Různé aspekty vztahu mezi brassinosteroidy a odpovědí rostlin na sucho

• Thesis title in Czech: Různé aspekty vztahu mezi brassinosteroidy a odpovědí rostlin na sucho
• Thesis title in English: Various aspects of the relationship between brassinosteroids and plant response to drought
• Key words: brassinosteroidy, kukuřice, proteom, stres, sucho, vnitrodruhová variabilita, vývoj rostlin
• English key words: Brassinosteroids, drought, intraspecific variability, maize, plant development, proteome, stress
• Academic year of topic announcement: 2016/2017
• Thesis type: dissertation
• Thesis language: čeština
• Department: Department of Genetics and Microbiology (31-140)
• Supervisor: doc. RNDr. Dana Holá, Ph.D.
• Author: hidden - assigned by the advisor
• Date of registration: 05.10.2017
• Date of assignment: 05.10.2017
• Date of electronic submission: 25.06.2024
• Date of proceeded defence: 17.09.2024
• Opponents: doc. Ing. František Hnilička, Ph.D.
• Advisors: Mgr. Pavel Vítámvás, Ph.D.

Preliminary scope of work

Dizertační práce se bude zabývat možnou rolí steroidních látek jako specifických induktorů stresové odpovědi rostlin v souvislosti s vodním deficitem. Mezi steroidní látky v rostlinách patří především fytohormony brasinosteroidy, které regulují růst a vývoj rostlin, ale mohou zřejmě působit i v odpovědi rostlin na různé stresory. Ovšem zda steroidní látky skutečně působí jako specifické induktory stresové reakce, případně v jakých částech stresové reakce se jejich regulace uplatňuje, není dosud jasné. Dostupné údaje ve vědecké literatuře na toto téma jsou většinou ve značném rozporu a experimentální design dosud provedených studií často není příliš vyhovující. Není příliš jasné, jaká je role steroidních látek při mírné a závažné úrovni stresu, a především není jasné, zda a jak se může lišit reakce orgánů v různém vývojovém stádiu (např. listy vyvíjející se během stresu by měly mít možnost určité aklimace, díky které jejich reakce na steroidy může být zcela odlišná od listů, které v době začátku stresu byly již plně vyvinuté). Kromě toho není příliš prozkoumaná vnitrodruhová variabilita v reakci rostlin stresovaných suchem na působení steroidů – to by mělo být jedním z hlavních témat tohoto projektu (experimenty budou prováděny na dvou inbredních liniích kukuřice seté (Zea mays L.) s odlišnou citlivostí vůči suchu).
Z metodického hlediska se tento projekt detailně zaměří především na antioxidační a osmoprotektivní systémy rostlin, které se v odpovědi na sucho mohou výrazně uplatňovat (analyzována by měla být reakce enzymatických i neenzymatických antioxidantů a různých osmoprotektantů - např. kataláza, superoxiddismutáza, askorbátová peroxidáza, glutathion reduktáza, případně další ochranné enzymy, askorbát, glutathion, fenolické látky, prolin, glycinbetain aj.). Zároveň by měly být stanoveny i reaktivní formy kyslíku (peroxid vodíku, superoxid), poškození buněk způsobené suchem (např. peroxidace lipidů, index poškození buněčných membrán) a budou provedena i různá fyziologická a morfologická měření, které doplní celkový obraz o stavu a reakci rostlin (vodní režim, fotosyntéza, růst a vývoj). Součástí projektu by měla být také analýza listového proteomu, která v souvislosti s rolí steroidních látek ve stresu dosud nebyla provedena.
Projekt navazuje na předchozí výsledky získané v rámci studia role steroidních látek u rostlin v Laboratoři genetiky rostlin katedry genetiky a mikrobiologie PřF UK. Projekt by měl přinést řadu zcela nových výsledků a zejména komplexní poznatky ohledně role steroidních látek v reakci rostlin na vystavení stresu vodním deficitem. Získaná data také mohou mít potencionální význam pro zemědělské využití.

Preliminary scope of work in English

Brassinosteroids (BRs) are phytohormones with an essential role in plant growth and development. They are also considered major players in plant response to various stressors including drought. A survey of literature available on the relationship between BRs and drought revealed various shortcomings of existing studies and an overwhelming variability in their results. The current information available on BRs role in plant drought response is at best limited only to the statement that BRs can mitigate negative effects of this stress factor. The exact mechanisms by which BRs specifically regulate drought response (if they really do it) are still unclear. This thesis should particularly answer the following questions: 1) Do BRs influence plant response to drought differently during mild and severe stress? 2) Do BRs induce different response in mature and young leaves of drought-exposed plants? 3) Do BRs induce different response in drought-sensitive and tolerant plant genotypes? The experimental model for this thesis will be maize, proposed analyses include assessment of various parameters associated with the response of plant cell / whole plant to drought (photosynthesis, plant water regime, growth and development, osmoprotectants, antioxidants ...) using various biochemical, biophysical and other methods.