Prospešné mikroorganizmy hrajú významnú úlohu v raste rastlín. Podporujú rastliny rôznymi spôsobmi vrátane produkcie biokontrolných látok, stimulácie indukovanej systémovej rezistencie, solubilizácie fosforu, fixácie železa, fytoremediácie pôd atď. Jedným z týchto prospešných mikroorganizmov je gramnegatívna baktéria Pseudomonas fluorescens. Interakcia rastlín s mikroorganizmami je riadená rôznymi mechanizmami, medzi ktoré patrí aj signalizácia pomocou mitogénom aktivovaných proteín kináz (MAPK). MAPK patria do triedy serín/treonín kináz. U rastlín sa podieľajú na odpovediach na abiotický a biotický stres, regulácií rastu, diferenciácie a mnohých ďalších procesoch. Medicago sativa je rastlina z čelade bôbovité, majúca tetraploidný genóm. V in vitro podmienka je možné ju propagovať pomocou somatickej embryogenézy. Pri somatickej embryogenéze dochádza k preprogramovaniu somatických buniek a tvorbe nezygotických embryí.
Cieľom tejto bakalárskej práce bolo regenerovať rastliny lucerny siatej pomocou somatickej embryogenézy, následne navodiť interakciu týchto rastlín s prospešnými baktériami P. fluorescens a imunolokalizácia stresom indukovanej MAPK (SIMK) v skorých štádiách tejto interakcie.
Annotation in English
Abstract
Beneficial microorganisms play an important role in plant growth. They support plants through different mechanisms, such as production of biocontrol substances, stimulation of induced systemic resistance, phosphorus solubilization, nitrogen fixation and soil phytoremediation. One of these beneficial microorganisms is gram-negative bacterium Pseudomonas fluorescens. The plants-microorganisms interaction is controlled by various mechanisms, including signaling by mitogen-activated protein kinases (MAPKs). MAPKs belong to the class of serine, threonine protein kinases. In plants, they are involved in responses to abiotic and biotic stress, growth regulation, differentiation and many other processes. Medicago sativa is tetraploid belonging to the legume family. Alfalfa can be propagated in vitro by somatic embryogenesis. During somatic early stage of this interaction.
mbryogenesis, somatic cells are reprogrammed and non-zygotic embryos are formed.
The aim of this bachelor thesis was to regenerate alfalfa plants by somatic embryogenesis, induce interaction with beneficial bacteria P. fluorescens and immunolocalization of stress-induced MAPK (SIMK) in early stages of this interaction.
Prospešné mikroorganizmy hrajú významnú úlohu v raste rastlín. Podporujú rastliny rôznymi spôsobmi vrátane produkcie biokontrolných látok, stimulácie indukovanej systémovej rezistencie, solubilizácie fosforu, fixácie železa, fytoremediácie pôd atď. Jedným z týchto prospešných mikroorganizmov je gramnegatívna baktéria Pseudomonas fluorescens. Interakcia rastlín s mikroorganizmami je riadená rôznymi mechanizmami, medzi ktoré patrí aj signalizácia pomocou mitogénom aktivovaných proteín kináz (MAPK). MAPK patria do triedy serín/treonín kináz. U rastlín sa podieľajú na odpovediach na abiotický a biotický stres, regulácií rastu, diferenciácie a mnohých ďalších procesoch. Medicago sativa je rastlina z čelade bôbovité, majúca tetraploidný genóm. V in vitro podmienka je možné ju propagovať pomocou somatickej embryogenézy. Pri somatickej embryogenéze dochádza k preprogramovaniu somatických buniek a tvorbe nezygotických embryí.
Cieľom tejto bakalárskej práce bolo regenerovať rastliny lucerny siatej pomocou somatickej embryogenézy, následne navodiť interakciu týchto rastlín s prospešnými baktériami P. fluorescens a imunolokalizácia stresom indukovanej MAPK (SIMK) v skorých štádiách tejto interakcie.
Annotation in English
Abstract
Beneficial microorganisms play an important role in plant growth. They support plants through different mechanisms, such as production of biocontrol substances, stimulation of induced systemic resistance, phosphorus solubilization, nitrogen fixation and soil phytoremediation. One of these beneficial microorganisms is gram-negative bacterium Pseudomonas fluorescens. The plants-microorganisms interaction is controlled by various mechanisms, including signaling by mitogen-activated protein kinases (MAPKs). MAPKs belong to the class of serine, threonine protein kinases. In plants, they are involved in responses to abiotic and biotic stress, growth regulation, differentiation and many other processes. Medicago sativa is tetraploid belonging to the legume family. Alfalfa can be propagated in vitro by somatic embryogenesis. During somatic early stage of this interaction.
mbryogenesis, somatic cells are reprogrammed and non-zygotic embryos are formed.
The aim of this bachelor thesis was to regenerate alfalfa plants by somatic embryogenesis, induce interaction with beneficial bacteria P. fluorescens and immunolocalization of stress-induced MAPK (SIMK) in early stages of this interaction.
1) Vypracovanie literárnej rešerše na tému interakcie lucerny s prospešnými mikroorganizmami a úlohy mitogénom aktivovaných proteín kináz (MAPK) pri tomto procese.
2) Príprava rastlinného materiálu cestou nepriamej somatickej embryogenézy lucerny v in vitro podmienkach.
3) Optimalizácia kultivačných podmienok pre aplikáciu prospešných mikroorganizmov a navodenie interakcie lucerny s prospešnými mikroorganizmami v in vitro podmienkach.
4) Imunohistochemická lokalizácia MAPK u lucerny v interakcii s prospešnými mikroorganizmami.
Závěrečná práce bude vypracována v souladu s doporučeným stylem pro závěrečné práce na oboru Biochemie PřF UP uvedeným na webové stránce Katedry biochemie .https://www.prf.upol.cz/katedra-biochemie/studium/bakalarske-a-diplomove-prace/
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/
Research Plan
1) Vypracovanie literárnej rešerše na tému interakcie lucerny s prospešnými mikroorganizmami a úlohy mitogénom aktivovaných proteín kináz (MAPK) pri tomto procese.
2) Príprava rastlinného materiálu cestou nepriamej somatickej embryogenézy lucerny v in vitro podmienkach.
3) Optimalizácia kultivačných podmienok pre aplikáciu prospešných mikroorganizmov a navodenie interakcie lucerny s prospešnými mikroorganizmami v in vitro podmienkach.
4) Imunohistochemická lokalizácia MAPK u lucerny v interakcii s prospešnými mikroorganizmami.
Závěrečná práce bude vypracována v souladu s doporučeným stylem pro závěrečné práce na oboru Biochemie PřF UP uvedeným na webové stránce Katedry biochemie .https://www.prf.upol.cz/katedra-biochemie/studium/bakalarske-a-diplomove-prace/
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/
Recommended resources
1) Rodriguez MC, Petersen M, Mundy J. (2010) Mitogen-activated protein kinase signaling in plants. Ann. Rev. Plant Biol. 61: 621-649 doi: 10.1146/annurev-arplant-042809-112252
2) 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.
3) Šamaj J., Ovečka M., Hlavačka A., Lecourieux F., Meskiene I., Lichtscheidl I., Lenart P., Salaj J., Volkmann D., Bögre L., Baluška F., Hirt H. (2002) Involvement of the mitogen-activated protein kinase SIMK in regulation of root hair tip growth. The EMBO Journal 21, 3296- 3306.
4) Šamajová O, Komis G, Šamaj J. (2013) Emerging topics in the cell biology of mitogen-activated protein kinases. Trends Plant Sci. 18:140-8. doi: 10.1016/j.tplants.2012.11.004
5) 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
6) Komis G, Šamaj J (Eds.) Plant MAP Kinases. Methods in Molecular Biology. 266 p., Springer New York, 2014
7) Smékalová V, Doskočilová A, Komis G, Šamaj J (2014) Cross talk between secondary messengers, hormones and MAPK modules during abiotic stress signalling in plants. Biotechnol. Adv. 32: 2-11
Recommended resources
1) Rodriguez MC, Petersen M, Mundy J. (2010) Mitogen-activated protein kinase signaling in plants. Ann. Rev. Plant Biol. 61: 621-649 doi: 10.1146/annurev-arplant-042809-112252
2) 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.
3) Šamaj J., Ovečka M., Hlavačka A., Lecourieux F., Meskiene I., Lichtscheidl I., Lenart P., Salaj J., Volkmann D., Bögre L., Baluška F., Hirt H. (2002) Involvement of the mitogen-activated protein kinase SIMK in regulation of root hair tip growth. The EMBO Journal 21, 3296- 3306.
4) Šamajová O, Komis G, Šamaj J. (2013) Emerging topics in the cell biology of mitogen-activated protein kinases. Trends Plant Sci. 18:140-8. doi: 10.1016/j.tplants.2012.11.004
5) 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
6) Komis G, Šamaj J (Eds.) Plant MAP Kinases. Methods in Molecular Biology. 266 p., Springer New York, 2014
7) Smékalová V, Doskočilová A, Komis G, Šamaj J (2014) Cross talk between secondary messengers, hormones and MAPK modules during abiotic stress signalling in plants. Biotechnol. Adv. 32: 2-11
Enclosed appendices
2 CD
Appendices bound in thesis
illustrations, graphs, schemes
Taken from the library
Yes
Full text of the thesis
Appendices
Reviewer's report
Supervisor's report
Defence procedure record
V úvodu obhajoby předseda komise prof. Mgr. Miroslav Ovečka, Ph.D. 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 bakalářské práce a oponenta studentka zodpověděla.
V rámci veřejné diskuse studentka zodpověděla následující dotazy položené přítomnými odborníky:
prof. Mgr. Miroslav Ovečka, Ph.D.: Cílem práce bylo zjistit vliv symbiotických bakterií na kořenový systém vojtěšky seté. Jaký vliv by mohl mít naopak kořenový systém rostliny na symbiotické bakterie?