Na hraně: mapování nejzazší hranice rezistence rostlin Arabidopsis thaliana vůči vysokým teplotám a role peroxisomů

• Thesis title in Czech: Na hraně: mapování nejzazší hranice rezistence rostlin Arabidopsis thaliana vůči vysokým teplotám a role peroxisomů
• Thesis title in English: On the edge: mapping the ultimate limit of heat resistance in Arabidopsis thaliana plants and the role of peroxisomes
• Key words: Arabidopsis, peroxisomy, teplotní stres, rezistence, fotosyntéza, superrezoluční mikroskopie, cytoskelet
• English key words: Arabidopsis, peroxisomes, heat stress, resistance, photosynthesis, superresolution microscopy, cytoskeleton
• Academic year of topic announcement: 2023/2024
• Thesis type: diploma thesis
• Thesis language: čeština
• Department: Department of Experimental Plant Biology (31-130)
• Supervisor: RNDr. Kateřina Schwarzerová, Ph.D.

Guidelines

MB130P31
MB130P14
MB130P23

References

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3406917/
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5761812/
https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/nph.16134

Preliminary scope of work

Teplotní stres a odolnost rostlin vůči němu je horké téma současné fyziologie rostlin díky klimatickým změnám a častým vlnám veder, které ovlivňují produkci plodin. Pro možnost vybavit rostliny mechanismy, které jim umožní teplotnímu stresu lépe odolávat, je třeba dobře pochopit mechanismy, kterými se rostliny tomuto stresu brání. Peroxisomy jsou nezbytnou organelou, která je křižovatkou mnohých základních metabolických drah, ale i drah aktivovaných během stresu. V pilotním projektu jsme zjistili, že množství peroxisomů se zvyšuje u rostlin Arabidopsis jako odpověď na krátkodobý stres vysoké teploty. V tomto diplomovém projektu chceme prozkoumat reakci modelových rostlin Arabidopsis thaliana na teplotní stres a zmapovat detailně hranice odolnosti této rostliny. Bude porovnávána odolnost rostlin WT a rostlin mutantních, které postrádají vybrané peroxisomální proteiny. Základní metodou bude analýza růstových reakcí rostlin vystavených teplotnímu stresu a analýza základních metabolických funkcí jako např. fotosyntéza. Během projektu bude analyzováno množství peroxisomů pomocí biochemických metod a zároveň bude studována struktura peroxisomů pomocí mikroskopických a superrezolučních technik.
Výsledky projektu umožní zodpovědět otázku, jakým mechanismem je množství peroxisomů během stresu zvyšováno a do jaké míry zvýšené množství peroxisomů umožňuje rostlinám vyrovnat se s teplotním stresem.
Projekt je řešen ve spolupráci s Washington State University (USA).

Preliminary scope of work in English

Heat stress and plant resistance to it is a hot topic in contemporary plant physiology due to climate change and frequent heat waves affecting crop production. To be able to equip plants with mechanisms that enable them to better resist heat stress, it is necessary to have a good understanding of the mechanisms by which plants resist this stress. Peroxisomes are essential organelles that are the crossroad of many basic metabolic pathways, but also of pathways activated during stress. In a pilot project, we found that peroxisome abundance increases in Arabidopsis plants in response to short-term high temperature stress. In this diploma project, we want to investigate the response of model Arabidopsis thaliana plants to temperature stress and to map in detail the limits of resistance in this plant. The resistance of WT and mutant plants lacking selected peroxisomal proteins will be compared. The basic method will be the analysis of growth responses of plants exposed to temperature stress and the analysis of basic metabolic functions such as photosynthesis. During the project, the amount of peroxisomes will be analysed using biochemical methods and the structure of peroxisomes will be studied using microscopic and superresolution techniques.
The results of the project will answer the question of the mechanism by which the amount of peroxisomes is increased by stress and to what extent the increased amount of peroxisomes enables plants to cope with temperature stress.
This is a collaborative project with Washington State University (USA).