Funkce průduchů a geneticky založená regulace jejich počtu je zajímavým a důležitým předmětem výzkumu. Hustota průduchů na listech rostlin je ovlivněna také vnějšími faktory prostředí, např. koncentrací CO2 v atmosféře a ozářeností fotosynteticky účinným zářením (PAR). Tyto dva faktory mají společný efekt ? mohou změnit vnitřní koncentraci CO2 v listu (Ci). Nabízí se proto otázka, zda vnitřní koncentrace CO2 nemůže být signálem pro expresi genů řídících vývoj průduchů na listu. Podle hypotézy, na jejímž základě vznikla tato diplomová práce, jsem očekávala, že v případě snížení Ci dojde ke zvýšení exprese pozitivního regulátoru hustoty průduchů na listu STOMAGENu. U rostlin, kterým byla vnitřní koncentrace CO2 snížena pomocí zvýšené ozářenosti byla exprese stomagenu zvýšená. U rostlin, kde však byla vnitřní koncentrace CO2 snížena přidáním kyseliny abscisové do živného roztoku nebyl zjištěn žádný efekt na expresi stomagenu. Z výsledku těchto pokusů tedy vyplývá, že exprese STOMAGENu není ovlivněná vnitřní koncentrací CO2.
Anotace v angličtině
The stomatal function and genetically based regulation of their number are interesting and important subjects of scientific research. Stomatal density on plant leaf surface is affected also by environmental factors, e.g. atmospheric CO2 concentration and irradiance (PAR). These two factors have common affect ? leaf internal CO2 concentration (Ci) in the leaf can be changed. The question might be if the Ci is the signal for expression of genes controlling stomatal development. According to the hypothesis which this thesis is based on I proposed an increase of expression of positive regulator STOMAGEN in the case when Ci is reduced. The expression of STOMAGEN was increased in plants with Ci decreased by higher PAR in contrast with plants where the Ci was decreased by adding of abscisic acid into nutrient solution. These results show no dependence of STOMAGEN expression on inner CO2 concentration.
Klíčová slova
Průduchy, CO2, světlo, ABA, STOMAGEN
Klíčová slova v angličtině
Stomata, CO2, light, ABA, STOMAGEN
Rozsah průvodní práce
57 s.
Jazyk
CZ
Anotace
Funkce průduchů a geneticky založená regulace jejich počtu je zajímavým a důležitým předmětem výzkumu. Hustota průduchů na listech rostlin je ovlivněna také vnějšími faktory prostředí, např. koncentrací CO2 v atmosféře a ozářeností fotosynteticky účinným zářením (PAR). Tyto dva faktory mají společný efekt ? mohou změnit vnitřní koncentraci CO2 v listu (Ci). Nabízí se proto otázka, zda vnitřní koncentrace CO2 nemůže být signálem pro expresi genů řídících vývoj průduchů na listu. Podle hypotézy, na jejímž základě vznikla tato diplomová práce, jsem očekávala, že v případě snížení Ci dojde ke zvýšení exprese pozitivního regulátoru hustoty průduchů na listu STOMAGENu. U rostlin, kterým byla vnitřní koncentrace CO2 snížena pomocí zvýšené ozářenosti byla exprese stomagenu zvýšená. U rostlin, kde však byla vnitřní koncentrace CO2 snížena přidáním kyseliny abscisové do živného roztoku nebyl zjištěn žádný efekt na expresi stomagenu. Z výsledku těchto pokusů tedy vyplývá, že exprese STOMAGENu není ovlivněná vnitřní koncentrací CO2.
Anotace v angličtině
The stomatal function and genetically based regulation of their number are interesting and important subjects of scientific research. Stomatal density on plant leaf surface is affected also by environmental factors, e.g. atmospheric CO2 concentration and irradiance (PAR). These two factors have common affect ? leaf internal CO2 concentration (Ci) in the leaf can be changed. The question might be if the Ci is the signal for expression of genes controlling stomatal development. According to the hypothesis which this thesis is based on I proposed an increase of expression of positive regulator STOMAGEN in the case when Ci is reduced. The expression of STOMAGEN was increased in plants with Ci decreased by higher PAR in contrast with plants where the Ci was decreased by adding of abscisic acid into nutrient solution. These results show no dependence of STOMAGEN expression on inner CO2 concentration.
Klíčová slova
Průduchy, CO2, světlo, ABA, STOMAGEN
Klíčová slova v angličtině
Stomata, CO2, light, ABA, STOMAGEN
Zásady pro vypracování
Cíle práce: Studovat vliv vnějších faktorů prostředí, zvláště pak omezeného přísunu CO2 do mezofylu listu v důsledku exogenní aplikace kyseliny abscisové (přivření průduchů) na vývoj průduchů v epidermis nově vznikajících listů, na signál izotopu 13C a expresi genů (STOMAGEN, případně další), které přímo korelují s hustotou průduchů na listu. Literární rešerše na téma: Vnější faktory prostředí a morfogeneze průduchů. Materiál a metody: Pěstování modelové rostliny Arabidopsis thaliana, wild type Columbia, v hydroponii, přidání exogenní kyseliny abscisové (ABA). Stanovení relativní míry exprese genů (izolace RNA, syntéza cDNA, Real-time RT-PCR). Charakteristika listové epidermis- hustota průduchů a analýza vzorků sušiny listů na \recke{delta}13C (IRMS). Výsledky: Zpracovat získané výsledky do grafů, případně tabulek, statistická analýza dat. Diskuze: Porovnat získané výsledky s aktuálními poznatky o dané problematice v odborné literatuře.
Zásady pro vypracování
Cíle práce: Studovat vliv vnějších faktorů prostředí, zvláště pak omezeného přísunu CO2 do mezofylu listu v důsledku exogenní aplikace kyseliny abscisové (přivření průduchů) na vývoj průduchů v epidermis nově vznikajících listů, na signál izotopu 13C a expresi genů (STOMAGEN, případně další), které přímo korelují s hustotou průduchů na listu. Literární rešerše na téma: Vnější faktory prostředí a morfogeneze průduchů. Materiál a metody: Pěstování modelové rostliny Arabidopsis thaliana, wild type Columbia, v hydroponii, přidání exogenní kyseliny abscisové (ABA). Stanovení relativní míry exprese genů (izolace RNA, syntéza cDNA, Real-time RT-PCR). Charakteristika listové epidermis- hustota průduchů a analýza vzorků sušiny listů na \recke{delta}13C (IRMS). Výsledky: Zpracovat získané výsledky do grafů, případně tabulek, statistická analýza dat. Diskuze: Porovnat získané výsledky s aktuálními poznatky o dané problematice v odborné literatuře.
Seznam doporučené literatury
Coupe SA, Palmer BG, Lake JA, Overy SA, Oxborough K, Woodward FI, Gray JE, Quick WP (2006) Systemic signalling of environmental cues in Arabidopsis leaves. J Exp Bot 57: 329-341
Lake JA, Woodward FI (2008) Response of stomatal numbers to CO2 and humidity: control by transpiration rate and abscisic acid. New Phytol 179: 397-404
Casson SA, Hetherington AM (2010) Environmental regulation of stomatal development. Curr Opin Plant Biol 13: 90-95
Kondo T, Kajita R, Miyazaki A, Hokoyama M, Nakamura-Miura T, Mizuno S, Masuda Y, Irie K, Tanaka Y, Takada S, Kakimoto T, Sakagami Y (2010) Stomatal Density is Controlled by a Mesophyll-Derived Signaling Molecule. Plant and Cell Physiology 51: 1-8
Sugano SS, Shimada T, Imai Y, Okawa K, Tamai A, Mori M, Hara-Nishimura I (2010) Stomagen positively regulates stomatal density in Arabidopsis. Nature 463: 241-U130
Seznam doporučené literatury
Coupe SA, Palmer BG, Lake JA, Overy SA, Oxborough K, Woodward FI, Gray JE, Quick WP (2006) Systemic signalling of environmental cues in Arabidopsis leaves. J Exp Bot 57: 329-341
Lake JA, Woodward FI (2008) Response of stomatal numbers to CO2 and humidity: control by transpiration rate and abscisic acid. New Phytol 179: 397-404
Casson SA, Hetherington AM (2010) Environmental regulation of stomatal development. Curr Opin Plant Biol 13: 90-95
Kondo T, Kajita R, Miyazaki A, Hokoyama M, Nakamura-Miura T, Mizuno S, Masuda Y, Irie K, Tanaka Y, Takada S, Kakimoto T, Sakagami Y (2010) Stomatal Density is Controlled by a Mesophyll-Derived Signaling Molecule. Plant and Cell Physiology 51: 1-8
Sugano SS, Shimada T, Imai Y, Okawa K, Tamai A, Mori M, Hara-Nishimura I (2010) Stomagen positively regulates stomatal density in Arabidopsis. Nature 463: 241-U130