Systems of plant growth regulation, signalling cascades. Phytohormones - general characteristics, mechanisms of action. Auxins, cytokinins, gibberellins, abscisic acid, ethylene, brassinosteroids, strigolactones, salicylic acid, jasmonic acid, peptide hormones - metabolism, mechanism of action, physiological effects and cross-talk. Metods of phytohormone research.
We suggest completing a course on Plant physiology before attending this course.
Last update: Hoyerová Klára, Ing., Ph.D. (13.03.2019)
Systémy regulací rostlinného růstu, signalizační soustavy. Fytohormony - obecná charakteristika, mechanizmy účinku. Auxiny, cytokininy, gibereliny, kyselina abscisová, etylén, brasinosteroidy, strigolaktony, kyselina salicylová, kyselina jasmonová, peptidové hormony - metabolizmus, mechanizmus účinku, fyziologické účinky a cross-talk. Metody výzkumu fytohormonů.
Doporučuje se předem absolvovat některou z přednášek Fyziologie rostlin.
Last update: Hoyerová Klára, Ing., Ph.D. (13.03.2019)
Literature -
Buchanan BB, Gruissem W, Jones RL: Biochemistry & Molecular Biology of Plants, Wiley Blackwell & ASPP, 2015, ISBN: 978-0-470-71421-8.
Taiz L, Zeiger E, eds.: Plant Physiology, 6th eddition, pp. 761. Sinauer Associates, Inc. Publishers, Sunderland, MA, 2015.
Last update: Hoyerová Klára, Ing., Ph.D. (13.03.2019)
Requirements to the exam - Czech
Zkouška ústní.
Last update: Hoyerová Klára, Ing., Ph.D. (13.03.2019)
Syllabus -
1. Basic terms: phytohormone, growth regulator. Phytohormone types. Theory of hormonal regulation of plant growth and development. Methods in phytohormone research. Mechanisms of action of phytohormones, signaling cascades.
2. Auxins. Discovery of auxins in plants. Physiological effects of auxins. Chemical structure and properties of auxins and antiauxins. Metabolism of auxins (biosynthesis, conjugation, degradation). Regulation of internal concentration of auxins. Transgenic plants in respect to auxins. Transport of auxins, polarity, translocation across plasmamembrane, carriers, inhibitors of polar auxin transport. Transduction of auxin signal, receptors, signaling pathways, gene expression, ubiquitination. Methods of extraction and determination of auxins.
3. Cytokinins. Discovery of cytokinins in plants. Physiological effects of cytokinins. Chemical structure and properties of cytokinins (isoprenoid, aromatic, urea-type) and anticytokinins. Metabolism of cytokininins (biosynthesis, conjugation, degradation). Regulation of internal concentration of cytokinins. Transgenic plants in respect to cytokinins. Transport of cytokinins. Transduction of cytokinin signal, receptors, signaling pathways. Methods of extraction and determination of cytokinins.
4. Gibberellins. Discovery of gibberellins in plants. Chemical structure and properties of gibberellins. Metabolism of gibberellins (biosynthesis, mutual interconversion, conjugation, degradation). Mechanisms of action of gibberellins - signal transduction, effect on gene expression. Physiological effects of gibberellins - role of mutants in their research. Methods of extraction and determination of gibberellins.
5. Abscisic acid. Discovery of abscisisc acid (ABA) in plants. Chemical structure and properties of ABA. Metabolism of ABA (biosynthesis, conjugation, degradation). Mechanisms of action of ABA - signal transduction, effect on gene expression, antagonism with gibberellins. Physiological effects of ABA. ABA as a stress hormone. Transport of ABA from roots. Methods of extraction and determination of ABA.
6. Ethylene. Discovery of ethylene in plants. Chemical structure and properties of ethylene. Ethylene as a gaseous hormone - compartmentation in plant tissues. Metabolism of ethylene (biosynthesis, degradation and conjugation of its precursor). Mechanisms of action of ethylene - receptors, signal transduction, effect on gene expression. Physiological effects of ethylene - role of mutants in their research. Ethylene and stress. Methods of ethylene determination.
7. Polyamines, brassinosteroids, jasmonic acid, oligosaccharines, peptide hormones. Chemical structure and properties of these substances. Metabolism (biosynthesis and degradation). Mechanisms of action - signal transduction. Physiological effects. Systemic response to biotic stress. Methods of determination.
8. Phenolic compounds, including salicylic acid. Spectrum of phenolic compounds in plants. Metabolism of phenolic compounds (biosynthesis, interconversion, degradation). Mechanisms of action of some phenolic compounds, especially salicylic acid. Physiological effects of these compounds - secondary metabolites or regulatory substances? Methods of determination of phenolic compounds.
Last update: Hoyerová Klára, Ing., Ph.D. (13.03.2019)
1. Základní pojmy: vymezení pojmu rostlinný hormon, růstový regulátor.
Typy rostlinných hormonů. Koncepce hormonálních regulací u rostlin. Přístupy ke studiu rostlinných hormonů. Způsob účinku a mechanizmus účinku rostlinných hormonů, signální dráhy.
2. Auxiny.
Objev auxinů. Fyziologické účinky auxinů. Chemická struktura a vlastnosti auxinů a antiauxinů. Metabolizmus auxinů (biosyntéza, konjugace, degradace). Regulace interních hladin auxinů. Transgenní rostliny ve vztahu k auxinům. Transport auxinů, polarita, translokace přes plasmatickou membránu, přenašeče, inhibitory polárního transportu auxinů. Přenos auxinového signálu, receptory, signální dráhy, exprese genů, ubikvitinace. Cross-talk s dalšími hormony. Metody extrakce a stanovení auxinů.
3. Cytokininy.
Objev cytokininů. Fyziologické účinky cytokininů. Chemická struktura a vlastnosti cytokininů (isoprenoidních, aromatických, močovinových) a anticytokininů. Metabolizmus cytokininů (biosyntéza, konjugace, degradace). Regulace interních hladin cytokininů. Transport cytokininů, translokace přes plasmatickou membránu, přenašeče. Přenos cytokininového signálu, receptory, signální dráhy. Transgenní rostliny ve vztahu k cytokininům. Cross-talk s dalšími hormony. Metody extrakce a stanovení cytokininů.
4. Gibereliny.
Objev giberelinů. Chemické struktura a vlastnosti giberelinů. Metabolizmus giberelinů (biosyntéza, vzájemná přeměna, konjugace, degradace). Mechanizmus působení giberelinů - přenos signálu, vliv na expresi genů. Fyziologické účinky giberelinů - význam mutantů pro jejich studium. Cross-talk s dalšími hormony. Metody extrakce a stanovení giberelinů.
5. Kyselina abscisová.
Objev kyseliny abscisové (ABA). Chemická struktura a vlastnosti ABA. Metabolizmus ABA (biosyntéza, konjugace, degradace). Mechanizmus působení ABA - přenos signálů, vliv na expresi genů a antagonizmus s gibereliny. Fyziologické účinky ABA - význam mutantů pro jejich studium. ABA jako stresový hormon. Cross-talk s dalšími hormony. Metody extrakce a stanovení ABA.
6. Etylén.
Objev etylénu. Chemická struktura a vlastnosti etylénu. Etylén jako plynný hormon - kompartmentace v rostlinném pletivu. Metabolizmus etylénu (biosyntéza, degradace, konjugace prekursoru). Mechanizmus působení etylénu - příjem a přenos signálu, vliv na expresi genů. Fyziologické účinky etylénu - význam mutantů pro jejich studium. Etylén a stres. Cross-talk s dalšími hormony. Metody stanovení etylénu.
7. Brasinosteroidy, strigolaktony.
Objev brasinosteroidů a strigolaktonů. Chemická struktura a vlastnosti těchto látek. Metabolizmus (biosyntéza a degradace). Mechanizmus působení - přenos signálu. Fyziologické účinky. Cross-talk s dalšími hormony. Metody stanovení.
8. Kyselina salicylová, kyselina jasmonová.
Objev kyseliny salicylové (SA) jakožto rostlinného hormonu. Objev kyseliny jasmonové (JA). Chemická struktura a vlastnosti SA a JA. Metabolizmus SA a JA (biosyntéza, konjugace, degradace). Mechanizmus působení SA a JA - přenos signálů, vliv na expresi genů a antagonizmus těchto signálních drah, aktivovaných po napadení biotrofními, respektive nekrotrofními, patogeny. Fyziologické funkce těchto hormonů. Cross-talk s dalšími hormony. Metody extrakce a stanovení.
9. Peptidové hormony.
Objev jednotlivých peptidových hormonů. Jejich chemická struktura a vlastnosti. Mechanizmus působení a fyziologické funkce (obrana před patogeny a herbivory, regulace růstu a vývoje, regulace reprodukce, nodulace a abscise). Cross-talk s dalšími hormony.
Last update: Hoyerová Klára, Ing., Ph.D. (13.03.2019)
