Mitogénom aktivované proteín kinázy (MAPK) slúžia ako signálne kaskády pri vnímaní biotických a abiotických stresov u rastlín. MPK3 je kináza známa ako pozitívny regulátor obranných odpovedí na patogény u modelovej rastliny Arabidopsis thaliana. Jej funkcie v jačmeni nie sú preštudované. V predloženej diplomovej práci sme skúmali zapojenie jačmennej MPK3 do imunitných reakcií na dobre známy bakteriálny elicítor, flagelín (flg22). Výsledkami fenotypových analýz sme poukázali, že vyradenie MPK3 v rastlinách jačmeňa, pripravených pomocou TALEN technológie (HvMPK3 KO), má špecifickú úlohu v raste koreňov a regulácii predlžovania koreňových vláskov po ovplyvnení flg22. Pomocou histochemickej analýzy sme dokázali, že HvMPK3 má schopnosť ovplyvňovať hladinu H2O2 u jačmeňa. Pri analýzach aktivity chitináz sme zistili, že je znížená v mutantných líniách v kontrolných podmienkach a aj po šesťhodinovom ovplyvnení flg22. Vďaka imunoblotovacím analýzam sme zistili, zníženú abundanciu HSP70 v HvMPK3 KO líniách v kontrolných podmienkach. Ovplyvnenie flg22 nespôsobilo výrazné zmeny v abundancii HSP70. Prostredníctvom bioinformatických analýz sme identifikovali predpokladané transkripčné faktory MYB, WRKY a ERF regulujúce expresiu chitináz pod kontrolou MAPK. Výsledky naznačujú, že MPK3 môže byť v rastlinách jačmeňa zapojená do signalizácie pri vnímaní flg22 a jej knock out mutácia spôsobuje oslabenú odpoveď na ovplyvnenie flg22.
Anotace v angličtině
Mitogen activated protein kinases (MAPKs) serve as signaling cascades in the perception of biotic and abiotic stresses. MPK3 is a kinase positively affecting defense responses in model plant species Arabididopsis thalina, but its function in barley are not well described. Within this thesis, we investigated the involvement of barley MPK3 in immune responses to the well-known bacterial elicitor, flagellin (flg22). The results of phenotypic analyzes showed that the elimination of MPK3 in barley plants, prepared using TALEN technology (HvMPK3 KO), has a specific role in root growth and regulation of root hair elongation after flg22 treatment. Using histochemical analysis, we have shown that HvMPK3 has the ability to affect H2O2 levels in barley. Biochemical analses have shown that the chitinase activity is reduced in control conditions and also after six hours flg22 treatment. Thanks to immunoblotting analysis of HSP70, we found that abundance is reduced in both HvMPK3 KO lines. Flg22 treatment did not cause significant changes in HSP70 abundance. By bioinformatics analyses, we identified putative transcription factors MYB, WRKY and ERF regulating chitinase expression under control of MAPK. The results suggest that MPK3 may be involved in flg22 perception in barley plants and its knock out mutation causes an attenuated response to flg22.
Mitogénom aktivované proteín kinázy (MAPK) slúžia ako signálne kaskády pri vnímaní biotických a abiotických stresov u rastlín. MPK3 je kináza známa ako pozitívny regulátor obranných odpovedí na patogény u modelovej rastliny Arabidopsis thaliana. Jej funkcie v jačmeni nie sú preštudované. V predloženej diplomovej práci sme skúmali zapojenie jačmennej MPK3 do imunitných reakcií na dobre známy bakteriálny elicítor, flagelín (flg22). Výsledkami fenotypových analýz sme poukázali, že vyradenie MPK3 v rastlinách jačmeňa, pripravených pomocou TALEN technológie (HvMPK3 KO), má špecifickú úlohu v raste koreňov a regulácii predlžovania koreňových vláskov po ovplyvnení flg22. Pomocou histochemickej analýzy sme dokázali, že HvMPK3 má schopnosť ovplyvňovať hladinu H2O2 u jačmeňa. Pri analýzach aktivity chitináz sme zistili, že je znížená v mutantných líniách v kontrolných podmienkach a aj po šesťhodinovom ovplyvnení flg22. Vďaka imunoblotovacím analýzam sme zistili, zníženú abundanciu HSP70 v HvMPK3 KO líniách v kontrolných podmienkach. Ovplyvnenie flg22 nespôsobilo výrazné zmeny v abundancii HSP70. Prostredníctvom bioinformatických analýz sme identifikovali predpokladané transkripčné faktory MYB, WRKY a ERF regulujúce expresiu chitináz pod kontrolou MAPK. Výsledky naznačujú, že MPK3 môže byť v rastlinách jačmeňa zapojená do signalizácie pri vnímaní flg22 a jej knock out mutácia spôsobuje oslabenú odpoveď na ovplyvnenie flg22.
Anotace v angličtině
Mitogen activated protein kinases (MAPKs) serve as signaling cascades in the perception of biotic and abiotic stresses. MPK3 is a kinase positively affecting defense responses in model plant species Arabididopsis thalina, but its function in barley are not well described. Within this thesis, we investigated the involvement of barley MPK3 in immune responses to the well-known bacterial elicitor, flagellin (flg22). The results of phenotypic analyzes showed that the elimination of MPK3 in barley plants, prepared using TALEN technology (HvMPK3 KO), has a specific role in root growth and regulation of root hair elongation after flg22 treatment. Using histochemical analysis, we have shown that HvMPK3 has the ability to affect H2O2 levels in barley. Biochemical analses have shown that the chitinase activity is reduced in control conditions and also after six hours flg22 treatment. Thanks to immunoblotting analysis of HSP70, we found that abundance is reduced in both HvMPK3 KO lines. Flg22 treatment did not cause significant changes in HSP70 abundance. By bioinformatics analyses, we identified putative transcription factors MYB, WRKY and ERF regulating chitinase expression under control of MAPK. The results suggest that MPK3 may be involved in flg22 perception in barley plants and its knock out mutation causes an attenuated response to flg22.
- úloha mitogénom aktivovaných proteínkináz (MAPK) v rastlinnej imunite
- aktivácia MAPK vyvolaná PAMP
Experimentálne ciele
Fenotypová analýza rastlín jačmeňa s knock-out mutáciou génu pre mitogénom aktivovanú proteinkinázu 3 (HvMPK3 KO) po vplyve flg22 na pevných médiách
Analýza enzýmovej aktivity chitináz na natívnych géloch
Detekcia H2O2 pomocou histochemického farbenia 3,3'-diaminobenzidínom (DAB)
Imunoblotová analýza HSP70 a RACK1a v HvMPK3 KO rastlinách po vplyve flg22
Identifikácia transkripčných faktorov pre reguláciu expresie chitináz pod kontrolou mitogénom aktivovaných proteínkináz pomocou bioinformatických metód
Závěrečná práce bude vypracována v souladu s doporučeným stylem pro závěrečné práce studijního programu Biotechnologie a genové inženýrství PřF UP uvedeným na webové stránce Oddělení buněčné biologie CRH / http://cr-hana.upol.cz/cellbiol/
Práce bude studentem nejdříve vložena v elektronické podobě ve formátu pdf do systému STAG a doplněna povinnými údaji o své práci (viz Opatření děkana Přírodovědecké fakulty UP v Olomouci k provedení některých ustanovení
Studijního a zkušebního řádu UP v Olomouci a Rigorózního řádu UP v Olomouci), a to v řádném termínu uvedeném v harmonogramu na webové stránce Oddělení buněčné biologie CRH.http://cr-hana.upol.cz/cellbiol/
Odevzdání závěrečné práce na sekretariátě Oddělení buněčné biologie CRH ve dvou svázaných výtiscích obsahujících CD s elektronickou verzí závěrečné práce proběhne v termínu uvedeném v Pokynech pro odevzdávání prací
na webové stránce Oddělení buněčné biologie CRH.http://cr-hana.upol.cz/cellbiol/
Zásady pro vypracování
Teoretické ciele
Vypracovnie literárnej rešerše na témy:
- primárna a sekundárna imunitná odpoveď
- proteíny spojené s patogenézou (chitinázy)
- úloha mitogénom aktivovaných proteínkináz (MAPK) v rastlinnej imunite
- aktivácia MAPK vyvolaná PAMP
Experimentálne ciele
Fenotypová analýza rastlín jačmeňa s knock-out mutáciou génu pre mitogénom aktivovanú proteinkinázu 3 (HvMPK3 KO) po vplyve flg22 na pevných médiách
Analýza enzýmovej aktivity chitináz na natívnych géloch
Detekcia H2O2 pomocou histochemického farbenia 3,3'-diaminobenzidínom (DAB)
Imunoblotová analýza HSP70 a RACK1a v HvMPK3 KO rastlinách po vplyve flg22
Identifikácia transkripčných faktorov pre reguláciu expresie chitináz pod kontrolou mitogénom aktivovaných proteínkináz pomocou bioinformatických metód
Závěrečná práce bude vypracována v souladu s doporučeným stylem pro závěrečné práce studijního programu Biotechnologie a genové inženýrství PřF UP uvedeným na webové stránce Oddělení buněčné biologie CRH / http://cr-hana.upol.cz/cellbiol/
Práce bude studentem nejdříve vložena v elektronické podobě ve formátu pdf do systému STAG a doplněna povinnými údaji o své práci (viz Opatření děkana Přírodovědecké fakulty UP v Olomouci k provedení některých ustanovení
Studijního a zkušebního řádu UP v Olomouci a Rigorózního řádu UP v Olomouci), a to v řádném termínu uvedeném v harmonogramu na webové stránce Oddělení buněčné biologie CRH.http://cr-hana.upol.cz/cellbiol/
Odevzdání závěrečné práce na sekretariátě Oddělení buněčné biologie CRH ve dvou svázaných výtiscích obsahujících CD s elektronickou verzí závěrečné práce proběhne v termínu uvedeném v Pokynech pro odevzdávání prací
na webové stránce Oddělení buněčné biologie CRH.http://cr-hana.upol.cz/cellbiol/
Seznam doporučené literatury
CHENG, Yu Ti, Li ZHANG a Sheng Yang HE. (2019): Plant-microbe interactions facing environmental challenge. Cell Host & Microbe 26, 183-192.
MENG, Xiangzong a Shuqun ZHANG. (2013): MAPK cascades in plant disease resistance signaling. Annual Review of Phytopathology 51, 245-266.
a relevantné zdroje v zoznamoch citácií týchto článkov
Seznam doporučené literatury
CHENG, Yu Ti, Li ZHANG a Sheng Yang HE. (2019): Plant-microbe interactions facing environmental challenge. Cell Host & Microbe 26, 183-192.
MENG, Xiangzong a Shuqun ZHANG. (2013): MAPK cascades in plant disease resistance signaling. Annual Review of Phytopathology 51, 245-266.
a relevantné zdroje v zoznamoch citácií týchto článkov
Přílohy volně vložené
-
Přílohy vázané v práci
-
Převzato z knihovny
Ano
Plný text práce
Přílohy
Posudek(y) oponenta
Hodnocení vedoucího
Záznam průběhu obhajoby
V úvodu obhajoby předseda komise prof. RNDr. Jozef Šamaj, DrSc. představil studenta přítomným akademickým pracovníkům a hostům. V rámci prezentace své práce student seznámil všechny zúčastněné s cíli práce a hlavními metodami využitými při jejím zpracování, dále se získanými výsledky a z nich vyplývajícími závěry.
Následně byl přečten posudek vedoucího práce a oponentní posudek. Odpovědi na otázky a připomínky uvedené v posudku vedoucího diplomové práce a oponenta student zodpověděl.
V rámci veřejné diskuse student zodpověděl následující dotazy položené přítomnými odborníky:
prof. RNDr. Jozef Šamaj, DrSc.: MAPK kontrolují expresi přes transkripční faktory. Použil jste nějaké bioinformatické metody na potvrzení, že jsou to cílové proteiny? Kromě transkripčních faktorů mohou být jaké jiné proteiny cílem MAPK při regulaci růstu kořenových vlásků?