Rastliny sú neustále vystavované rozličným biotickým a abiotickým stresom. Pri
prekonávaní týchto stresových faktorov im pomáhajú prospešné mikroorganizmy.
Medzi prospešné mikroorganizmy patria aj baktérie Enterobacter sp. SA187, ktoré
dokážu solubilizovať zinok a produkovať siderofori. Enterobacter sp. SA187 u
Arabidopsis thaliana indukoval odolnosť voči soľnému stresu. Na interakcií medzi
mikroorganizmami a rastlinami sa podieľajú rôzne signálne dráhy vrátane signalizácie
sprostredkovanej pomocou mitogénom aktivovaných proteín kináz (MAPK). Rastlinný
cytoskelet je dynamická štruktúra hrajúca významnú úlohu pri regulácií tolerancie
rastlín voči abiotickým a biotickým stresom, delení buniek, pohybe organel či transporte
proteínov.
Cieľom tejto diplomovej práce bolo uskutočniť fenotypovú analýzu rastlín Medicago
sativa divokého typu Regen SY (RSY) a transgénnych línii SIMKK RNAi, SIMK RNAi
a GFP-SIMK po inokulácii s Enterobacter sp. SA187. Ďalším cieľom bolo pozorovanie
vplyvu Enterobacter sp. SA187 na dynamiku rastu koreňového systému pri reakcií M.
sativa na abiotický stres. Posledným cieľom bola imunohistochemická lokalizácia
stresom indukovanej MAPK (SIMK), fosforylovaných MAPK a cytoskeletu v bunkách
koreňoch M. sativa počas interakcie s prospešnými mikroorganizmami v podmienkach
abiotického stresu
Anotace v angličtině
Plants are constantly exposed to various biotic and abiotic stresses. Beneficial
microorganisms help them overcome these stress factors. Among beneficial
microorganisms are bacteria Enterobacter sp. SA187, which can solubilize zinc and
produce siderophores. Enterobacter sp. SA187 induced salt stress tolerance in
Arabidopsis thaliana. The interaction between microorganisms and plants involves
various signaling pathways, including mitogen-activated protein kinase (MAPK)-
mediated signaling. The plant cytoskeleton is a dynamic structure playing a significant
role in regulating plant tolerance to both abiotic and biotic stresses, as well as cell
division, organelle movement, and protein transport.
The primary objective of this thesis was to perform phenotypic analysis of Medicago
sativa wild type Regen SY (RSY) plants and transgenic lines, including SIMKK RNAi,
SIMK RNAi, and GFP-SIMK after inoculation with Enterobacter sp. SA187.
Additionally, the study aimed to investigate the effect of Enterobacter sp. SA187 on the
dynamics of root system growth in M. sativa under abiotic stress. The final objective
was the immunohistochemical localization of stress-induced MAPK (SIMK),
phosphorylated MAPK, and cytoskeleton in M. sativa roots during the interaction with
beneficial microorganisms under abiotic stress conditions.
Rastliny sú neustále vystavované rozličným biotickým a abiotickým stresom. Pri
prekonávaní týchto stresových faktorov im pomáhajú prospešné mikroorganizmy.
Medzi prospešné mikroorganizmy patria aj baktérie Enterobacter sp. SA187, ktoré
dokážu solubilizovať zinok a produkovať siderofori. Enterobacter sp. SA187 u
Arabidopsis thaliana indukoval odolnosť voči soľnému stresu. Na interakcií medzi
mikroorganizmami a rastlinami sa podieľajú rôzne signálne dráhy vrátane signalizácie
sprostredkovanej pomocou mitogénom aktivovaných proteín kináz (MAPK). Rastlinný
cytoskelet je dynamická štruktúra hrajúca významnú úlohu pri regulácií tolerancie
rastlín voči abiotickým a biotickým stresom, delení buniek, pohybe organel či transporte
proteínov.
Cieľom tejto diplomovej práce bolo uskutočniť fenotypovú analýzu rastlín Medicago
sativa divokého typu Regen SY (RSY) a transgénnych línii SIMKK RNAi, SIMK RNAi
a GFP-SIMK po inokulácii s Enterobacter sp. SA187. Ďalším cieľom bolo pozorovanie
vplyvu Enterobacter sp. SA187 na dynamiku rastu koreňového systému pri reakcií M.
sativa na abiotický stres. Posledným cieľom bola imunohistochemická lokalizácia
stresom indukovanej MAPK (SIMK), fosforylovaných MAPK a cytoskeletu v bunkách
koreňoch M. sativa počas interakcie s prospešnými mikroorganizmami v podmienkach
abiotického stresu
Anotace v angličtině
Plants are constantly exposed to various biotic and abiotic stresses. Beneficial
microorganisms help them overcome these stress factors. Among beneficial
microorganisms are bacteria Enterobacter sp. SA187, which can solubilize zinc and
produce siderophores. Enterobacter sp. SA187 induced salt stress tolerance in
Arabidopsis thaliana. The interaction between microorganisms and plants involves
various signaling pathways, including mitogen-activated protein kinase (MAPK)-
mediated signaling. The plant cytoskeleton is a dynamic structure playing a significant
role in regulating plant tolerance to both abiotic and biotic stresses, as well as cell
division, organelle movement, and protein transport.
The primary objective of this thesis was to perform phenotypic analysis of Medicago
sativa wild type Regen SY (RSY) plants and transgenic lines, including SIMKK RNAi,
SIMK RNAi, and GFP-SIMK after inoculation with Enterobacter sp. SA187.
Additionally, the study aimed to investigate the effect of Enterobacter sp. SA187 on the
dynamics of root system growth in M. sativa under abiotic stress. The final objective
was the immunohistochemical localization of stress-induced MAPK (SIMK),
phosphorylated MAPK, and cytoskeleton in M. sativa roots during the interaction with
beneficial microorganisms under abiotic stress conditions.
1) Vypracovanie literárnej rešerše na tému významu prospešných mikroorganizmov v odpovedi rastlín na abiotické stresy 2) Fenotypová analýza transgénnych linií lucerny (Medicago sativa) počas interakcie s prospešnými mikroorganizmami rodu Enterobacter 3) Vplyv prospešných mikroorganizmov pri reakcii lucerny na abiotický stres 4) Lokalizácia MAPK a cytoskeletu u lucerny počas interakcie s prospešnými mikroorganizmami
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 pouze vložena v elektronické podobě ve formátu PDF do systému STAG a doplněna povinnými údaji o své práci (viz Vnitřní norma UP č. R-B - 17/08-ÚZ01 ).
Pokud na základě žádosti bude závěrečná práce v systému Stag nezveřejněná , student odevzdá jeden svázaný výtisk ve stanoveném termínu na sekretariátu Katedry biotechnologií.
Zásady pro vypracování
1) Vypracovanie literárnej rešerše na tému významu prospešných mikroorganizmov v odpovedi rastlín na abiotické stresy 2) Fenotypová analýza transgénnych linií lucerny (Medicago sativa) počas interakcie s prospešnými mikroorganizmami rodu Enterobacter 3) Vplyv prospešných mikroorganizmov pri reakcii lucerny na abiotický stres 4) Lokalizácia MAPK a cytoskeletu u lucerny počas interakcie s prospešnými mikroorganizmami
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 pouze vložena v elektronické podobě ve formátu PDF do systému STAG a doplněna povinnými údaji o své práci (viz Vnitřní norma UP č. R-B - 17/08-ÚZ01 ).
Pokud na základě žádosti bude závěrečná práce v systému Stag nezveřejněná , student odevzdá jeden svázaný výtisk ve stanoveném termínu na sekretariátu Katedry biotechnologií.
Seznam doporučené literatury
1. Bukhat S, Imran A, Javaid S, Shahid M, Majeed A, Naqqash T. (2020) Communication of plants with microbial world: Exploring the regulatory networks for PGPR mediated defense signaling. Microbiol Res. 238:126486.
2. Enebe MC, Babalola, OO (2018) The influence of plant growth-promoting rhizobacteria in plant tolerance to abiotic stress: a survival strategy. Appl Microbiol Biotechnol 102: 7821–7835. https://doi.org/10.1007/s00253-018-9214-z
3. Goswami M, and Deka S (2020). Plant growth-promoting rhizobacteria—alleviators of abiotic stresses in soil: a review. Pedosphere 30: 40–61. doi: 10.1016/S1002-0160(19)60839-8
4. Hrbáčková M, Dvořák P, Takáč T, Tichá M, Luptovčiak I, Šamajová O, Ovečka M, Šamaj J. (2020) Biotechnological Perspectives of Omics and Genetic Engineering Methods in Alfalfa. Front Plant Sci. 11:592.
5. Hrbáčková M, Luptovčiak I, Hlaváčková K, Dvořák P, Tichá M, Šamajová O, Novák D, Bednarz H, Niehaus K, Ovečka M, & Šamaj J. (2021). Overexpression of alfalfa SIMK promotes root hair growth, nodule clustering and shoot biomass production. Plant biotechnology journal, 19: 767–784. https://doi.org/10.1111/pbi.13503
6. Komis G, Šamajová O, Ovečka M, Šamaj J. (2018) Cell and Developmental Biology of Plant Mitogen-Activated Protein Kinases. Annu Rev Plant Biol. 69:237-265. doi: 10.1146/annurev-arplant-042817-040314.
7. Šamajová O, Plíhal O, Al-Yousif M, Hirt H, Šamaj J. (2013) Improvement of stress tolerance in plants by genetic manipulation of mitogen-activated protein kinases. Biotechnol. Adv. 31:118-28. doi: 10.1016/j.biotechadv.2011.12.002
8. Tichá M, Hlaváčková K, Hrbáčková M, Ovečka M, Šamajová O, Šamaj J. (2020) Super-resolution imaging of microtubules in Medicago sativa. Methods Cell Biol; 160: 237-251. doi:10.1016/bs.mcb.2020.03.004
9. Tichá M, Illésová P, Hrbáčková M, Basheer J, Novák D, Hlaváčková K, Šamajová O, Niehaus K, Ovečka M, Šamaj J. (2020). Tissue culture, genetic transformation, interaction with beneficial microbes, and modern bio-imaging techniques in alfalfa research. Crit. Rev. Biotechnol. 40: 1265–1280.
Seznam doporučené literatury
1. Bukhat S, Imran A, Javaid S, Shahid M, Majeed A, Naqqash T. (2020) Communication of plants with microbial world: Exploring the regulatory networks for PGPR mediated defense signaling. Microbiol Res. 238:126486.
2. Enebe MC, Babalola, OO (2018) The influence of plant growth-promoting rhizobacteria in plant tolerance to abiotic stress: a survival strategy. Appl Microbiol Biotechnol 102: 7821–7835. https://doi.org/10.1007/s00253-018-9214-z
3. Goswami M, and Deka S (2020). Plant growth-promoting rhizobacteria—alleviators of abiotic stresses in soil: a review. Pedosphere 30: 40–61. doi: 10.1016/S1002-0160(19)60839-8
4. Hrbáčková M, Dvořák P, Takáč T, Tichá M, Luptovčiak I, Šamajová O, Ovečka M, Šamaj J. (2020) Biotechnological Perspectives of Omics and Genetic Engineering Methods in Alfalfa. Front Plant Sci. 11:592.
5. Hrbáčková M, Luptovčiak I, Hlaváčková K, Dvořák P, Tichá M, Šamajová O, Novák D, Bednarz H, Niehaus K, Ovečka M, & Šamaj J. (2021). Overexpression of alfalfa SIMK promotes root hair growth, nodule clustering and shoot biomass production. Plant biotechnology journal, 19: 767–784. https://doi.org/10.1111/pbi.13503
6. Komis G, Šamajová O, Ovečka M, Šamaj J. (2018) Cell and Developmental Biology of Plant Mitogen-Activated Protein Kinases. Annu Rev Plant Biol. 69:237-265. doi: 10.1146/annurev-arplant-042817-040314.
7. Šamajová O, Plíhal O, Al-Yousif M, Hirt H, Šamaj J. (2013) Improvement of stress tolerance in plants by genetic manipulation of mitogen-activated protein kinases. Biotechnol. Adv. 31:118-28. doi: 10.1016/j.biotechadv.2011.12.002
8. Tichá M, Hlaváčková K, Hrbáčková M, Ovečka M, Šamajová O, Šamaj J. (2020) Super-resolution imaging of microtubules in Medicago sativa. Methods Cell Biol; 160: 237-251. doi:10.1016/bs.mcb.2020.03.004
9. Tichá M, Illésová P, Hrbáčková M, Basheer J, Novák D, Hlaváčková K, Šamajová O, Niehaus K, Ovečka M, Šamaj J. (2020). Tissue culture, genetic transformation, interaction with beneficial microbes, and modern bio-imaging techniques in alfalfa research. Crit. Rev. Biotechnol. 40: 1265–1280.
Přílohy volně vložené
-
Přílohy vázané v práci
grafy, schémata, tabulky
Převzato z knihovny
Ne
Plný text práce
Přílohy
Posudek(y) oponenta
Hodnocení vedoucího
Záznam průběhu obhajoby
Průběh obhajoby:
V úvodu obhajoby předseda komise prof. RNDr. Jozef Šamaj DrSc. představil studentku přítomným akademickým pracovníkům a hostům. V rámci prezentace své práce studentka seznámila 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 studentka zodpověděla.
V rámci veřejné diskuse student zodpověděl následující dotazy položené přítomnými odborníky:
prof. RNDr. Jozef Šamaj, DrSc.: Můžou MAPK regulovat cytoskelet?
doc. Ing. Tomáš Takáč, Ph.D.: Jaká je role SIMK v odpovědi rostlin na beneficiální mikroorganizmy? Je možné najít ve Vašich výsledcích pozitivní korelaci mezi některým fenotypovým projevem a beneficiálním efektem Enterobacter?
Mgr. Petr Dvořák, Ph.D.: Mohla byste popsat mechanismus, jakým bakterie pomáhají rostlině při působení stresu? Mohla by aplikace bakterie snížit abundanci SIMK?