Informace o kvalifikační práci Efekt prospěšné bakterie Pseudomonas fluorescens na buněčná a vývojová stadia tolice vojtěšky (Medicago sativa) během abiotického stresu
- Všechny požadované údaje o této VŠKP jsou vyplněny.
Hlavní téma
Efekt prospěšné bakterie Pseudomonas fluorescens na buněčná a vývojová stadia tolice vojtěšky (Medicago sativa) během abiotického stresu
Hlavní téma v angličtině
Effect of the beneficial bacterium Pseudomonas fluorescens on the cellular and developmental stages of alfalfa (Medicago sativa, L.) during abiotic stress
Název dle studenta
Efekt prospěšné bakterie Pseudomonas fluorescens na buněčná a vývojová stadia tolice vojtěšky (Medicago sativa) během abiotického stresu
Název dle studenta v angličtině
Effect of the beneficial bacterium Pseudomonas fluorescens on the cellular and developmental stages of alfalfa (Medicago sativa, L.) during abiotic stress
Vojtěška setá (Medicago sativa, L.) je víceletá pícnina, která se pro svou bohatou výživovou hodnotu hojně využívá ve výživě hospodářských zvířat jako siláž. Vojtěška jako luskovina vytváří uzliny, zvláštní orgány, které umožňují soužití symbiotických mikroorganismů s hostitelskou rostlinou. Bakterie podporující růst rostlin (PGPB) jsou skupinou mikroorganismů, které žijí v symbióze s rostlinami. PGPB podporují růst rostlin buď přímo, nebo nepřímo produkcí sloučenin, jako jsou auxiny nebo cytokiny. Mezi tyto bakterie patří i Pseudomonas fluorescens. Je to aerobní, tyčinkovitá gramnegativní bakterie, která kromě užitečných sloučenin produkuje fluoreskující žlutozelené siderofory. Solný stres představuje pro zemědělství vážný problém způsobený osmotickým stresem, nižším výnosem biomasy nebo pomalejším klíčením a růstem rostlin. Aby se rostliny během stresu ochránily, musí mít vyvinuté mechanismy, které tyto negativní účinky překonávají. Mitogenem aktivované proteinkinázy (MAPK) jsou proteiny signální kaskády, které přenášejí mezibuněčné signály a poskytují adekvátní buněčnou odpověď. Principem je fosforylace MAPKKK receptorem, MAPKKK fosforyluje MAPKK a MAPKK fosforyluje MAPK. MAPK aktivují biomolekuly, které zprostředkovávají odpověď v rostlinách. V této práci jsme se pokusili studovat úlohu SIMKK (mitogenem aktivované proteinkinázy kinázy indukované solným stresem) a účinek PGPB během solného stresu na rostlinách vojtěšky seté. Medicago sativa, L. cv. Regen-SY (WT - divoký typ) a Medicago sativa L. cv. Regen-SY SIMKK RNAi (kde je SIMKK downregulována) byly použity pro hodnocení solného stresu a jeho zmírnění pomocí Ps. fluorescens pomocí fenotypizace a mikroskopické analýzy.
Anotace v angličtině
Alfalfa (Medicago sativa, L.) is a perennial forage legume that is widely use in livestock nutrition as a silage for its rich nutritional value. As a legume, alfalfa forms nodules, special organs that allow symbiotic microorganisms coexistence with the plant host. Plant Growth Promoting Bacteria (PGPB) are a group of microorganisms that forms relationship with plants. PGPB supports the growth of plants either by direct or indirect means by producing compounds like auxins or cytokines of which Pseudomonas fluorescens is a part of. It is an aerobic, rod-shaped gram-negative bacterium which produces fluorescent yellowish green siderophores along the compounds. Salt stress poses a serious problem to agriculture caused by osmotic stress, lower biomass yield or slower germination and growth of the plants. To protect themselves during the stress, plant must have developed mechanisms to overcome these negative effects. Mitogen-activated protein kinases (MAPK) are signal cascade proteins which transduce extracellular signals and give adequate cell response. The principle is the phosphorylation of MAPKKK by receptor, MAPKKK phosphorylates MAPKK and MAPKK phosphorylates MAPK. MAPK activate the biomolecules that mediate the response in plants. In this thesis, we tried to study the role of SIMKK (salt stress-induced mitogen-activated protein kinase kinase) and the effect of PGPB during salt induced stress on alfalfa (Medicago sativa L.) plants. Medicago sativa L. cv. Regen-SY (WT) and Medicago sativa, L. cv. Regen-SY SIMKK RNAi (where the SIMKK is downregulated) were used for the evaluation of salt stress and its mitigation using P. fluorescens by phenotyping and microscopy analysis.
Klíčová slova
Medicago sativa, L., Pseudomonas fluorescens R562, růst kořenů, MAPK, solný stres, mitigace, SIMKK, spinning disk mikroskop
Klíčová slova v angličtině
Medicago sativa, L., Pseudomonas fluorescens R562, root growth, MAPK, salt stress, stress mitigation, SIMKK, spinning disk microscope
Rozsah průvodní práce
34
Jazyk
AN
Anotace
Vojtěška setá (Medicago sativa, L.) je víceletá pícnina, která se pro svou bohatou výživovou hodnotu hojně využívá ve výživě hospodářských zvířat jako siláž. Vojtěška jako luskovina vytváří uzliny, zvláštní orgány, které umožňují soužití symbiotických mikroorganismů s hostitelskou rostlinou. Bakterie podporující růst rostlin (PGPB) jsou skupinou mikroorganismů, které žijí v symbióze s rostlinami. PGPB podporují růst rostlin buď přímo, nebo nepřímo produkcí sloučenin, jako jsou auxiny nebo cytokiny. Mezi tyto bakterie patří i Pseudomonas fluorescens. Je to aerobní, tyčinkovitá gramnegativní bakterie, která kromě užitečných sloučenin produkuje fluoreskující žlutozelené siderofory. Solný stres představuje pro zemědělství vážný problém způsobený osmotickým stresem, nižším výnosem biomasy nebo pomalejším klíčením a růstem rostlin. Aby se rostliny během stresu ochránily, musí mít vyvinuté mechanismy, které tyto negativní účinky překonávají. Mitogenem aktivované proteinkinázy (MAPK) jsou proteiny signální kaskády, které přenášejí mezibuněčné signály a poskytují adekvátní buněčnou odpověď. Principem je fosforylace MAPKKK receptorem, MAPKKK fosforyluje MAPKK a MAPKK fosforyluje MAPK. MAPK aktivují biomolekuly, které zprostředkovávají odpověď v rostlinách. V této práci jsme se pokusili studovat úlohu SIMKK (mitogenem aktivované proteinkinázy kinázy indukované solným stresem) a účinek PGPB během solného stresu na rostlinách vojtěšky seté. Medicago sativa, L. cv. Regen-SY (WT - divoký typ) a Medicago sativa L. cv. Regen-SY SIMKK RNAi (kde je SIMKK downregulována) byly použity pro hodnocení solného stresu a jeho zmírnění pomocí Ps. fluorescens pomocí fenotypizace a mikroskopické analýzy.
Anotace v angličtině
Alfalfa (Medicago sativa, L.) is a perennial forage legume that is widely use in livestock nutrition as a silage for its rich nutritional value. As a legume, alfalfa forms nodules, special organs that allow symbiotic microorganisms coexistence with the plant host. Plant Growth Promoting Bacteria (PGPB) are a group of microorganisms that forms relationship with plants. PGPB supports the growth of plants either by direct or indirect means by producing compounds like auxins or cytokines of which Pseudomonas fluorescens is a part of. It is an aerobic, rod-shaped gram-negative bacterium which produces fluorescent yellowish green siderophores along the compounds. Salt stress poses a serious problem to agriculture caused by osmotic stress, lower biomass yield or slower germination and growth of the plants. To protect themselves during the stress, plant must have developed mechanisms to overcome these negative effects. Mitogen-activated protein kinases (MAPK) are signal cascade proteins which transduce extracellular signals and give adequate cell response. The principle is the phosphorylation of MAPKKK by receptor, MAPKKK phosphorylates MAPKK and MAPKK phosphorylates MAPK. MAPK activate the biomolecules that mediate the response in plants. In this thesis, we tried to study the role of SIMKK (salt stress-induced mitogen-activated protein kinase kinase) and the effect of PGPB during salt induced stress on alfalfa (Medicago sativa L.) plants. Medicago sativa L. cv. Regen-SY (WT) and Medicago sativa, L. cv. Regen-SY SIMKK RNAi (where the SIMKK is downregulated) were used for the evaluation of salt stress and its mitigation using P. fluorescens by phenotyping and microscopy analysis.
Klíčová slova
Medicago sativa, L., Pseudomonas fluorescens R562, růst kořenů, MAPK, solný stres, mitigace, SIMKK, spinning disk mikroskop
Klíčová slova v angličtině
Medicago sativa, L., Pseudomonas fluorescens R562, root growth, MAPK, salt stress, stress mitigation, SIMKK, spinning disk microscope
Zásady pro vypracování
Hlavním cílem této bakalářské práce je popsání prospěšného efektu bakterie Pseudomonas fluorescens na tolici vojtěšku (Medicago sativa, L.) během abiotického stresu, kontrétně solného stresu. Využity budou dvě linie vojtěšky – divoký typ a mutant SIMKKi RNA. Budou evaluovány vývojová a buněčná stadia a jejich změny během solného stresu a poté během mitigačního efektu Pseudomonas fluorescens. Pozornost bude také věnována studiu MAP kinas a jejich úlohy během stresu a působení prospěšného mikroorganismu.
Závěrečná práce bude vypracována v souladu s doporučeným stylem pro závěrečné práce studijního programu Biotechnologie a genové inženýrství PřF UP uvedeným na webové stránce Katedry biotechnologií (http://kbt.upol.cz/)
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).
Odevzdání závěrečné práce na sekretariátě Katedry biotechnologií ve dvou svázaných výtiscích obsahujících CD s elektronickou verzí závěrečné práce proběhne v řádném termínu uvedeném v harmonogramu na webové stránce
Katedry biotechnologií.( http://kbt.upol.cz )
Zásady pro vypracování
Hlavním cílem této bakalářské práce je popsání prospěšného efektu bakterie Pseudomonas fluorescens na tolici vojtěšku (Medicago sativa, L.) během abiotického stresu, kontrétně solného stresu. Využity budou dvě linie vojtěšky – divoký typ a mutant SIMKKi RNA. Budou evaluovány vývojová a buněčná stadia a jejich změny během solného stresu a poté během mitigačního efektu Pseudomonas fluorescens. Pozornost bude také věnována studiu MAP kinas a jejich úlohy během stresu a působení prospěšného mikroorganismu.
Závěrečná práce bude vypracována v souladu s doporučeným stylem pro závěrečné práce studijního programu Biotechnologie a genové inženýrství PřF UP uvedeným na webové stránce Katedry biotechnologií (http://kbt.upol.cz/)
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).
Odevzdání závěrečné práce na sekretariátě Katedry biotechnologií ve dvou svázaných výtiscích obsahujících CD s elektronickou verzí závěrečné práce proběhne v řádném termínu uvedeném v harmonogramu na webové stránce
Katedry biotechnologií.( http://kbt.upol.cz )
Seznam doporučené literatury
1.Bhattarai, S., Biswas, D., Fu, Y. B., Biligetu, B. (2020). Morphological, physiological, and genetic responses to salt stress in alfalfa: A review. Agronomy, 10(4),577.
2.Cardinale, F., Meskiene, I., Ouaked, F., Hirt, H. (2002). Convergence and divergence of stress-induced mitogen-activated protein kinase signaling pathways at the level of two distinct mitogen-activated protein kinase kinases.The Plant Cell,14(3),703-711.
3.Hol, W. H., Bezemer, T. M., Biere, A. (2013). Getting the ecology into interactions between plants and the plant growth-promoting bacterium Pseudomonas fluorescens.Frontiers in plant science,4,81.
4.Jagodzik, P., Tajdel-Zielinska, M., Ciesla, A., Marczak, M., Ludwikow, A. (2018). Mitogen-activated protein kinase cascades in plant hormone signaling.Frontiers in plant science,9,1387.
5.Kiegerl, S., Cardinale, F., Siligan, C., Gross, A., Baudouin, E., Liwosz, A., ... Meskiene, I. (2000). SIMKK, a mitogen-activated protein kinase (MAPK) kinase, is a specific activator of the salt stress-induced MAPK, SIMK.The Plant Cell,12(11),2247-2258.
6.Mielmann, A. (2013). The utilisation of lucerne (Medicago sativa): a review. British Food Journal.
7.Munnik, T., Ligterink, W., Meskiene, I., Calderini, O., Beyerly, J., Musgrave, A., Hirt, H. (1999). Distinct osmo sensing protein kinase pathways are involved in signalling moderate and severe hyper osmotic stress. The Plant Journal,20(4), 381-388.
8.Samac, D. A., Austin-Phillips, S. (2006). Alfalfa (Medicago sativa L.).Agrobacterium protocols 301-312.
Seznam doporučené literatury
1.Bhattarai, S., Biswas, D., Fu, Y. B., Biligetu, B. (2020). Morphological, physiological, and genetic responses to salt stress in alfalfa: A review. Agronomy, 10(4),577.
2.Cardinale, F., Meskiene, I., Ouaked, F., Hirt, H. (2002). Convergence and divergence of stress-induced mitogen-activated protein kinase signaling pathways at the level of two distinct mitogen-activated protein kinase kinases.The Plant Cell,14(3),703-711.
3.Hol, W. H., Bezemer, T. M., Biere, A. (2013). Getting the ecology into interactions between plants and the plant growth-promoting bacterium Pseudomonas fluorescens.Frontiers in plant science,4,81.
4.Jagodzik, P., Tajdel-Zielinska, M., Ciesla, A., Marczak, M., Ludwikow, A. (2018). Mitogen-activated protein kinase cascades in plant hormone signaling.Frontiers in plant science,9,1387.
5.Kiegerl, S., Cardinale, F., Siligan, C., Gross, A., Baudouin, E., Liwosz, A., ... Meskiene, I. (2000). SIMKK, a mitogen-activated protein kinase (MAPK) kinase, is a specific activator of the salt stress-induced MAPK, SIMK.The Plant Cell,12(11),2247-2258.
6.Mielmann, A. (2013). The utilisation of lucerne (Medicago sativa): a review. British Food Journal.
7.Munnik, T., Ligterink, W., Meskiene, I., Calderini, O., Beyerly, J., Musgrave, A., Hirt, H. (1999). Distinct osmo sensing protein kinase pathways are involved in signalling moderate and severe hyper osmotic stress. The Plant Journal,20(4), 381-388.
8.Samac, D. A., Austin-Phillips, S. (2006). Alfalfa (Medicago sativa L.).Agrobacterium protocols 301-312.
Přílohy volně vložené
-
Přílohy vázané v práci
ilustrace, grafy, schémata, tabulky
Převzato z knihovny
Ano
Plný text práce
Přílohy
Posudek(y) oponenta
Hodnocení vedoucího
Záznam průběhu obhajoby
Průběh obhajoby:
V úvodu obhajoby předseda komise prof. Mgr. Miroslav Ovečka, Ph.D. 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 bakalářské práce a oponenta student zodpověděl.
V rámci veřejné diskuse student zodpověděl následující dotazy položené přítomnými odborníky:
Mgr. Olga Šamajová, Dr.: Jaký druh statistické analýzy jste použil k hodnocení výsledků?
Ing. Pavel Křenek, Ph.D.: U statistické analýzy se jednalo o jednofaktorový Anova test? SIMKKi rostliny měly delší kořen než divoký typ? Jedná se tedy o fenotyp rostliny? Co je silný červený fluorescenční signál na mikroskopických obrázcích A a G na obrázku 5?
prof. Mgr. Miroslav Ovečka, Ph.D.: Rostliny rostly 3 dny na médiu se solí a poté byly aplikovány bakterie. Byly hodnoceny i rostliny neošetřené bakteriemi, které byly vystaveny solnému stresu?