Rostliny jsou neustále vystavovány environmentálním stresorům, mezi které patří například sucho, patogeny či mechanické poškození. V průběhu evoluce si proto vytvořily obranný mechanismus zprostředkovaný rostlinnými hormony jasmonáty. Ty jsou mimo jiné díky šíření elektrických a Ca2+ signálů schopné systémové akumulace v distálních částech rostliny a připravují ji na nadcházející hrozbu. Šíření systémového elektrického signálu v rostlinách je umožněno existencí receptorů podobných glutamátovým receptorům, které vykazují strukturní homologii se savčími glutamátovými receptory. Intravenózní anestetikum ketamin je nekompetitivní antagonista živočišných ionotropních glutamátových receptorů. Cílem této bakalářské práce bylo vizualizovat šíření elektrických a Ca2+ signálů a následně zjistit, zda ketamin ovlivňuje šíření těchto signálů v huseníčku rolním (Arabidopsis thaliana). Byl měřen povrchový elektrický potenciál, pomocí transgenních rostlin byla vizualizována luminiscence aequorinu a byla měřena exprese jasmonát-responzivních genů v odpovědi na tepelné poranění. Výsledky ukázaly, že ketamin neinhibuje systémové šíření elektrických a Ca2+ signálů v Arabidopsis thaliana, avšak dokáže modifikovat jejich charakteristiku. Naopak, sám působí jako stresor a aktivuje expresi jasmonát-responzivních genů.
Anotace v angličtině
Plants are constantly exposed to environmental stressors that include for example drought, pathogens or mechanical damage. In the course of evolution plants have developed a defence mechanism mediated by the plant hormones jasmonates. Due to electrical and Ca2+ signal propagations, jasmonates can accumulate systematically in distal parts of the plant and prepare it for the upcoming threat. Systemic electrical signal propagation in plants is possible due to the existence of glutamate-like receptors, that show structural homology to mammalian ionotropic glutamate receptors. The intravenous anaesthetic ketamine is a non-competitive antagonist of animal glutamate receptors. The aim of this bachelor's thesis was visualization of electrical and Ca2+ signal propagation and subsequently find out whether ketamine affects propagation of these signals in the thale cress plant (Arabidopsis thaliana). The surface electric potential was measured, the luminiscence of aequorin in transgenic plants was visualized, and the expression of jasmonate-responsive genes was measured in response to heat wounding. The results showed that ketamine does not inhibit the systemic propagation of electrical and Ca2+ signals in Arabidopsis thaliana but modified their characteristics. On the other hand, it itself acts as stress factor which triggered expression of jasmonate-responsive genes.
Klíčová slova
Arabidopsis thaliana, elektrické signály, jasmonáty, ketamin, vápníková signalizace
Rostliny jsou neustále vystavovány environmentálním stresorům, mezi které patří například sucho, patogeny či mechanické poškození. V průběhu evoluce si proto vytvořily obranný mechanismus zprostředkovaný rostlinnými hormony jasmonáty. Ty jsou mimo jiné díky šíření elektrických a Ca2+ signálů schopné systémové akumulace v distálních částech rostliny a připravují ji na nadcházející hrozbu. Šíření systémového elektrického signálu v rostlinách je umožněno existencí receptorů podobných glutamátovým receptorům, které vykazují strukturní homologii se savčími glutamátovými receptory. Intravenózní anestetikum ketamin je nekompetitivní antagonista živočišných ionotropních glutamátových receptorů. Cílem této bakalářské práce bylo vizualizovat šíření elektrických a Ca2+ signálů a následně zjistit, zda ketamin ovlivňuje šíření těchto signálů v huseníčku rolním (Arabidopsis thaliana). Byl měřen povrchový elektrický potenciál, pomocí transgenních rostlin byla vizualizována luminiscence aequorinu a byla měřena exprese jasmonát-responzivních genů v odpovědi na tepelné poranění. Výsledky ukázaly, že ketamin neinhibuje systémové šíření elektrických a Ca2+ signálů v Arabidopsis thaliana, avšak dokáže modifikovat jejich charakteristiku. Naopak, sám působí jako stresor a aktivuje expresi jasmonát-responzivních genů.
Anotace v angličtině
Plants are constantly exposed to environmental stressors that include for example drought, pathogens or mechanical damage. In the course of evolution plants have developed a defence mechanism mediated by the plant hormones jasmonates. Due to electrical and Ca2+ signal propagations, jasmonates can accumulate systematically in distal parts of the plant and prepare it for the upcoming threat. Systemic electrical signal propagation in plants is possible due to the existence of glutamate-like receptors, that show structural homology to mammalian ionotropic glutamate receptors. The intravenous anaesthetic ketamine is a non-competitive antagonist of animal glutamate receptors. The aim of this bachelor's thesis was visualization of electrical and Ca2+ signal propagation and subsequently find out whether ketamine affects propagation of these signals in the thale cress plant (Arabidopsis thaliana). The surface electric potential was measured, the luminiscence of aequorin in transgenic plants was visualized, and the expression of jasmonate-responsive genes was measured in response to heat wounding. The results showed that ketamine does not inhibit the systemic propagation of electrical and Ca2+ signals in Arabidopsis thaliana but modified their characteristics. On the other hand, it itself acts as stress factor which triggered expression of jasmonate-responsive genes.
Klíčová slova
Arabidopsis thaliana, elektrické signály, jasmonáty, ketamin, vápníková signalizace
Měření povrchového elektrického potenciálu, vizualizace luminiscence aequorinu a měření esprese jasmonát (JA) responzivních genů u transgenní rostliny huseníčku rolního (Arabidopsis thaliana) s apoaequorinem v odpovědi na poranění teplem
Interpretace dat a vyhodnocení výsledků
Vypracování bakalářské práce a prezentace k obhajobě bakalářské práce
Zásady pro vypracování
Vypracování rešerše na téma bakalářské práce
Měření povrchového elektrického potenciálu, vizualizace luminiscence aequorinu a měření esprese jasmonát (JA) responzivních genů u transgenní rostliny huseníčku rolního (Arabidopsis thaliana) s apoaequorinem v odpovědi na poranění teplem
Interpretace dat a vyhodnocení výsledků
Vypracování bakalářské práce a prezentace k obhajobě bakalářské práce
Seznam doporučené literatury
1. Jakšová, J., Rác, M., Bokor, B., Petřík, I., Novák, O., Reichelt, M., Mithöfer, A., & Pavlovič, A. (2021). Anaesthetic diethyl ether impairs long-distance electrical and jasmonate signaling in Arabidopsis thaliana. Plant Physiology and Biochemistry, 169, 311-321.
Kelz, M. B., & Mashour, G. A. (2019). The Biology of General Anesthesia from Paramedicum to Primate. Current Biology, 29, 1199-1210.
Kiep, V., Vadassery, J., Lattke, J., Maaß, J.-P., Boland, W., Peiter, E., & Mithöfer, A. (2015). Systemic cytosolic Ca2+ elevation is activated upon wounding and herbivory in Arabidopsis. New Phytologist, 207, 996-1004.
Mousavi, S. A. R., Chauvin, A., Pascaud, F., Kellenberger, S., & Farmer, E. E. (2013). Glutamate receptor-like genes mediate leaf-to-leaf wound signalling. Nature, 500, 422-426.
Pavlovič, A., Libiaková, M., Bokor, B., Jakšová, J., Petřík, I., Novák, O., & Baluška, F. (2020). Anaesthesia with diethyl ether impairs jasmonate signalling in the carnivorous plant Venus flytrap (Dionaea muscipula). Annals ob botany, 125, 173-183.
Seznam doporučené literatury
1. Jakšová, J., Rác, M., Bokor, B., Petřík, I., Novák, O., Reichelt, M., Mithöfer, A., & Pavlovič, A. (2021). Anaesthetic diethyl ether impairs long-distance electrical and jasmonate signaling in Arabidopsis thaliana. Plant Physiology and Biochemistry, 169, 311-321.
Kelz, M. B., & Mashour, G. A. (2019). The Biology of General Anesthesia from Paramedicum to Primate. Current Biology, 29, 1199-1210.
Kiep, V., Vadassery, J., Lattke, J., Maaß, J.-P., Boland, W., Peiter, E., & Mithöfer, A. (2015). Systemic cytosolic Ca2+ elevation is activated upon wounding and herbivory in Arabidopsis. New Phytologist, 207, 996-1004.
Mousavi, S. A. R., Chauvin, A., Pascaud, F., Kellenberger, S., & Farmer, E. E. (2013). Glutamate receptor-like genes mediate leaf-to-leaf wound signalling. Nature, 500, 422-426.
Pavlovič, A., Libiaková, M., Bokor, B., Jakšová, J., Petřík, I., Novák, O., & Baluška, F. (2020). Anaesthesia with diethyl ether impairs jasmonate signalling in the carnivorous plant Venus flytrap (Dionaea muscipula). Annals ob botany, 125, 173-183.
Přílohy volně vložené
-
Přílohy vázané v práci
-
Převzato z knihovny
Ne
Plný text práce
Přílohy
Posudek(y) oponenta
Hodnocení vedoucího
Záznam průběhu obhajoby
Obhajobu bakalářské práce studentky Lucie Ševčíkové zahájil doc. Ing. Radim Vrzal, Ph.D. Studentka seznámila komisi s hlavními částmi a výsledky své práce. Následovalo přečtení posudků vedoucího práce doc. Mgr. Andreje Pavloviče, Ph.D. a oponenta prof. RNDr. Martina Fellnera, Ph.D.
Studentka pak reagovala na připomínky a dotazy.
Prezentace studentky obsahovala tato témata:
cíle práce
design experimentu, použité metody
měření povrchového potenciálů po poranění teplem
luminiscence aequorinu v systémové odpovědi rostliny v reakci na působení ketaminu
hodnocení exprese jasmonát-responzivních genů po ošetření ketaminem a tepelném poranění
V rozpravě byly uvedeny následující připomínky či nastoleny tyto problémy:
drobné formální chyby
rekonstituce aequorinu a funkce koelentrazinu
přechodná hyperpolarizace membránového potenciálu
ovlivnění zobrazovacího systému ketaminem – lipofilní anestetika inhibují luciferázový systém
výsledky publikovány v Jimp
způsoby měření „vápníkové“ vlny, význam aequorinu
důvody použití ketaminu, mechanismus účinku
Studentka na dotazy položené oponentem práce a členy komise reagovala jasně, srozumitelně, se znalostí problematiky.