of tomato plants to local wounding with an effect of meta-topolin and its new derivate on the response
Název dle studenta
Sledování elektrické, fotosyntetické i chemické reakce rostlin rajčete na lokální poškození současně s vlivem meta-topolinu a jeho nového derivátu na tuto reakci
Název dle studenta v angličtině
Monitoring of electrical, photosynthetic and chemical response of tomato plants to local wounding with an effect of meta-topolin and its new derivate on the response.
Ačkoliv byly v posledních desetiletích systémové odpovědi rostlin intenzivně studovány, mnoho tíživých otázek zůstává stále nezodpovězených. Tahle práce se zaměřuje na neinvazivní popis systémových odpovědí rostlin rajčete (Lycopersicon esculentum L. cv. Moneymaker) na lokální popálení po externí aplikaci cytokininu (meta-topolin) a jeho nového derivátu (30HBAPA). Systémová odpověď byla popsána pomocí dvou neinvazivních biofyzikálních metod, měřením výměny plynů a povrchových elektrických potenciálů. Zmíněné biofyzikální metody byly podpořeny destruktivními chemickými analýzami koncentrací endogenních stresových hormonů (jasmonáty a kyselina abscisová KAB) v nepoškozených lístcích. Naše výsledky ukázaly, že všechny varianty rostlin reagují na lokální popálení rychlým (s - min.) a významným poklesem výměny plynů (rychlost asimilace CO2 a transpirace, stomatální vodivost, intercelulární koncentrace CO2), generováním elektrického signálu a akumulaci jasmonátů a ABA v nedotčených systémových lístcích. Ačkoliv měla externí aplikace mT pozitivní efekt na obnovu parametrů výměny plynů po lokálním popálení, 3OHBAPA evokoval nárůst míry otevřenosti průduchů, transpirace a maximálního kvantového výtěžeku PSII (na světle, FV´/FM´) v nestresovaných rostlinách. Pokud jde o elektrické signály, pak externí aplikace 3OHBAPA přispěla k nejvyšším amplitudám signálu po popálení, nicméně rychlost signálu byla nejpomalejší. Tato práce demonstruje vysokou citlivost rajčat na lokální popálení a jejich schopnost rozlišit zanedbatelné strukturální změny v hormonálních molekulách, co se projevilo rozdílným metabolismem a jejich efektem v rostlině.
Anotace v angličtině
Although systemic responses of plants to local wounding is intensively studied during past decades, many concerned questions are still unresolved. This work was focused on a non-invasive monitoring of systemic response of tomato plants (Lycopersicon esculentum L. cv. Moneymaker) to local burning after external application of cytokinin (meta-topolin) and its new prepared derivative (30HBAPA).The systemic response was described by two non-invasive biophysical methods, i.e. gas exchange and surface electrical potential measurements. The biophysical methods were supplemented by destructive chemical analysis of endogenous concentrations of stressed hormones (jasmonates and abscisic acid, ABA) in measured leaves. Our results revealed that all variants of plants react to local burning by a rapid (s - min) and pronounced decrease in gas exchange (rate of CO2 assimilation and transpiration, stomatal conductance, intercelular CO2 concentration), generation of electrical signal and accumulation of jasmonates and ABA in systemic unaffected leaflets. While externally applied mT acts positively on gas exchange parameters regeneration after local burning, 3OHBAPA evoked an increase in stomata opening, transpiration rate and maximal quantum yield of PSII (on light, FV´/FM´) in unaffected plants. Regarding electrical signalling, external application of 3OHBAPA contributed to the highest amplitudes of the signal upon burning, although the speed of the signal was the lowest. Presented work demonstrates a high sensitivity of tomato plants to local burning and its ability to distinguish negligible structural changes in hormone molecules, which is expressed in their different metabolism and action in the plant.
Klíčová slova
abiotický stres, arabinosid 3OHBAPA, LI-6400, lokální poškození, meta-topolin, měření elektrických signálů, měření in vivo, neinvazivní měření, rostlina rajčete, systémová odpověď
Klíčová slova v angličtině
abiotic stres, arabinosid 3OHBAPA, electric signals measuring, in vivo measuring, LI-6400, non-invazive measuring, local wounding, meta-topolin, systemic response, tomato plant
Rozsah průvodní práce
46
Jazyk
CZ
Anotace
Ačkoliv byly v posledních desetiletích systémové odpovědi rostlin intenzivně studovány, mnoho tíživých otázek zůstává stále nezodpovězených. Tahle práce se zaměřuje na neinvazivní popis systémových odpovědí rostlin rajčete (Lycopersicon esculentum L. cv. Moneymaker) na lokální popálení po externí aplikaci cytokininu (meta-topolin) a jeho nového derivátu (30HBAPA). Systémová odpověď byla popsána pomocí dvou neinvazivních biofyzikálních metod, měřením výměny plynů a povrchových elektrických potenciálů. Zmíněné biofyzikální metody byly podpořeny destruktivními chemickými analýzami koncentrací endogenních stresových hormonů (jasmonáty a kyselina abscisová KAB) v nepoškozených lístcích. Naše výsledky ukázaly, že všechny varianty rostlin reagují na lokální popálení rychlým (s - min.) a významným poklesem výměny plynů (rychlost asimilace CO2 a transpirace, stomatální vodivost, intercelulární koncentrace CO2), generováním elektrického signálu a akumulaci jasmonátů a ABA v nedotčených systémových lístcích. Ačkoliv měla externí aplikace mT pozitivní efekt na obnovu parametrů výměny plynů po lokálním popálení, 3OHBAPA evokoval nárůst míry otevřenosti průduchů, transpirace a maximálního kvantového výtěžeku PSII (na světle, FV´/FM´) v nestresovaných rostlinách. Pokud jde o elektrické signály, pak externí aplikace 3OHBAPA přispěla k nejvyšším amplitudám signálu po popálení, nicméně rychlost signálu byla nejpomalejší. Tato práce demonstruje vysokou citlivost rajčat na lokální popálení a jejich schopnost rozlišit zanedbatelné strukturální změny v hormonálních molekulách, co se projevilo rozdílným metabolismem a jejich efektem v rostlině.
Anotace v angličtině
Although systemic responses of plants to local wounding is intensively studied during past decades, many concerned questions are still unresolved. This work was focused on a non-invasive monitoring of systemic response of tomato plants (Lycopersicon esculentum L. cv. Moneymaker) to local burning after external application of cytokinin (meta-topolin) and its new prepared derivative (30HBAPA).The systemic response was described by two non-invasive biophysical methods, i.e. gas exchange and surface electrical potential measurements. The biophysical methods were supplemented by destructive chemical analysis of endogenous concentrations of stressed hormones (jasmonates and abscisic acid, ABA) in measured leaves. Our results revealed that all variants of plants react to local burning by a rapid (s - min) and pronounced decrease in gas exchange (rate of CO2 assimilation and transpiration, stomatal conductance, intercelular CO2 concentration), generation of electrical signal and accumulation of jasmonates and ABA in systemic unaffected leaflets. While externally applied mT acts positively on gas exchange parameters regeneration after local burning, 3OHBAPA evoked an increase in stomata opening, transpiration rate and maximal quantum yield of PSII (on light, FV´/FM´) in unaffected plants. Regarding electrical signalling, external application of 3OHBAPA contributed to the highest amplitudes of the signal upon burning, although the speed of the signal was the lowest. Presented work demonstrates a high sensitivity of tomato plants to local burning and its ability to distinguish negligible structural changes in hormone molecules, which is expressed in their different metabolism and action in the plant.
Klíčová slova
abiotický stres, arabinosid 3OHBAPA, LI-6400, lokální poškození, meta-topolin, měření elektrických signálů, měření in vivo, neinvazivní měření, rostlina rajčete, systémová odpověď
Klíčová slova v angličtině
abiotic stres, arabinosid 3OHBAPA, electric signals measuring, in vivo measuring, LI-6400, non-invazive measuring, local wounding, meta-topolin, systemic response, tomato plant
Zásady pro vypracování
Rostliny jsou často vystaveny lokálnímu stresu, a proto jsou intenzivně studovány obranné mechanizmy, které si rostliny vůči tomuto stresu vyvinuly. Používané metody v praxi jsou však většinou invazivní, byť neinvazivní metody mají nezastupitelnou roli v této oblasti, neb dokáží zmapovat fyziologický stav rostlin bez narušení jejich homeostáze. Kombinací obou přístupů lze tak reálně monitorovat in-vivo reakce rostlin na stres a vyloučit vznik artefaktů/falešných signálů.
Teoretická část práce bude zaměřena na vypracování rešerše o fyzikálních i chemických reakcích rostlin na lokální poškození včetně příslušných transportních signálů. Rešerše bude věnována také dostupným fyzikálním (neinvazivním) i chemickým (invazivním) metodikám používaných k monitoringu fyziologického stavu rostlin po aplikaci stresu. Z praktické části bude požadováno zvládnutí metod a měření elektrických signálů, gazometrických parametrů a odběr vzorků na měření obsahu rostlinných hormonů po lokálním poškození. Naměřená data student vyhodnotí a bude diskutovat s literaturou, na závěr sepíše bakalářskou práci.
Zásady pro vypracování
Rostliny jsou často vystaveny lokálnímu stresu, a proto jsou intenzivně studovány obranné mechanizmy, které si rostliny vůči tomuto stresu vyvinuly. Používané metody v praxi jsou však většinou invazivní, byť neinvazivní metody mají nezastupitelnou roli v této oblasti, neb dokáží zmapovat fyziologický stav rostlin bez narušení jejich homeostáze. Kombinací obou přístupů lze tak reálně monitorovat in-vivo reakce rostlin na stres a vyloučit vznik artefaktů/falešných signálů.
Teoretická část práce bude zaměřena na vypracování rešerše o fyzikálních i chemických reakcích rostlin na lokální poškození včetně příslušných transportních signálů. Rešerše bude věnována také dostupným fyzikálním (neinvazivním) i chemickým (invazivním) metodikám používaných k monitoringu fyziologického stavu rostlin po aplikaci stresu. Z praktické části bude požadováno zvládnutí metod a měření elektrických signálů, gazometrických parametrů a odběr vzorků na měření obsahu rostlinných hormonů po lokálním poškození. Naměřená data student vyhodnotí a bude diskutovat s literaturou, na závěr sepíše bakalářskou práci.
Seznam doporučené literatury
Cortleven A, Leuendorf JE, Frank M, Pezzetta D, Bolt S, Schmulling T. 2019. Cytokinin action in response to abiotic and biotic stresses in plants. Plant Cell and Environment42: 998-1018.
Hlavackova V. 2009. Physical and chemical signals and their action in systemic responses of plants to local wounding. In: R.T. Devane (ed.), New Plant Physiology Research, Nova Science Publishers, 43-95 (review)
Hlavackova V, Krchnak P, Naus J, Novak O, Spundova M, Strnad M. 2006. Electrical and chemical signals involved in short-term systemic photosynthetic responses of tobacco plants to local burning. Planta225: 235-244.
Sukhov V, Sukhova E, Vodeneev V. 2019. Long-distance electrical signals as a link between the local action of stressors and the systemic physiological responses in higher plants. Progress in Biophysics & Molecular Biology146: 63-84.
Seznam doporučené literatury
Cortleven A, Leuendorf JE, Frank M, Pezzetta D, Bolt S, Schmulling T. 2019. Cytokinin action in response to abiotic and biotic stresses in plants. Plant Cell and Environment42: 998-1018.
Hlavackova V. 2009. Physical and chemical signals and their action in systemic responses of plants to local wounding. In: R.T. Devane (ed.), New Plant Physiology Research, Nova Science Publishers, 43-95 (review)
Hlavackova V, Krchnak P, Naus J, Novak O, Spundova M, Strnad M. 2006. Electrical and chemical signals involved in short-term systemic photosynthetic responses of tobacco plants to local burning. Planta225: 235-244.
Sukhov V, Sukhova E, Vodeneev V. 2019. Long-distance electrical signals as a link between the local action of stressors and the systemic physiological responses in higher plants. Progress in Biophysics & Molecular Biology146: 63-84.
Přílohy volně vložené
-
Přílohy vázané v práci
grafy, schémata
Převzato z knihovny
Ano
Plný text práce
Přílohy
Posudek(y) oponenta
Hodnocení vedoucího
Záznam průběhu obhajoby
Studentka seznámila členy komise a veřejnost s výsledky své bakalářské práce v úvodní cca 20 minutové power-pointové prezentaci. Poté byly přečteny posudky vedoucí práce a oponentky. Studentka odpověděla na dotazy a připomínky uvedené v posudcích. Členové komise položili řadu dotazů, na které studentka odpověděla.