Růst a vývoj rostlin je regulován rostlinnými hormony,
které řídí mnoho fyziologických procesů. Auxiny, jedny
z fytohormonů, hrají významnou roli při prodlužování
kořene, jelikož indukují dělení buněk v kořenovém
meristému a také se podílí na vývoji embrya. Již dříve
byla publikována odlišná distribuce fytohormonů v
jednotlivých orgánech, ale i na úrovni pletiva. Jejich
rovnovážný stav, homeostáza, je ovlivněna jak
biosyntézou, metabolismem tak transportem.
Fytohormony mohou být transportovány symplastickou
(buněčnou) i apoplastickou (mezibuněčnou) dráhou.
Předpokládá se, že v těchto částech jsou koncentrace
fytohormonů rozdílné. Cílem této práce je studium
vlivu auxinových inhibitorů biosyntetických drah či
transportu narušující homeostázu auxinů v Arabidopsis
thaliana, kterou díky těmto látkám lze studovat.
V praktické části byla provedena optimalizace izolace
apoplastu a symplastu z kořenů nebo prýtů a podmínek
inkubace A. thaliana se zvolenými syntetickými
inhibitory. Dále byla provedena purifikace
fytohormonů za využití metody extrakce pevnou fází
(SPE) s jejich následným stanovením pomocí metody
kapalinové chromatografie spojené s tandemovou
hmotnostní spektrometrií (LC-MS/MS). Výsledky
ukázaly rozdílnou distribuci auxinů a cytokininů mezi
symplastem a apoplastem, fenotypové změny
a ovlivněné fytohormonální profily po ošetření rostlin
auxinovými inhibitory.
Anotace v angličtině
Plant growth and development is regulated by plant
hormones that control many physiological processes.
Auxins, one of the phytohormones, play an important
role in root elongation, throught the induction of cell
division in the root meristem, and also participate in
embryo development. Different distribution of
phytohormones in individual organs, but also at the
tissue level, has been previously published. Their
equilibrium state, homeostasis, is affected by
biosynthesis, metabolism and transport. Phytohormones
can be transported by both the symplastic (cellular) and
apoplastic (intercellular) pathways. It is assumed that
the concentrations of phytohormones are different in
these compartments. The aim of this work is to study
the effect of auxin inhibitors of biosynthetic pathways
or transport that disrupting auxin homeostasis in
Arabidopsis thaliana that can be studied applying these
substances.
In the practical part, extraction, the isolation of apoplast
and symplast from roots or shoots and incubation
conditions of A. thaliana with selected synthetic
inhibitors was performed. Furthermore, purification of
phytohormones was done using the solid phase
extraction (SPE) method, followed by liquid
chromatography with tandem mass spectrometry (LC-
MS/MS). The results showed different distribution of
auxins and cytokinins between symplast and apoplast,
phenotypic changes and affected phytohormonal
profiles after treatment of plants with auxin inhibitors.
Klíčová slova
Fytohormony, SPE, auxin, A. thaliana, inhibitory
Klíčová slova v angličtině
Phytohormones, SPE, auxin, A. thaliana, inhibitors
Rozsah průvodní práce
75 s. (122 184 znaků).
Jazyk
CZ
Anotace
Růst a vývoj rostlin je regulován rostlinnými hormony,
které řídí mnoho fyziologických procesů. Auxiny, jedny
z fytohormonů, hrají významnou roli při prodlužování
kořene, jelikož indukují dělení buněk v kořenovém
meristému a také se podílí na vývoji embrya. Již dříve
byla publikována odlišná distribuce fytohormonů v
jednotlivých orgánech, ale i na úrovni pletiva. Jejich
rovnovážný stav, homeostáza, je ovlivněna jak
biosyntézou, metabolismem tak transportem.
Fytohormony mohou být transportovány symplastickou
(buněčnou) i apoplastickou (mezibuněčnou) dráhou.
Předpokládá se, že v těchto částech jsou koncentrace
fytohormonů rozdílné. Cílem této práce je studium
vlivu auxinových inhibitorů biosyntetických drah či
transportu narušující homeostázu auxinů v Arabidopsis
thaliana, kterou díky těmto látkám lze studovat.
V praktické části byla provedena optimalizace izolace
apoplastu a symplastu z kořenů nebo prýtů a podmínek
inkubace A. thaliana se zvolenými syntetickými
inhibitory. Dále byla provedena purifikace
fytohormonů za využití metody extrakce pevnou fází
(SPE) s jejich následným stanovením pomocí metody
kapalinové chromatografie spojené s tandemovou
hmotnostní spektrometrií (LC-MS/MS). Výsledky
ukázaly rozdílnou distribuci auxinů a cytokininů mezi
symplastem a apoplastem, fenotypové změny
a ovlivněné fytohormonální profily po ošetření rostlin
auxinovými inhibitory.
Anotace v angličtině
Plant growth and development is regulated by plant
hormones that control many physiological processes.
Auxins, one of the phytohormones, play an important
role in root elongation, throught the induction of cell
division in the root meristem, and also participate in
embryo development. Different distribution of
phytohormones in individual organs, but also at the
tissue level, has been previously published. Their
equilibrium state, homeostasis, is affected by
biosynthesis, metabolism and transport. Phytohormones
can be transported by both the symplastic (cellular) and
apoplastic (intercellular) pathways. It is assumed that
the concentrations of phytohormones are different in
these compartments. The aim of this work is to study
the effect of auxin inhibitors of biosynthetic pathways
or transport that disrupting auxin homeostasis in
Arabidopsis thaliana that can be studied applying these
substances.
In the practical part, extraction, the isolation of apoplast
and symplast from roots or shoots and incubation
conditions of A. thaliana with selected synthetic
inhibitors was performed. Furthermore, purification of
phytohormones was done using the solid phase
extraction (SPE) method, followed by liquid
chromatography with tandem mass spectrometry (LC-
MS/MS). The results showed different distribution of
auxins and cytokinins between symplast and apoplast,
phenotypic changes and affected phytohormonal
profiles after treatment of plants with auxin inhibitors.
Klíčová slova
Fytohormony, SPE, auxin, A. thaliana, inhibitory
Klíčová slova v angličtině
Phytohormones, SPE, auxin, A. thaliana, inhibitors
Zásady pro vypracování
Cílem diplomové práce je studium vlivu inhibitorů biosyntetických drah fytohormonů na dynamické změny homeostázy hormonů v rostlině Arabidopsis thaliana. Práce je zaměřena na techniky pro izolaci symplastu a apoplastu s následným metabolickým profilováním rostlinných hormonů z rostlin pomocí metody kapalinové chromatografie spojené s tandemovou hmotnostní spektrometrií (LC-MS/MS). V rámci teoretické časti bude vypracována rešerše zaměřená na problematiku: subbuňkovou homeostázy rostlinných hormonů (biosyntetické dráhy a metabolizmus, transport a percepce se zaměřením na auxiny), dále se rešerše bude zabývat biologickou úlohou auxinů v živých systémech a bude objasněn přehled inhibitorů biosyntézy, metabolizmu, transportu a percepce fytohormonů a dále využitím moderních analytických metod při stanovení fytohormonů. V praktické časti budou realizované experimenty zaměřené na seznámení se s metodami izolace symplastu a apoplastu a optimalizace izolace, optimalizace podmínek inkubace s inhibitory (koncentračních a časových závislostí), extrakce a následná purifikace fytohormonů za využití metod SPE, LC-MS/MS pro následné stanovení fytohormonálních profilů vybraných skupin hormonů.
Pro diplomovou práci bude použita modelová rostlina Arabidopsis thaliana. Metodicky téma zahrnuje izolaci apoplastu a symplastu (centrifugace), purifikace fytohormonů – auxinů (SPE) a jejich analýza (LC-MS/MS).
Zásady pro vypracování
Cílem diplomové práce je studium vlivu inhibitorů biosyntetických drah fytohormonů na dynamické změny homeostázy hormonů v rostlině Arabidopsis thaliana. Práce je zaměřena na techniky pro izolaci symplastu a apoplastu s následným metabolickým profilováním rostlinných hormonů z rostlin pomocí metody kapalinové chromatografie spojené s tandemovou hmotnostní spektrometrií (LC-MS/MS). V rámci teoretické časti bude vypracována rešerše zaměřená na problematiku: subbuňkovou homeostázy rostlinných hormonů (biosyntetické dráhy a metabolizmus, transport a percepce se zaměřením na auxiny), dále se rešerše bude zabývat biologickou úlohou auxinů v živých systémech a bude objasněn přehled inhibitorů biosyntézy, metabolizmu, transportu a percepce fytohormonů a dále využitím moderních analytických metod při stanovení fytohormonů. V praktické časti budou realizované experimenty zaměřené na seznámení se s metodami izolace symplastu a apoplastu a optimalizace izolace, optimalizace podmínek inkubace s inhibitory (koncentračních a časových závislostí), extrakce a následná purifikace fytohormonů za využití metod SPE, LC-MS/MS pro následné stanovení fytohormonálních profilů vybraných skupin hormonů.
Pro diplomovou práci bude použita modelová rostlina Arabidopsis thaliana. Metodicky téma zahrnuje izolaci apoplastu a symplastu (centrifugace), purifikace fytohormonů – auxinů (SPE) a jejich analýza (LC-MS/MS).
Seznam doporučené literatury
ANDEREASSON E., ABREHA K.B., RESJÖ S., 2017: Isolation of apoplast. Methods. Mol. Biol. 1511, 233-240.
ANTONIADI I., NOVÁK O., GELOVÁ Z., JOHNSON A., PLÍHAL O., SIMERSKÝ R., MIK V., VAIN T., MATEO-BONMATÍ E., KARADY M., PERNISOVÁ M., PLAČKOVÁ L., OPASSATHIAN K., HEJÁTKO J., ROBERT S., FRIML J., DOLEŽAL K., LJUNG K., TURNBULL C., 2020: Cell-surface receptors enable perception of extracellular cytokinins. Nat. commun. 11:4284.
BÖTTCHER C., DENNIS E.G., BOOKER G.W., POLYAK S.W., BOSS P.K., DAVIES C., 2012: A novel tool for studying auxin-metabolism: the inhibition of grapevine indole-3-acetic acid-amido synthetases by a reaction intermediate analogue. PLoS One7, e37632.
DAVIES P.J. (ed), 2010: Plant Hormones: Biosynthesis, Signal Transduction, Action! Springer, New York, USA.
HE W., BRUMOS J., LI H., JI Y., KE M., GONG X., ZENG Q., LI W., ZHANG X., AN F., WEN X., LI P., CHU J., SUN X., YAN C., YAN N., XIE D.Y., RAIKHEL N., YANG Z., STEPANOVA A.N., ALONSO J.M., GUO H., 2011: A small-molecule screen identifies L-kynurenine as a competitive inhibitor of TAA1/TAR activity in ethylene-directed auxin biosynthesis and root growth in Arabidopsis. Plant Cell23, 3944-3960.
LJUNG K., 2013: Auxin metabolism and homeostasis during plant development. Development140, 943-950.
SKALICKÝ V., KUBEŠ M., NAPIER R., NOVÁK O., 2018: Auxins and Cytokinins-The Role of Subcellular Organization on Homeostasis. Int J Mol Sci.19, E3115.
TAIZ L., ZEIGER E. (eds.), 2010: Plant Physiology. Sinauer Associates, Inc., USA.
Seznam doporučené literatury
ANDEREASSON E., ABREHA K.B., RESJÖ S., 2017: Isolation of apoplast. Methods. Mol. Biol. 1511, 233-240.
ANTONIADI I., NOVÁK O., GELOVÁ Z., JOHNSON A., PLÍHAL O., SIMERSKÝ R., MIK V., VAIN T., MATEO-BONMATÍ E., KARADY M., PERNISOVÁ M., PLAČKOVÁ L., OPASSATHIAN K., HEJÁTKO J., ROBERT S., FRIML J., DOLEŽAL K., LJUNG K., TURNBULL C., 2020: Cell-surface receptors enable perception of extracellular cytokinins. Nat. commun. 11:4284.
BÖTTCHER C., DENNIS E.G., BOOKER G.W., POLYAK S.W., BOSS P.K., DAVIES C., 2012: A novel tool for studying auxin-metabolism: the inhibition of grapevine indole-3-acetic acid-amido synthetases by a reaction intermediate analogue. PLoS One7, e37632.
DAVIES P.J. (ed), 2010: Plant Hormones: Biosynthesis, Signal Transduction, Action! Springer, New York, USA.
HE W., BRUMOS J., LI H., JI Y., KE M., GONG X., ZENG Q., LI W., ZHANG X., AN F., WEN X., LI P., CHU J., SUN X., YAN C., YAN N., XIE D.Y., RAIKHEL N., YANG Z., STEPANOVA A.N., ALONSO J.M., GUO H., 2011: A small-molecule screen identifies L-kynurenine as a competitive inhibitor of TAA1/TAR activity in ethylene-directed auxin biosynthesis and root growth in Arabidopsis. Plant Cell23, 3944-3960.
LJUNG K., 2013: Auxin metabolism and homeostasis during plant development. Development140, 943-950.
SKALICKÝ V., KUBEŠ M., NAPIER R., NOVÁK O., 2018: Auxins and Cytokinins-The Role of Subcellular Organization on Homeostasis. Int J Mol Sci.19, E3115.
TAIZ L., ZEIGER E. (eds.), 2010: Plant Physiology. Sinauer Associates, Inc., USA.