Medicago sativa L. (vojtěška) je jedna z nejvýznamnějších a nejrozšířenějších vytrvalých luskovin ve světovém zemědělství. Vojtěška je důležitou modelovou rostlinou pro studium vlivu abiotických stresů, jako je např. solný stres. Solný stres aktivuje u vojtěšky signální kaskádu MAPK, v níž hrají klíčovou roli SIMKK a SIMK. SIMK dále také ovlivňuje i dynamiku aktinu. Cílem této bakalářské práce byla regenerace kontrolních rostlin M. sativa kultivaru RSY a transgenních rostlin M. sativa SIMKK RNAi, GFP-FABD2 a SIMKK RNAi in GFP-FABD2 v in vitro podmínkách procesem nepřímé somatické embryogeneze. Dále pak následovala aplikace solného stresu v rámci dlouhodobého experimentu, kdy byl hodnocen a kvalitativně a kvantitativně porovnáván fenotyp kontrolních a transgenních rostlin M. sativa, a to na základě měření délky kořenových soustav rostlin. Následoval krátkodobý experiment zahrnující aplikaci solného stresu a také pozorování a porovnání chování aktinu v buňkách různých liniích.
Anotace v angličtině
Medicago sativa L. (alfalfa) is one of agriculture's most important and widespread perennial legumes worldwide. Alfalfa is an important model plant for studying the effects of abiotic stresses, such as salt stress. Salt stress activates the MAPK signaling cascade in alfalfa, in which SIMKK and SIMK play a key role. SIMK also affects actin dynamics. This bachelor thesis aimed to regenerate control M. sativa RSY plants and transgenic M. sativa SIMKK RNAi, GFP-FABD2, and SIMKK RNAi in GFP-FABD2 plants in in vitro conditions by the process of indirect somatic embryogenesis. This was followed by the application of salt stress as part of a long-term experiment when the phenotype of control and transgenic M. sativa plants was assessed and compared qualitatively and quantitatively, based on measuring the length of the plant's root systems. A short-term experiment that followed involved applying salt stress and observing and comparing the actin cytoskeleton behavior in different cells of M. sativa lines.
Medicago sativa, MAPK, SIMK, somatic embryogenesis, salt stress
Rozsah průvodní práce
51 s. (87 631 znaků)
Jazyk
CZ
Anotace
Medicago sativa L. (vojtěška) je jedna z nejvýznamnějších a nejrozšířenějších vytrvalých luskovin ve světovém zemědělství. Vojtěška je důležitou modelovou rostlinou pro studium vlivu abiotických stresů, jako je např. solný stres. Solný stres aktivuje u vojtěšky signální kaskádu MAPK, v níž hrají klíčovou roli SIMKK a SIMK. SIMK dále také ovlivňuje i dynamiku aktinu. Cílem této bakalářské práce byla regenerace kontrolních rostlin M. sativa kultivaru RSY a transgenních rostlin M. sativa SIMKK RNAi, GFP-FABD2 a SIMKK RNAi in GFP-FABD2 v in vitro podmínkách procesem nepřímé somatické embryogeneze. Dále pak následovala aplikace solného stresu v rámci dlouhodobého experimentu, kdy byl hodnocen a kvalitativně a kvantitativně porovnáván fenotyp kontrolních a transgenních rostlin M. sativa, a to na základě měření délky kořenových soustav rostlin. Následoval krátkodobý experiment zahrnující aplikaci solného stresu a také pozorování a porovnání chování aktinu v buňkách různých liniích.
Anotace v angličtině
Medicago sativa L. (alfalfa) is one of agriculture's most important and widespread perennial legumes worldwide. Alfalfa is an important model plant for studying the effects of abiotic stresses, such as salt stress. Salt stress activates the MAPK signaling cascade in alfalfa, in which SIMKK and SIMK play a key role. SIMK also affects actin dynamics. This bachelor thesis aimed to regenerate control M. sativa RSY plants and transgenic M. sativa SIMKK RNAi, GFP-FABD2, and SIMKK RNAi in GFP-FABD2 plants in in vitro conditions by the process of indirect somatic embryogenesis. This was followed by the application of salt stress as part of a long-term experiment when the phenotype of control and transgenic M. sativa plants was assessed and compared qualitatively and quantitatively, based on measuring the length of the plant's root systems. A short-term experiment that followed involved applying salt stress and observing and comparing the actin cytoskeleton behavior in different cells of M. sativa lines.
Medicago sativa, MAPK, SIMK, somatic embryogenesis, salt stress
Zásady pro vypracování
V rámci teoretické části bude vypracována rešerše zaměřená na problematiku vývojových a agronomicky zajímavých specifik vojtěšky, její základní popis včetně stádií ontogenetického vývoje. Ekologický a zemědělství význam vojtěšky ve světle moderních metod a přístupů, jako jsou genetické úpravy a transgenóze. Dále bude pozornost věnována shrnutí známých reakcí rostlin na vnější abiotické stresové faktory, a jaký podíl na regulaci vývojových procesů rostlin a jejich reakcí na vnější stresové podmínky mají signální dráhy. Shrnuty budou i hlavní metody hodnocení fenotypu rostlin po aplikaci abiotických stresových faktorů.
V praktické části budou realizovány experimenty zaměřené na cílenou kultivaci kontrolních a transgenních rostlin vojtěšky v podmínkách in vitro a in vivo, aplikace vybraných stresů a vyhodnocování míry rezistence mezi liniemi. Hlavním cílem bude pomocí kvalitativních a kvantitativních metod vyhodnocování stanovit, do jaké míry potlačení exprese MAPK u vojtěšky ovlivní reakci rostlin na stres. Cílem práce je tedy zvládnutí základních laboratorních metod, kultivace rostlin, aplikace stresových faktorů a vyhodnocování fenotypových změn na rostlinách vojtěšky, které budou vystaveny různým stresům jak v in vitro, tak v in vivo podmínkách.
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
V rámci teoretické části bude vypracována rešerše zaměřená na problematiku vývojových a agronomicky zajímavých specifik vojtěšky, její základní popis včetně stádií ontogenetického vývoje. Ekologický a zemědělství význam vojtěšky ve světle moderních metod a přístupů, jako jsou genetické úpravy a transgenóze. Dále bude pozornost věnována shrnutí známých reakcí rostlin na vnější abiotické stresové faktory, a jaký podíl na regulaci vývojových procesů rostlin a jejich reakcí na vnější stresové podmínky mají signální dráhy. Shrnuty budou i hlavní metody hodnocení fenotypu rostlin po aplikaci abiotických stresových faktorů.
V praktické části budou realizovány experimenty zaměřené na cílenou kultivaci kontrolních a transgenních rostlin vojtěšky v podmínkách in vitro a in vivo, aplikace vybraných stresů a vyhodnocování míry rezistence mezi liniemi. Hlavním cílem bude pomocí kvalitativních a kvantitativních metod vyhodnocování stanovit, do jaké míry potlačení exprese MAPK u vojtěšky ovlivní reakci rostlin na stres. Cílem práce je tedy zvládnutí základních laboratorních metod, kultivace rostlin, aplikace stresových faktorů a vyhodnocování fenotypových změn na rostlinách vojtěšky, které budou vystaveny různým stresům jak v in vitro, tak v in vivo podmínkách.
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
Komis G, Šamajová O, Ovečka M, Šamaj J (2018) Cell and developmental biology of plant mitogen-activated protein kinases. Annual Review of Plant Biology 69, 237-265.
Hrbáčková M, Luptovčiak I, Hlaváčková K, Dvořák P, Tichá M, Šamajová O, Novák D, Bednarz H, Niehaus K, Ovečka M, and Šamaj J (2021) Overexpression of alfalfa SIMK promotes root hair growth, nodule clustering and shoot biomass production. Plant Biotechnology Journal 19, 767-784.
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, Critical Reviews in Biotechnology 40, 1265-1280.
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. Frontiers in Plant Science 11:592.
Smékalová V, Doskočilová A, Komis G, Šamaj J (2014) Crosstalk between secondary messengers, hormones and MAPK modules during abiotic stress signalling in plants. Biotechnology Advances 32(1), 2-11
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. Biotechnology Advances 31(1),118-128
Sinha AK, Jaggi M, Raghuram B, Tuteja N (2011) Mitogen-activated protein kinase signaling in plants under abiotic stress. Plant Signaling & Behavior 6: 196-203
Wang Z, Su G, Li M, Ke Q, Kim SY, Li H, Huang J, Xu B, Deng XP, Kwak SS (2016) Overexpressing Arabidopsis ABF3 increases tolerance to multiple abiotic stresses and reduces leaf size in alfalfa. Plant Physiology and Biochemistry 109,199-208
Aranjuelo I, Molero G, Erice G, Avice JC, Nogue´s S (2011) Plant physiology and proteomics reveals the leaf response to drought in alfalfa (Medicago sativa L.). Journal of Experimental Botany 62(1), 111–123
Kang Y, Han Y, Torres-Jerez I, Wang M, Tang Y, Monteros M, Udvardi M (2011) System responses to long-term drought and re-watering of two contrasting alfalfa varieties. Plant Journal 68, 871–889
Jin H, Sun Y, Yang Q, Chao Y, Kang J, Jin H, Li Y, Gruber M (2010) Screening of genes induced by salt stress from Alfalfa. Mol Biol Rep 37, 745–753
Seznam doporučené literatury
Komis G, Šamajová O, Ovečka M, Šamaj J (2018) Cell and developmental biology of plant mitogen-activated protein kinases. Annual Review of Plant Biology 69, 237-265.
Hrbáčková M, Luptovčiak I, Hlaváčková K, Dvořák P, Tichá M, Šamajová O, Novák D, Bednarz H, Niehaus K, Ovečka M, and Šamaj J (2021) Overexpression of alfalfa SIMK promotes root hair growth, nodule clustering and shoot biomass production. Plant Biotechnology Journal 19, 767-784.
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, Critical Reviews in Biotechnology 40, 1265-1280.
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. Frontiers in Plant Science 11:592.
Smékalová V, Doskočilová A, Komis G, Šamaj J (2014) Crosstalk between secondary messengers, hormones and MAPK modules during abiotic stress signalling in plants. Biotechnology Advances 32(1), 2-11
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. Biotechnology Advances 31(1),118-128
Sinha AK, Jaggi M, Raghuram B, Tuteja N (2011) Mitogen-activated protein kinase signaling in plants under abiotic stress. Plant Signaling & Behavior 6: 196-203
Wang Z, Su G, Li M, Ke Q, Kim SY, Li H, Huang J, Xu B, Deng XP, Kwak SS (2016) Overexpressing Arabidopsis ABF3 increases tolerance to multiple abiotic stresses and reduces leaf size in alfalfa. Plant Physiology and Biochemistry 109,199-208
Aranjuelo I, Molero G, Erice G, Avice JC, Nogue´s S (2011) Plant physiology and proteomics reveals the leaf response to drought in alfalfa (Medicago sativa L.). Journal of Experimental Botany 62(1), 111–123
Kang Y, Han Y, Torres-Jerez I, Wang M, Tang Y, Monteros M, Udvardi M (2011) System responses to long-term drought and re-watering of two contrasting alfalfa varieties. Plant Journal 68, 871–889
Jin H, Sun Y, Yang Q, Chao Y, Kang J, Jin H, Li Y, Gruber M (2010) Screening of genes induced by salt stress from Alfalfa. Mol Biol Rep 37, 745–753
Přílohy volně vložené
-
Přílohy vázané v práci
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. 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 student zodpověděl následující dotazy položené přítomnými odborníky:
Ing. Pavel Křenek, Ph.D.: Může změna v aktinovém cytoskeletu u transgenní linie SIMKKi v GFP-FABD2 souviset s nižší odolností SIMKKi linie k solnému stresu? Je z literatury známá souvislost mezi aktinovým cytoskeletem a solným stresem? Existují MAPK mutanti i u jiných rostlinných druhů?
Mgr. Olga Šamajová, Dr.: Testovala jste více koncentrací NaCl?