Záplavy patři mezi přírodní katastrofy, které negativně ovlivňují nejenom nás, ale i rostliny. V důsledku záplav dochází u rostlin ke snížení obranyschopnosti a nedokáží se účinně bránit proti herbivornímu hmyzu, který je napadá. Konkrétně dochází k inaktivaci jasmonátové signální dráhy, kterou si v průběhu evoluce exaptovala odlišná skupina rostlin. Masožravé rostliny využívají součásti obranného systému nejenom ke své obraně, ale také k lovu. Masožravé rostliny, jako například mucholapka podivná (Dionaea muscipula Ellis), rostou v oblastech, kde dochází k častým záplavám a dokáží tyto podmínky přežít. Cílem této práce bylo stanovení hladin fytohormonů a detekce a kvantifikace trávících enzymů v odpovědi na zatopení rostlin mucholapky podivné. Během experimentu byla skupina rostlin umístěna na vzduchu a druhá skupina byla zatopena a následně byla část rostlin z obou skupin hodinu mechanostimulována. Kvantitativní analýza fytohormonů byla provedena pomocí metody LC-MS/MS a detekce a kvantifikace trávících enzymů byla provedena pomocí metod SDS-PAGE a Western blotting. Výsledky ukázaly, že v případě zatopení dochází i u mucholapky podivné ke snížení akumulace kyseliny jasmonové, čímž dochází i ke snížení sekrece trávících enzymů. Avšak hladina kyseliny jasmonové po indukci mechanostimulací je stále dostačující k aktivaci trávícího procesu, který je pro rostlinu životně důležitý.
Anotace v angličtině
Floods belong among the natural disasters that don't negatively affect only us but also affect plants. As a results of flooding, plants have reduced defences and are unable to defend themselves effectively against herbicidal insects that attack them. Specifically, the jasmonate signalling pathway, which was co-opted by another group of plants during evolution, is inactivated. Carnivorous plants use parts of plant defense system not only for their own defense but also for hunting. Carnivorous plants such as the Venus flytrap (Dionaea muscipula Ellis) grow in wet habitats where frequent flooding occurs and are able to survive these conditions. The aim of this study was to determine the levels of phytohormones and to detect and quantify digestive enzymes in response to flooding in Venus flytrap plants. During the experiment, one group of plants was placed in air, while the other group was flooded, and then a half of the plants from both groups were mechanically stimulated for an hour. Quantitative analysis of phytohormones was performed using the LC-MS/MS method, and detection and quantification of digestive enzymes were performed using SDS-PAGE and Western blotting. The results showed that in the case of flooding, there is also a reduction in the accumulation of jasmonic acid in Venus flytrap plants, which leads to a decrease in the secretion of digestive enzymes. However, the level of jasmonic acid after mechanostimulation induction is still sufficient to activate the digestive process that is vital for the plant.
Záplavy patři mezi přírodní katastrofy, které negativně ovlivňují nejenom nás, ale i rostliny. V důsledku záplav dochází u rostlin ke snížení obranyschopnosti a nedokáží se účinně bránit proti herbivornímu hmyzu, který je napadá. Konkrétně dochází k inaktivaci jasmonátové signální dráhy, kterou si v průběhu evoluce exaptovala odlišná skupina rostlin. Masožravé rostliny využívají součásti obranného systému nejenom ke své obraně, ale také k lovu. Masožravé rostliny, jako například mucholapka podivná (Dionaea muscipula Ellis), rostou v oblastech, kde dochází k častým záplavám a dokáží tyto podmínky přežít. Cílem této práce bylo stanovení hladin fytohormonů a detekce a kvantifikace trávících enzymů v odpovědi na zatopení rostlin mucholapky podivné. Během experimentu byla skupina rostlin umístěna na vzduchu a druhá skupina byla zatopena a následně byla část rostlin z obou skupin hodinu mechanostimulována. Kvantitativní analýza fytohormonů byla provedena pomocí metody LC-MS/MS a detekce a kvantifikace trávících enzymů byla provedena pomocí metod SDS-PAGE a Western blotting. Výsledky ukázaly, že v případě zatopení dochází i u mucholapky podivné ke snížení akumulace kyseliny jasmonové, čímž dochází i ke snížení sekrece trávících enzymů. Avšak hladina kyseliny jasmonové po indukci mechanostimulací je stále dostačující k aktivaci trávícího procesu, který je pro rostlinu životně důležitý.
Anotace v angličtině
Floods belong among the natural disasters that don't negatively affect only us but also affect plants. As a results of flooding, plants have reduced defences and are unable to defend themselves effectively against herbicidal insects that attack them. Specifically, the jasmonate signalling pathway, which was co-opted by another group of plants during evolution, is inactivated. Carnivorous plants use parts of plant defense system not only for their own defense but also for hunting. Carnivorous plants such as the Venus flytrap (Dionaea muscipula Ellis) grow in wet habitats where frequent flooding occurs and are able to survive these conditions. The aim of this study was to determine the levels of phytohormones and to detect and quantify digestive enzymes in response to flooding in Venus flytrap plants. During the experiment, one group of plants was placed in air, while the other group was flooded, and then a half of the plants from both groups were mechanically stimulated for an hour. Quantitative analysis of phytohormones was performed using the LC-MS/MS method, and detection and quantification of digestive enzymes were performed using SDS-PAGE and Western blotting. The results showed that in the case of flooding, there is also a reduction in the accumulation of jasmonic acid in Venus flytrap plants, which leads to a decrease in the secretion of digestive enzymes. However, the level of jasmonic acid after mechanostimulation induction is still sufficient to activate the digestive process that is vital for the plant.
Stanovení hladiny fytohormonů (jasmonátu) v mucholapce podivné (Dionaea muscipula)
Detekce a kvantifikace trávících enzymů
Interpretace dat a vyhodnocení výsledků
Vypracování bakalářské práce a multimediální prezentace k obhajobě bakalářské práce
Zásady pro vypracování
Vypracování rešerše na téma bakalářské práce
Stanovení hladiny fytohormonů (jasmonátu) v mucholapce podivné (Dionaea muscipula)
Detekce a kvantifikace trávících enzymů
Interpretace dat a vyhodnocení výsledků
Vypracování bakalářské práce a multimediální prezentace k obhajobě bakalářské práce
Seznam doporučené literatury
Jakšová, J., Adamec, L., Petřík, I., Novák, O., Šebela, M., & Pavlovič, A. (2021). Contrasting effect of prey capture on jasmonate accumulation in two genera of Aquatic Carnivorous Plants (Aldrovanda, Utricularia). Plant Physiology and Biochemistry, 166, 459–465.
Koo, A. J. K., Gao, X., Daniel Jones, A., & Howe, G. A. (2009). A rapid wound signal activates the systemic synthesis of bioactive jasmonates in Arabidopsis. The Plant Journal, 59(6), 974–986.
Lee, H.-J., Park, J.-S., Shin, S. Y., Kim, S.-G., Lee, G., Kim, H.-S., Jeon, J. H., & Cho, H. S. (2020). Submergence deactivates wound-induced plant defence against herbivores. Communications Biology, 3(1).
Pavlovič, A., & Mithöfer, A. (2019). Jasmonate signalling in carnivorous plants: Copycat of Plant Defence Mechanisms. Journal of Experimental Botany, 70(13), 3379–3389.
Pavlovič, A., Jakšová, J., & Novák, O. (2017). Triggering a false alarm: Wounding mimics prey capture in the carnivorous Venus Flytrap ( Dionaea Muscipula ). New Phytologist, 216(3), 927–938.
Wasternack, C., & Hause, B. (2013). Jasmonates: Biosynthesis, perception, signal transduction and action in plant stress response, growth and development. an update to the 2007 review in Annals of Botany. Annals of Botany, 111(6), 1021–1058.
Seznam doporučené literatury
Jakšová, J., Adamec, L., Petřík, I., Novák, O., Šebela, M., & Pavlovič, A. (2021). Contrasting effect of prey capture on jasmonate accumulation in two genera of Aquatic Carnivorous Plants (Aldrovanda, Utricularia). Plant Physiology and Biochemistry, 166, 459–465.
Koo, A. J. K., Gao, X., Daniel Jones, A., & Howe, G. A. (2009). A rapid wound signal activates the systemic synthesis of bioactive jasmonates in Arabidopsis. The Plant Journal, 59(6), 974–986.
Lee, H.-J., Park, J.-S., Shin, S. Y., Kim, S.-G., Lee, G., Kim, H.-S., Jeon, J. H., & Cho, H. S. (2020). Submergence deactivates wound-induced plant defence against herbivores. Communications Biology, 3(1).
Pavlovič, A., & Mithöfer, A. (2019). Jasmonate signalling in carnivorous plants: Copycat of Plant Defence Mechanisms. Journal of Experimental Botany, 70(13), 3379–3389.
Pavlovič, A., Jakšová, J., & Novák, O. (2017). Triggering a false alarm: Wounding mimics prey capture in the carnivorous Venus Flytrap ( Dionaea Muscipula ). New Phytologist, 216(3), 927–938.
Wasternack, C., & Hause, B. (2013). Jasmonates: Biosynthesis, perception, signal transduction and action in plant stress response, growth and development. an update to the 2007 review in Annals of Botany. Annals of Botany, 111(6), 1021–1058.
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 Terezy Jílkové zahájil prof. RNDr. Milan Navrátil, CSc. 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:
Přizpůsobení masožravých rostlin, mucholapky podivné, související s jejich schopností lovu
Cíle práce
Metodologie experimentální práce – stimulace rostlin, LC-MS analýza, SDS-PAGE, Western-blotting
Analýza produkce fytohormonů (JA, SA, ABA) masožravých rostlin u jedinců ve vodě a na suchu, hodnocení efektu mechanostimulace
Produkce trávicích enzymů asparát proteasy a cystein proteasy, jejich semikvantifikace pomocí western-blotu
V rozpravě byly uvedeny následující připomínky či nastoleny tyto problémy:
ředění vody, ve které byly kultivovány experimentální rostliny, důvody pro zvolený poměr 6:1 destilovaná voda : kohoutková voda
cross reakce protilátek pro detekci cystein proteasy s aspartát proteázou
produkce ethylénu ve zkoumaných vzorcích, jejich potenciální vliv na expresi JA-responzivních genů
hodnocení produkce PA a DPA, příčiny zjištěných rozdílů v porovnání s literaturou
analýza jednotlivých elementů signální dráhy kyseliny jasmonové do budoucna
uzavření listů a objem tekutiny v nich
způsob provádění hodinové mechanostimulace a celého experimentu
rozsah stimulace trichomů, který vede k uzavření pasti mucholapky
Studentka na dotazy položené oponentem práce a členy komise reagovala pohotově, adekvátně, s znalostí experimentů a problematiky.