Cytokininy ve vývoji Arabidopsis pi nízkých intenzitách svtla
|
|
- Lubomír Šimek
- před 7 lety
- Počet zobrazení:
Transkript
1 Mendelova univerzita v Brn Agronomická fakulta Ústav molekulární biologie a radiobiologie Cytokininy ve vývoji Arabidopsis pi nízkých intenzitách svtla Bakaláská práce Vedoucí práce: doc. RNDr. Betislav Brzobohatý, Csc. Vypracovala: Irena Neumannová Brno 2010
2
3 PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že jsem závrenou práci na téma Cytokininy ve vývoji Arabidopsis pi nízkých intenzitách svtla vypracovala samostatn a použila jen pramen, které cituji a uvádím v piloženém seznamu literatury. Dne. Podpis studenta..
4 PODKOVÁNÍ Chtla bych podkovat doc. RNDr. Betislavu Brzobohatému, Csc., vedoucímu mé bakaláské práce a Mgr. Alen Rekové za odborné vedení, cenné rady a za pomoc pi laboratorní práci.
5 ABSTRAKT Cílem bakaláské práce bylo zpracování pehledu hormonální kontroly odpovdi rostlin k nízkým intenzitám svtla, biosyntézy a metabolismu cytokinin, jejich funkce a signalizace v rostlinách. Cytokininy jsou fytohormony, které ovlivují adu rstových a vývojových proces, jako je nap. bunné dlení, regenerace orgán, apikální dominance a zpomalení stárnutí. Za rzných svtelných podmínek mají cytokininy odlišný vliv na rst a vývoj rostlin. Praktická ást bakaláské práce je vnována vlivu interakce cytokinin a nízké intenzity svtla na fotomorfogenezi klíních rostlin Arabidopsis thaliana. Délky hypokotyl byly meny u jedenáctidenních klíních rostlin kontrolní linie a mutantních crf liní pstovaných na médiu s nebo bez pídavku cytokininu trans-zeatinu. U crf mutantních linií bylo pozorováno prodlužování hypokotyl v pítomnosti trans-zeatinu v podobném rozsahu jako u kontrolních rostlin, CRF se tedy pravdpodobn neúastní prodlužování hypokotyl. Klíová slova: Arabidopsis, cytokininy, hypokotyl, svtlo
6 ABSTRACT The aim of the bachleor thesis was to review hormonal regulation of plant response to decreased light intensities, cytokinin biosynthesis, metabolism, functions and signalling in plants. Cytokinins are phytohormons, which affect the number of growth and development processes, e.g. cell division, organ regeneration, apical dominance and leaf senescence. Under different light conditions the effect of cytokinins on plant growth and development is dissimilar. The practical part of the thesis was focused on the effect of cytokinins and decreased light intensity on photomorphogenesis of Arabidopsis thaliana seedlings. The length of hypocotyls was measured for 11 day old seedlings of control and crf loss-offunction mutants cultivated on media with or without cytokinin trans-zeatin. The hypocotyl elongation in the control and mutant seedlings was comparable on the media supplemented with trans-zeatin implicating that CRFs do not seem to participace in hypokotyl elongation. Key words: Arabidopsis, cytokinins, hypocotyl, light
7 OBSAH 1 POUŽITÉ ZKRATKY ÚVOD LITERÁRNÍ PEHLED Rstové regulátory Cytokininy Historie Rozdlení Funkce Biosyntéza Metabolismus Transport Cytokininová signalizace Faktory odpovdi na cytokininy Svtlo Dopad spolupsobení svtla a fytohormon na morfogenezi rostlin Arabidopsis thaliana METODIKA Rostlinný materiál Podmínky kultivace rostlin Kontrola homogenity svtla Mení délek hypokotyl Kvantitativní (Q) RT-PCR Sbr materiálu Izolace RNA Mení koncentrace RNA a výpoet istoty... 34
8 4.5.4 Reverzní transkripce Kvantitativní (Q) PCR VÝSLEDKY A DISKUSE Vliv homogenity intenzity svtla a exogenních cytokinin na dlouživý rst hypokotyl Arabidopsis thaliana Vliv mutací v genech CRF na dlouživý rst hypokotyl Arabidopsis thaliana Výbr vhodné koncentrace cytokininu Prodlužování hypokotyl klíních rostlin kultivovaných na tz pi nízké intenzit svtla Srovnání citlivosti CSD vi cytokininm pi standardní a snížené intenzit svtla ZÁVR POUŽITÁ LITERATURA SEZNAM OBRÁZK SEZNAM TABULEK PÍLOHY... 55
9 1 POUŽITÉ ZKRATKY ADP AGI AHK AHP AMP AP2/ERF ARR ARR5 Asp ATP BA cdna CK CKX CRF crf CRY CSD cz datp dctp dd DEPC dgtp DH DMAPP DMSO DNA dntp dsdna DTT adenosindifosfát The Arabidopsis genome initiative Arabidopsis histidin kinasa Arabidopsis histidin obsahující fosfotransferový protein adenosinmonofosfát tída transkripních faktor Arabidopsis regulátor odpovdi molekulární marker pro cytokininy aspartát adenosintrifosfát benzyladenin komplementární DNA cytokinin cytokinonoxidasa/dehyrogenasa faktory odpovdi na cytokininy genová rodina CRF kryptochrom cytokinin signální dráha cis-zeatin deoxyadenosintrifosfát deoxycytosintrifosfát redestilovaná voda 0,05% diethylpyrokarbonát deoxyguanintrifosfát délka hypokotylu v milimetrech dimetylalyldifosfát dimethylsulfoxid deoxyribonukleová kyselina sms deoxynukleotidtrifosfát dvouetzcová DNA dithiotreitol
10 dttp DZ ERF FAD FSB His HK HMBDP HPT ip ipmp iprdp iprtd IPT klux LT mt memt meot MEP MS MVA n ot P450 PCR PHR PHY Pr Pfr Q-PCR RH RR deoxythymintrifosfát dihydrozeatin etylen odpovdné faktory flavin adenin dinukleotid first strand buffer histidin histidin kinasa hydroxymethyldifostátbutenyl histidin fosfotransferový protein isopentenyladenin isopentenyladenosin-5'-monofosfát isopentenyribosid-5 -difosfát isopentenyribosid-5 -trifosfát isopentenyltransferasa kilolux labaratorní teplota meta-topolin meta-methoxytopolin ortho-methoxytopolin methylerythritolfosfátová cesta Murashige and Skoog médium mevalonová cesta haploidní sada chromozom ortho-topolin cytochrom monioxydasa polymerázová etzová reakce amino terminální fotolyasa fytochrom fytochrom absorbující záení o vlnové délce 660 nm fytochrom absorbující záení o vlnové délce 730 nm kvantitativní PCR délka hypokotylu v relativních hodnotách regulátor odpovdi
11 RT RTP SE SS II trna trna-ipt TSC tz UBQ10 reverzní transkripce primer pro reverzní traskriptasu standardní chyba reverzní transkriptasa Superscript II transferová ribonukleová kyselina isopentenyltransferasa-trna dvou-komponentní systém trans-zeatin referenní gen, exprimující se ve všech pletivech stejn
12 2 ÚVOD Rst je jedním z nejcharakteristitjších projev života organism, tedy i rostlin. Rozumí se jím nevratná kvantitativní zmna spojená s funkcemi živé hmoty, zvtšování objemu a hmotnosti nových bunk. Rst je tsn spjat s diferenciací, tj. se zmnami struktury, s utváením jednotlivých pletiv a orgán rostlinného tla. Diferenciací se obecn rozumí rozlišování pvodních dlivých (meristematických) pletiv ve specializovaná, nabývání rozdílné struktury a funkcí a vytváení uspoádanosti rostlinného tla (Macháková, 1998). Rst a diferenciace se prolínají v asové ose individuálního vývoje organismu, jde tedy o komplexní zmny probíhající v konkrétním organismu od jeho vzniku do jeho zániku (Macháková, 1998). Rostliny rostou za uritých podmínek. Faktory, které ovlivují rst jsou rozdleny na vnjší a vnitní. Mezi vnjší faktory se adí teplota, svtlo, zneištné prostedí, dostupnost vody a živin. K vnitním faktorm patí zejména pirozené rstové regulátory. Rstovými regulátory jsou obecn nazývány látky, které regulují rstové a vývojové procesy u rostlin. Tyto látky lze rozdlit do dvou skupin, na pirozené (nativní) a umlé (syntetické). Mezi rstové regulátory se adí rostlinné hormony (fytohormony) cytokininy, auxiny, gibereliny, ethylen a kyselina abscisová. Každý z fytohormon ovlivuje nkolik asto odlišných proces a naopak, týž proces bývá ovlivnn vtším potem rzných látek (Macháková, 1998). Cytokininy byly objeveny prof. Fredem Skoogem v 50. letech 20. století pi rozvoji technik rostlinných tkáových kultur na University of Wisconsin, USA. V rostlinách se vyskytují bu jako volné látky, nebo jsou souástí molekuly trna. Po chemické stránce jsou to substituované deriváty adeninu. Podle postranního etzce, který se pipojuje v poloze N 6, se dlí na isoprenoidní a aromatické. V rostlinách se astji vyskytují cytokininy isoprenoidní. Cytokininy hrají dležitou roli v procesech rstu a vývoje rostlin. Mezi jejich nejdležitjší funkce patí stimulace bunného dlení a vtvení, dále odnožování rostlin, iniciace rstu adventivních pupen (potlaení apikální dominance), oddálení stárnutí pletiv (potlaení senescence), klíení semen a mnoho dalších (Mok a Mok 1994; Khodakavskaya a kol., 2005; Li a kol., 1992). Také bylo zjištno, že cytokininy 12
13 psobí na fyziologické procesy a na vývoj v interakci s ostatními fytohormony, zejména auxinem (McGaw a kol., 1988; Moubayidin a kol., 2009; Pernisová a kol., 2009). Cílem mé bakaláské práce bylo seznámení se s problematikou hormonální kontroly odpovdi rostlin k nízkým intenzitám svtla metodou kvantitativní RT-PCR. Literární pehled je vnován hormonální kontrole odpovdi rostlin k nízkým intenzitám svtla, biosyntéze a metabolismu cytokinin, jejich funkci, signální dráze a konen vnímání svtla rostlinami. Praktická ást zahrnuje vyhodnocení vlivu cytokinin na fenotypové a molekulární odpovdi k nízkým intenzitám svtla u modelové rostliny Arabidopsis thaliana. 13
14 3 LITERÁRNÍ PEHLED 3.1 Rstové regulátory Nativní rstové regulátory si rostlina vytváí sama. Jsou oznaovány fytohormony. Syntetické rstové regulátory nejsou souástí metabolismu rostlin. V obou pípadech psobí na rst rostlin bu povzbudiv (stimulátory) nebo brzdiv (inhibitory) (Procházka a kol., 2006). Jedná se o organické sloueniny, které jsou po syntéze v jedné ásti rostliny transportovány do jiné její ásti a ve velmi malé koncentraci zpsobují fyziologickou reakci. O objev a poátení výzkum fytohormon se nejvíce zasloužila holandská fyziologická škola F. W. Wenta, ameriané F. Skoog a K. V. Thimann a další chemici a botanici. K objevu fytohormon pispla i eská botanická škola profesor Bohumila Nmce a Rudolfa Dostála (Procházka a Šebánek, 1997). Historicky se rozlišuje pt základních skupin endogenních rstových regulátor, které jsou považovány za fytohormony. Jsou to cytokininy, gibereliny, auxiny, kyseliny abscisová a ehtylen. Mezi rstové regulátory jsou dále azeny i brassinosteroidy a kyseliny jasmonová. Cytokininy, gibereliny a auxiny psobí pevážn stimulan, naproti tomu kyselina abscisová a ethylen psobí inhibin (Procházka a kol., 2006). Mimo skupiny existují v rostlinách další látky regulující rst, které nejsou azeny mezi fytohormony, nebo jsou úinné ve vyšších koncentracích. Patí sem zejména polyaminy, oligosacharidy a skupina fenolických látek (Macháková, 1998) Cytokininy Historie Objev cytokinin vycházel z poznatk rakouského rostlinného fyziologa G. Haberlandta, který roku 1913 prokázal, že z floému difundují látky indukující rst (meristemizaci) parenchymatického pletiva bramborových hlíz (Kamínek, 1997). Na poátku padesátých let dvacátého století byly testovány a hledány látky, které by mohly ovlivovat bunné dlení cytokinezi. Tyto látky byly proto pojmenovány cytokininy 14
15 (CK). Od jejich objevu bylo prokázáno, že mají vliv na mnoho jiných fyziologických a vývojových proces. V letech 1940 a 1950 pracovní skupina prof. Freda Skooga na University of Wisconsin, USA, vyvinula citlivý biotest založený na stimulaci bunného dlení v explantované stonkové deni tabáku. De tabáku byla kultivována na médiu obsahující minerální látky, sacharózu, nkteré vitamíny a auxin. Buky deového parenchymu se dlily pouze po pidání látek s cytokininovou aktivitou (Jablonski a Skoog, 1954). Testováním rzných biologických materiál byl vytipován bohatý zdroj cytokinin (Miller a kol., 1956). Autoklávovaná DNA spermií sled mla silný podprný úinek na bunné dlení (Taiz a Zeiger, 2002; Amasino, 2005; Miller a kol., 1955; Miyawaki, 2004). Rozborem této autoklávované DNA byla v laboratoi prof. Skooga identifikována slouenina 6-furfurylaminopurin, nazvaná kinetin (Taiz a Zeiger, 2002). I když nebylo prokázáno, že je kinetin pirozený cytokinin, byly jeho pomocí definovány biologické funkce a fyziologické úinky cytokinin. V pítomnosti auxinu cytokininy stimulují množení bunk. Kinetin je velmi úinná látka, ale pozdji se zjistilo, že se v rostlinách pirozen nevyskytuje, ale jedná se o odpadní látku tepelné degradace DNA (Miller a kol., 1956). V šedesátých letech byla objevena látka, která mla podobné úinky a strukturu jako kinetin. Tato látka byla izolována z endospermu nedozrálých obilek kukuice (Zea mays) a byla pojmenována zeatin - trans-6-(4-hydroxy-3-methylbut-2-enylamino) purin. Je nejhojnji se vyskytujícím cytokininem ve vyšších rostlinách a stejn jako v pípad kinetinu jde o derivát adeninu (Letham, 1973). Díky dvojné vazb na postranním etzci se mže zeatin vyskytovat ve dvou konfiguracích, cis a trans. Ve vyšších rostlinách se vyskytují ob formy zeatinu Rozdlení V souasné dob je známo více než padesát pirozených cytokinin. Cytokininy jsou rozdlovány podle nkolika hledisek. Dle pvodu na nativní a syntetické, dle charakteru postranního etzce na isoprenoidní a aromatické. Nativní cytokininy jsou deriváty aminopurinu, které nesou postranní etzec v poloze N 6. Patí mezi n transzeatin, isopentenyladenin, dihydrozeatin a topoliny. K syntetickým se adí kinetin, benzyladenin a thidiazuron. Isoprenoidní cytokininy nesou v poloze N 6 ptiuhlíkatý 15
16 isoprenoidní substituent (postranní etzec). Do této skupiny se adí isopentenyladenin (ip), trans-zeatin (tz), cis-zeatin (cz) a dihyrozeatin (DZ) (obr. 1A). Cytokininy typu tz jsou zastoupeny nap.: v kukuici, rýži a cizrn. Aromatické cytokininy, nesoucí aromatický postranní etzec, jako jsou ortho-topolin (ot), meta-topolin (mt), jejich methoxy deriváty ortho-methoxytopolin (meot) a meta-methoxytopolin (memt) a benzyladenin (BA) jsou pouze v nkterých rostlinných druzích, nap. v topolu (obr. 1B) (Sakakibara, 2006). Cytokininy se v rostlinách vyskytují ve form volných molekul, které nejsou kovalentn vázány k jiným makromolekulám. Je to velké množství derivát ribotid, ribosid a volných bází nebo jsou souástí nkterých molekul transferové ribonukleové kyseliny (trna). Pokud je cytokinin souástí trna, nachází se vždy vedle 3 -konce antikodonu (Kamínek, 1997). Hormonáln aktivní formu cytokinin reprezentují pevážn volné báze, jejichž úinek je podstatn vyšší v porovnání s ostatními formami cytokinin (Letham a kol., 1983; Yamada a kol., 2001). K výraznému poklesu aktivity nebo její úplné ztrát mže dojít modifikací adeninového kruhu, nebo zmnou potu atom uhlíku v postranním etzci. Cytokininy, které se vyskytují v rostlinách nejhojnji zeatiny, obsahují ptiuhlíkatý isoprenoidní postranní etzec s dvojnou vazbou v poloze C-2 (Kamínek, 1992). A Isoprenoidní CK 16
17 B Aromatické CK Obr. 1 Struktura isoprenoidních a aromatických cytokinin (Sakakibara, 2006). V prbhu studia vztahu mezi strukturou a aktivitou cytokinin byly objeveny látky, které psobí jako antagonisté cytokinin. Tyto látky se nazývají anticytokininy a jsou cenným nástrojem pro studium mechanismu úink jak endogenních, tak i exogenních cytokinin. Úinné anticytokininy jsou rzné pyrolové a pyrazolové deriváty s modifikovaným postranním etzcem (Macháková, 1998; Spíchal, 2008). Obr. 2 Struktura PI-55 anticytokininu (Spíchal a kol., 2008). 17
18 Funkce Po objevení cytokinin bylo zjištno, že mají vliv na mnoho vývojových, biochemických, metabolických a fyziologických proces v interakci s ostatními fytohormony. Jedna z nejdležitjších funkcí je regulace a stimulace bunného dlení a prbh bunného cyklu. Mezi další funkce patí stimulace vtvení a odnožování rostlin, iniciace rstu adventivních pupen, oddálení stárnutí pletiv, regenerace a diferenciace, stimulace klíení. Ovlivují také pohyb živin, diferenciaci chloroplast, zesilují sílu sinku, podílí se na pekonávání stresu a stimulaci transpirace (Mok a Mok, 2001). Bunné dlení Stimulace bunného dlení je hlavním úinkem cytokinin. Vysoké koncentrace cytokini se nachází ve všech meristematických a intenzivn se dlících pletivech. Cytokininy ovlivují nkteré reakce v bunném cyklu, mají vliv na replikaci DNA ve fázi S mitózy tak, že zkracují replikony, urychlují pepis DNA a synchronizují bunné dlení v pletivech (Macháková, 1998; Khodakavskaya a kol., 2005). Regenerace orgán Cytokininy mají klíové postavení v regeneraních procesech in vitro i in vivo. Mohou psobit samostatn v nkterých fázích kultivace nebo v kombinaci s jinými fytohormony. Nejastji se cytokininy používají v kombinaci s auxinem pi regeneraních procesech in vitro. Pomr koncentrací tchto dvou fyohormon rozhoduje o tom, jakým smrem bude regenerace probíhat. Jejich vyrovnaný pomr povede vtšinou k tvorb nediferencovaného pletiva - kalusu, nadbytek cytokinin vyvolá regeneraci prýt a naopak nadbytek auxin regeneraci koen. Postupnými zmnami média mžeme tedy dosáhnout regenerace celé rostliny (Macháková, 1998). Apikální dominance Cytokininy potlaují apikální dominanci, psobí tedy jako antagonisté auxinu. Aplikace cytokinin stimuluje vtvení rostlin, rst i zakládání pupen. Zpomalení stárnutí Stárnutí rostliny zaíná ztrátou schopnosti buky dlit se. Listy rychle ztrácejí chlorofyl a žloutnou, nastává rozklad nukleových kyselin i protein, dochází 18
19 k degradaci ástí buky. Aplikace cytokinin tyto procesy stárnutí výrazn zpomalují (Taiz a Zeiger, 2002; Khodakavskaya a kol., 2005). Podpora pohybu živin Cytokininy ovlivují pohyb živin do list z jiných ástí rostliny. Tento pohyb lze pozorovat s využitím radioaktivn znaených živin, jako jsou cukry nebo aminokyseliny. Tímto zpsobem byl prokázán transport živin a jejich akumulace v pletivech ošetených cytokininy. Pedpokládá se, že cytokinin zpsobuje mobilizaci živin tím, že vytvoí nový vztah zdroj sink. Živiny se pohybují ve floému z místa produkce nebo skladování (zdroj) na místo využití (sink) (Taiz a Zeiger, 2002) Biosyntéza Prvním a klíovým krokem v biosyntéze cytokinin je penos isopentenylové skupiny z dimetylalyl difosfátu (DMAPP) na adenosin. Enzym, který katalyzuje tuto reakci, se nazývá adenosinfosfát isopentenyltransferasa (IPT), a byl poprvé zjištn v bunné hlence Dictyostelium discoideum (Sakakibara, 2006 ). Následn byl v pdní bakterii Agrobacterium tumefaciens nalezen gen ipt, který tento enzym kóduje (Barry a Rogers, 1984). Geny kódující IPT byly identifikovány také u vyšších rostlin, a to u Arabidopsis thaliana, petunie a chmele. U Arabidopsis bylo nalezeno devt IPT gen, z toho sedm (AtIPT1, AtIPT3 až AtIPT8) je zalenno do biosyntézy cytokinin de novo (Kakimoto, 2001; Sakakibara, 2006). Rostlinná IPT katalyzuje penos isopentenylové skupiny z DMAPP preferenn na adenosintrifosfát (ATP) nebo adenosindifosfát (ADP) za vzniku isopentenylribosid-5 -trifosfát (iprtp) a isopentenylribosid-5 difosfát (iprdp). Bakteriální IPT naopak využívá adenosinmonofosfát (AMP) za produkce isopentenylribosid-5 -monofosfát (iprmp). Biosyntéza cytokinin de novo mže probíhat mevalonovou cestou (MVA), to se týká preferenn cz, nebo methylerythritol fosfátovou cestou (MEP) preferenn v pípad ip a tz (obr. 3). Prvním krokem biosyntézy isoprenoidních cytokinin je N-prenylace adenosin 5 -fosfát, ADP nebo ATP katalyzovaná IPT. Ze vzniklých iprdp nebo iprtp mohou být odštpeny pomoci enzym fosfátové skupiny a ribosa za vzniku biologicky aktivních cytokinin volných bází, ip, tz a DZ (obr. 3) (Sakakibara, 2006). 19
20 Obr. 3 Schéma biosyntézy a metabolismu cytokinin (Sakakibara, 2006). Biosyntéza cytokinin probíhá dvma cestami, MEP a MVA. Prvním krokem je pipojení isopentenylové skupiny z DMAPP na ATP, nebo ADT (u rostlin), na AMP (u bakterií) pomocí enzymu IPT. Ze vzniklých ribosid fosfát vznikají volné báze cytokinin. Tyto volné báze jsou dále metabolizovány enzymy: cytokininoxidasou (CKX), zeatin cis-trans isomerasou (5), O-glukosyltransferasou (ZOGT), -glukosidasou (Glc) a CK N-glukosyltransferasou (CK-N-GT). U vyšších rostlin jsou dv možné cesty biosyntézy tz. Závislá a nezávislá na ip. U dráhy závislé na ip je syntéza tz katalyzována cytochromem monooxydasou P450 (P450). Další dva enzymy, CYP735A1 a CYP735A2, byly identifikovány u Arabidopsis. V dráze nezávislé na ip se pedpokládá, že tz je produkován pímo IPT za úasti neznámého hydroxylovaného prekurzoru, který je pravdpodobn odvozen od MVA cesty (Sakakibara, 2006). Jinou cestou biosyntézy isoprenoidních cytokinin je trna prenylace katalyzována adenosinfosfát - isopentenyltransferasou-trna (trna-ipt) (Nobusada 20
21 a Sakakibara, 2009). Cytokinin vzniká na úrovni polynukleotidu penesením isopentenylového etzce odvozeného od mevalonátu na adenylový zbytek v trna. Isopentenyladenosin je vtšinou dále modifikován hydroxylací terminální metylové skupiny za vzniku cis-zeatinu. Takto modifikovaná trna je potenciálním zdrojem cytokininu, který se mže uvolnit pi její metabolické degradaci (obr. 3) (Skoog a Armstrong, 1970). Jde o nepímou cestu biosyntézy cytokinin Metabolismus Metabolismus cytokinin zahrnuje procesy N-glukosylaci purinu a konjugaci alaninu v poloze N 9, O-glykosylaci a acetylaci postranního etzce, redukci dvojné vazby postranního etzce a jeho odštpení. Bhem metabolismu dochází k pemnám cytokinin na formy s odlišnými vlastnostmi. Vzájemné pemny katalyzují rzné enzymy. Podobn jako u auxin a giberelin mohou vznikat konjugáty, pedevším glykosidy, které jsou dále využívány pro transport nebo ukládány do rezervních orgán. Glukosylace v polohách N 7 a N 9 pedstavuje nevratnou cestu fyziologické inaktivace cytokinin, protože narozdíl od O- a N3-glykosid nejsou N7- a N9-glukosidy štpeny enzymem -glukosidasou (Brzobohatý a kol., 1993). O-glykosidy se vyznaují vysokou biologickou aktivitou, naproti tomu N7- a N9-glukosidy jsou biologicky neaktivní. Hlavní a v nkterých rostlinách výlunou cestou inaktivace cytokinin je jejich degradace cytokinonoxidasou/dehyrogenasou (CKX) (obr. 3) (Cedzich a kol., 2008). Tento enzym, obsažený v mnoha rostlinných pletivech, katalyzuje odštpení nenasyceného postranního etzce. Cytokininy s nasyceným postranním etzcem nebo aromatickým postranním etzcem v poloze N 6 a O-glykosidy všech cytokinin jsou odolné vi oxidaci (McGaw a Horgan, 1985). Aktivita CKX je závislá na koncentraci cytokinin v buce. K jejímu zvýšení dochází po aplikaci exogenních cytokinin (Kamínek a Armstrong 1990). V genomu Arabidopsis bylo identifikováno sedm gen, patících do malé genové rodiny, kódujících CKX (AtCKX1 AtCKX7) (Schmüllingen a kol., 2003; Werner a kol., 2006; Taiz a Zeiger, 2002). 21
22 Transport Vzhledem k tomu, že se cytokininy vyskytují jako složka nkterých molekul trna, mohou být syntetizovány v každé buce, by jen v omezeném množství. Nejvyšší obsah cytokinin i jejich tvorba de novo byly zjištny pevážn v koenech, zejména v jejich vrcholové ásti (Torrey, 1976). Apikální meristém koene je hlavním místem biosyntézy cytokinin (Sakakibara, 2006). Odtud jsou tranportovány symplasticky xylémem do nadzemních ástí, pedevším do lodyh a list. Dnes je již známo, že cytokininy jsou syntetizovány a psobí v rzných místech rostlinného tla (Sakakibara, 2006). Pro píjem cytokinin rostlinnými bukami je rozhodující jejich molekulární forma. Velmi dobe jsou pijímány lipofilní cytokininové báze, zatímco pro polární glykosidy a zejména ribotidy nejsou rostlinné membrány permeabilní. Ribotidy a O-glykosidy však mohou být metabolicky pemnny, a tak pedstavují metabolickou zásobu cytokinin v buce (Kamínek, 1997). 3.2 Cytokininová signalizace Penos cytokininového signálu u rostlin se uskuteuje prostednictvím vícestupového dvou-komponentního systému [cytokinin signální dráha (CSD)]. Tento model byl vytvoen na základ podobnosti s dvou-komponentním systémem (TCS) u bakterií, u nichž zprostedkovává adu odpovdí na podnty z prostedí. Mezi tyto odpovdi se adí osmoregulace nebo chemotaxe. Práv u bakterií byl tento systém stanoven jako pevládající signalizaní mechanismus. U bakterií je TCS tvoen ze dvou funkních prvk: senzorové histidin kinasy (HK), obvykle jde o trans-membránový protein, a regulátoru odpovdi (RR) (obr. 4A). HK pijímá podnt a autofosforyluje histidinový (His) zbytek HK domény. Signál je dál pedáván penosem fosfátu na aspartátový zbytek (Asp) pijímaové domény RR, piemž je zahájena odpov (To a Kieber, 2008; Horák a Lexa, 2003; Taiz a Zeiger, 2002). 22
23 Obr. 4 Dvou-komponentní systém u bakterií a Arabidopsis (Taiz a Zeiger, 2002). U bakterií je tvoen dvma jednotkami, senzor histidin kinasou a regulátorem odpovdi (A). U Arabidopsis obsahuje navíc His fosfo-transferový protein (B). U eukaryot, tedy i modelové rostliny Arabidopsis thaliana (Arabidopsis), se penos fosfátu z HK na RR dje prostednictvím vícestupové HisAspHisAsp fosforylace, které se úastní další len: His fosfo-transferový protein (HPT) (obr. 4B). Funkní prvky CSD u Arabidopsis jsou kódovány multigenovými rodinami. Pi studiu genomu Arabisopsis bylo celkem objeveno 17 protein podobných histidin kinasam, patí mezi n mimo jiné ethylenové a cytokininové receptory (Horák a Lexa, 2003; Urao a kol., 2000). Histidin kinasy Arabidopsis (AHK), konkrétn AHK4/CRE1, AHK2, AHK3, jsou hybridní kinasy podobné HK TCS bakterií. Jde o cytokininové receptory. Tyto ti trans-membránové hybridní kinasy jsou tvoeny cytokinin-vazebnou doménou oznaovanou CHASE doména (cyklasa / His kinasa-asociující extracelulární podnty) a cytoplazmatickou His transmiterovou a pijímaovou doménou. Další genová rodina kóduje His fosfotransferové proteiny Arabidopsis (AHP). AHP1-AHP5 mohou být lokalizovány v cytoplazm i jádru (Hwang a Sheen, 2001). Nesou konzervovaný His zbytek, který se úastní penosu fosfátu z AHK na ARR, a tím zprostedkovávají cytokininovou signalizaci. AHP6 se vyznauje substitucí na His zbytku a nazývá se pseudo HPT, psobí jako negativní regulátor cytikoninové signalizace. Jiná genová rodina kóduje regulátory odpovdi Arabidopsis (ARR), které jsou lokalizovány v jáde. Dv hlavní skupiny ARR jsou oznaovány jako typ-a ARR a typ-b ARR. Typ-A ARR, negativní regulátory primární odpovdi na cytokininy, mají krátkou C-terminální doménu. Typ-B ARR, pozitivní regulátory odpovdi na 23
24 cytokininy, se vyznaují tím, že jejich C-konec nese DNA-vazebnou a transaktivaní doménu, která ídí transkripci cytokinin aktivovaných gen. Mezi n spadají i ARR typu-a. Nedávno byli identifikováni noví lenové cytokininové signalizace, kteí byli pojmenováni faktory odpovdi na cytokininy (CRF) (Rashotte, 2006). Role dvoukomponentního systému v cytokininové signalizaci u Arabidopsis byla objasnna studiemi in vitro v heterologních kvasinkových a bakteriálních systémech a dále v protoplastech Arabidopsis (Kakimoto, 2003; To a Kieber, 2008; Horák a Lexa, 2003; Taiz a Zeiger, 2002; Chang a Stewart, 1998). Obr 5 Model cytokininové signalizace. (To a Kieber, 2008) Cytokinin se naváže na transmembránové receptory AHK2, AHK3 nebo CRE1/AHK4, ímž se aktivuje vícestupová fosforylace. Po vazb cytokininu na cytokinin vazebnou doménu dochází k autofosforylaci His zbytku His kinasové domény. Dále dochází k penosu fosfátu prostednictvím Asp zbytku na pijímaovou His doménu AHP, které se nachází v cytoplazm. Fosfát mže být penesen z cytoplazmy do jádra na Asp pijímaovou doménu ARR typu-a respektive typu-b prostednictvím AHP. ARR typu-a zptnovazebn negativn regulují cytokininovou signální dráhu (CSD). Fosforylace ARR typu-b indukuje transkripci specifických gen (cytokinin ízené geny), kam spadají i ARR typu-a a CRF (To a Kieber, 2008). 24
25 3.3 Faktory odpovdi na cytokininy Faktory odpovdi na úinek cytokinin jsou považovány za nové leny cytokininové signální dráhy. U Arabidopsis jsou kódovány šestilennou genovou rodinou (CRF1 CRF6). adí se do tídy transkripních faktor APETALA2 / faktor odpovdi na etylen (AP2/ERF), jejichž genová exprese se zvyšuje v odpovdi na úinek cytokinin, piemž dochází k jejich akumulaci v jáde. Pemístní z cytoplazmy do jádra je závislé na fosforylaci zprostedkované AHK, AHP, nikoliv však na ARR. Ovšem spolu s ARR typu-b souasn regulují transkripci gen, jejichž exprese je ízena cytokininy. Patí sem geny, které ídí vývoj prýt a kotyledon, deetiolizaci, rozvoj list, diferenciaci cév v koenech, senescenci a cytokininovou homeostázu. Fyziologickými studiemi na mutantních liniích bylo prokázáno, že CRF ídí vývoj embryí, kotyledon a list. U jednoduchých mutant byl pozorován jen nepatrný defekt (redukce rstu a dlení bunk) ve vývoji kotyledon (dložních list) i pravých list. U vícenásobných mutant byl defekt nkolikanásobn rozsáhlejší (Rashotte, 2006; To a Kieber, 2008). 3.4 Svtlo Kvalita, množství a smr dopadajícího svtla pedstavují jeden z nejdležitjších faktor životního prostedí ovlivujících rst a vývoj rostlin, u kterých vyvolává nkolik typ odezvy. Na jednostranné ozáení reagují rostliny usmrnným rstem ke zdroji záení tento jev nazýváme fototropismus. Další jev, pi kterém rostliny rozeznávají délku dne a noci, fotoperiodismus, má rozhodující význam pi regulaci ady vývojových proces u rostlin. Ostatní odezvy rostlin na dopadající záení zahrnujeme pod názvem fotomorfogeneze (Macháková a Krekule, 1998). Fotomorfogeneze je biologický proces, jehož výsledkem jsou rstové a morfologické zmny zpsobené svtlem (Procházka a kol., 2006). Aby mohly rostliny na svtelné záení reagovat, musí být schopny signál pijmout, zpracovat a penést na bunnou úrove. Pro píjem signál záení je rostlina vybavena specifickými receptory. Rostliny reagují na záení jen uritých vlnových délek. Nejaktivnjší oblasti spektra záení, které nejvíce ovlivují rst a vývoj rostlin, je oblast erveného záení, zejména vlnové délky 660 nm (ervená red) a 730 nm (vzdálená ervená far-red), a záení modré spektrální oblasti nm (modrá 25
26 blue). Rstov aktivní je asto i oblast tzv. UV-B-záení v rozmezí vlnových délek nm. Nejlépe prostudovaný je fotoreceptor pro ervené záení fytochrom (Macháková a Krekule, 1998; Chory a kol., 1995) Nativní fytochrom je chromoprotein, který se vyskytuje jako dimer složený ze dvou stejných podjednotek. Každá podjednotka má dv složky: pigment absorbující svtlo zvaný chromofor a polypeptidový etzec zvaný apoprotein. Ve vyšších rostlinách je chromofor lineární tetrapyrol zvaný fytochromobilin, který je kovalentn vázán na protein. Apoprotein a chromofor dohromady tvoí holoprotein (Taiz a Zeiger, 2002). Fytochrom se v rostlinách vyskytuje ve dvou konformaních formách, které vratn pecházejí z jedné formy na druhou (obr. 6). Tuto pemnu zjistil v roce 1952 Borthwick se svými spolupracovníky pi klíení nažek salátu. První neaktivní forma, která je syntetizována v rostlinách, absorbuje ervené svtlo s maximální vlnovou délkou 660 nm a oznauje se Pr nebo také jako forma cis. Druhá forma oznaovaná jako Pfr neboli trans forma je biologicky aktivní, ale i labilnjší a absorbuje dlouhovlnné ervené svtlo s optimální vlnovou délkou 730 nm. Ve vratných reakcích je ervené svtlo absorbováno fytochromem Pr a zpsobuje jeho pemnu na Pfr, který absorbuje dlouhovlnné ervené záení a jeho psobením se mní na Pr (Šetlík a kol.). Obr. 6 Schéma fotoreverzibilního pechodu mezi formami Pr a Pfr fytochromu ( Další výzkum fytochromu ukázal, že existují dv rzné tídy fytochromu s rznými vlastnostmi. Tyto tídy byly oznaeny fytochrom I a fytochrom II. Typ I je astjší v etiolovaných rostlinách a po ozáení se rychle rozkládá. Fytochrom II je hojnjší v zelených rostlinách a na svtle je pomrn stabilní. 26
27 Pomocí metod molekulární biologie byly rozšíeny poznatky o typech fytochrom a jejich genetický podklad. Geny pro fytochrom kódují malou rodinu fotoreceptor nazývanou PHY. Existují ti hlavní fytochromy phya, phyb a phyc, které jsou kódovány geny PHYA, PHYB a PHYC. U Arabidopsis bylo sekvenováno a charakterizováno pt fytochrom kódujících gen (PHYA PHYE) (Franklin a Whitelam, 2005). V mnoha pípadech interaguje ervené záení s modrým. Záení modré spektrální oblasti ovlivuje zejména fototropismus, regulaci dlouživého rstu stonku a otevírání prduch list. U rostlin pstovaných ve tm i v erveném svtle vyvolá krátkodobé ozáení modrou spektrální oblastí tém okamžitou redukci rychlosti dloužení stonku (Macháková a Krekule, 1998). Fotoreceptory, které zprostedkovávají tyto svtelné regulace ve vývoji a rstu rostlin, oznaujeme kryptochromy. Kryptochromy jsou strukturáln podobné fotolyasám, což jsou flavoproteiny, a to navzdory tomu, že kryptochrom nemá žádnou fotolyasovou aktivitu. Vtšina kryptochrom je složena ze dvou domén: amino terminální fotolyasy (PHR) a oblast karboxy terminální domény. Na oblast PHR se váží dva chromofory, které absorbují svtlo. Jeden chromofor je flavin adenin dinukleotid (FAD) a druhý je pterin (Lin a Todo, 2005). První kryptochromy byly identifikovány u Arabidopsis. Fotoreceptorová rodina kryptochrom u Arabidopsis se skládá ze dvou len, CRY1 a CRY2 (Kleiner a kol., 1999). Jsou to pevážn jaderné proteiny, které regulují genovou expresi (Lin a Todo, 2005) Dopad spolupsobení svtla a fytohormon na morfogenezi rostlin Skotomorfogenezí i etiolací je oznaován rst rostlin ve tm, dochází k prodlužování hypokotylu, apikální meristém je chránný tzv. apikálním hákem a dložní listy (kotyledony) nejsou rozvinuté, nejsou pítomny chloroplasty a neprobíhá fotosyntéza. Po svtelném impulsu nastává de-etiolace, je zahájena fotomorfogeneze. Dochází k potlaení prodlužování hypokotylu, otvírání apikálního háku, rozvoji kotyledon, tvorb chloroplast a zahájení fotosyntézy (Vandenbussche a kol., 2005). Na klíních rostlinách Arabidopsis pstovaných ve tm byly pozorovány podobné odpovdi na cytokininy, jaké jsou vyvolávány v reakci na svtlo, tedy zahájení 27
28 de-etiolace (Chory a kol., 1994; Lochmanová a kol., 2008). Dosud není zcela známo, na jaké úrovni spolu svtlo a cytokininy interagují. Dlouhou dobu byla vnována pozornost pedevším vlivu kvality svtla na fotomorfogenezi rostlin. Nicmén i kvantita svtla zde má své významné postavení. Chory a kol. (1994) a Su a Howell (1995) pozorovali, že cytokininy potlaují prodlužování hypokotyl klíních rostlin Arabidopsis rostoucích ve tm, tento vliv je zprostedkován cytokinin indukovanou produkcí ethylenu (Cary a kol.,1995). Cytokininy stimulují jeho produkci u klíních rostlin Arabidopsis dokonce již svou submikromolární koncentrací. Ne zcela jasný je vliv cytokinin na prodlužování hypokotyl na svtle. Smets a kol. (2005) pozorovali cytokininy zpsobené prodlužování hypokotyl na svtle, pokud je zabránno psobení ethylenu, nebo je blokovaný transport auxin. Ethylen na svtle zpsobuje významné prodlužování hypokotyl (Smalle a kol., 1997), stejn psobí i auxiny (Romano a kol., 1995). Cytokininy interagují s ehtylenovou signální dráhou a podmínn zvyšují biosyntézu ethylenu a auxin (Smets a kol., 2005). Jak již bylo zmínno v kapitole 3.4, jeden z nejdležitjších environmentálních faktor pro rostliny je svtlo, jeho dostatená dostupnost. V pírod pedstavuje zastínní jednak zmnu v kvalit svtla, kdy se mní pomr red / far-red ve prospch far-red. A dále pokles svtelné intenzity zahrnující ervené i modré svtlo, jenž má pímý vliv na fotosyntézu a fotomorfogenezi. Rostliny se snaží uniknout zastínní adaptací svého fenotypu takovým zpsobem, aby získaly co nejvíce svtla. Na tchto morfogenetických zmnách se podílí ada fytohormon. Auxiny, ethylen a gibereliny, se podílí zejména na re-orientaci list (Vandenbussche a kol., 2003). Regulace prodlužování hypokotylu se úastní auxiny, cytokininy, ethylen, gibereliny a brassinosteroidy. Hypokotyl (embryonální stonek) je velmi plastický orgán, siln ovlivován nejen fytohormony, ale i vnjšími faktory jako jsou svtlo, teplota a gravitace (Vandenbussche a kol., 2005; Vandenbussche a kol., 2007). Vandenbussche a kol. (2007) popsali ethylenem nebo jeho prekursorem 1-aminocyklopropan-1-karboxylovou kyselinou (ACC) regulované prodlužování hypokotyl pi snížené svtelné intenzit, závislé pedevším na modrém svtle a bazální hladin giberelin, ale pesto nezprostedkované gibereliny. Gibereliny jsou hlavn rstové stimulátory. 28
29 3.5 Arabidopsis thaliana Arabidopsis thaliana (L.) Heynh (huseníek rolní) je drobná dvoudložná kvetoucí bylina z eledi Brasicaceae. Je to jednoletý efemerní druh, tvoící pízemní listovou ržici a obvykle jednu vtvící se lodyhu vysokou 5 30 cm, která nese hroznovité kvtenství s drobnými bílými kvty. Plodem je šešule obsahující mnoho drobných hndých semen. Arabidopsis nemá zásadní agronomický význam, ale používá se jako modelový organismus pro základní výzkum v oblasti genetiky a molekulární biologie pro identifikaci gen a urení jejích funkcí (Nature 408, 2000). Jako modelová rostlina se používá pro své vyhovující vlastnosti. První významnou vlastností je krátká vegetaní doba (6 týdn), bhem které vytvoí velké množství semen. Pro molekulární genetiku je dležitý malý genom s pti chromozomy (n = 5) (Bedná a kol., 2008). Arabidopsis má nejlépe prostudovaný a nejmenší genom ze všech rostlin, který byl osekvenován koncem roku Na výzkumu genomu Arabidopsis se intenzivn pracovalo souasn v mnoha zemích, od roku Tento projekt zahrnoval jak sekvenování genomu, tak studium funkce všech gen a jejich hlavních interakcí. Roku 1996 bylo založeno konsorcium AGI (angl. The Arabidopsis genome initiative), sdružující laboratoe z Evropy, Japonska a USA (Ondej a kol., 1999). Díky tomuto projektu byl uren poet gen. Celkový obsah gen v genomu Arabidopsis pesahuje , které kódují rzné druhy protein ( 29
30 4 METODIKA 4.1 Rostlinný materiál Pro vlastní experimentální práci byla použita semena Arabidopsis thaliana (L.) Heynh ekotypu Col-0 (divoký kmen) a semena mutantních linií crf (crf1, crf2, crf5; crf2,5; crf3,5; crf1,2,5; crf2,3,6) (T-DNA inzerce v genech kódujících jednotlivé CRF na pozadí Col-0 zpsobující ztrátu funkce genu loss-of-function mutation). Semena jednoduchých, dvojných a trojných crf mutant nám poskytl Aeron M. Rashotte (Rashotte a kol., 2006). Celkem bylo použito sedm crf mutantních linií. 4.2 Podmínky kultivace rostlin Semena Arabidopsis byla nejprve povrchov vysterilizována v 75% etanolu po dobu 5 7 minut a následn vyseta v biohazard-boxu (Aura vertical S.D.4, Bioair instrument) na tvercové Petriho misky (12,5 cm x 12,5 cm) na živné 1x Murashige a Skoogovo médium (Duchefa) s 1,2% agarem (Duchefa) (ph média bylo upraveno na hodnotu 5,7 5,8 za pídavku 1M roztoku KOH ped autoklávováním) (tab. 1). Po sterilizaci byla média vychlazena na teplotu cca 55 C a ped nalitím na misky obohacena o dimethylsulfoxid (DMSO, Sigma) (rozpouštdlo cytokininu), respektive o tz (Olchemim) v požadovaných koncentracích (tab. 1). Na každou misku bylo vyseto pibližn patnáct semen Arabidopsis v jedné ad, pro zajištní stejné vzdálenosti klíních rostlin od svtelného zdroje. Po vysetí byly misky oblepeny polopropustnou náplastí Medipor, ímž se dosáhlo zachování sterility uvnit misky a také zabránní nekontrolovanému hromadní metabolit, pedevším ethylenu. Pipravené misky byly nechány ti dny v lednici, aby došlo k nabobtnání, indukci a synchronizaci klíení semen, k tzv. vernalizaci. Po tech dnech byly misky vertikáln umístny do kultivaního boxu Percival CU36L5 (Percival Scientific). Klíní rostliny byly kultivovány po dobu jedenácti dn pi dvou svtelných podmínkách: nízké intenzit svtla 20 mol.m -2.s -1, standardní 100 mol.m -2.s -1 a režimu dlouhého dne (16 hod / 21 C svtlo; 8 hod /19 C tma). 30
31 Tab. 1 Složení kultivaního média. Navážky jednotlivých složek média jsou uvedeny v gramech, popípad mikrolitrech na 1l destilované vody. MS (Murashige and Skoog medium) (Duchefa) 4,4 g MES (Morpholinoethane sulfonic acid) (Serva) 0,6 g 1 M KOH 1250 l 1,2% Plant agar (Duchefa) 12 g DMSO (Dimetylsulfoxid) (Sigma) 20 l 50 mm tz (trans-zeatin) (Olchemin) 20 l 4.3 Kontrola homogenity svtla Cílem tohoto experimentu bylo ovení homogenity svtla dopadajícího na klíní rostliny kultivované na vertikáln umístných miskách v kultivaním boxu. Kultivaní box byl osazen fluorescenními lampami firmy Philips (TL-D 18W/33-640, studené bílé svtlo). Semena divokého kmene (Col-0) byla paraleln vyseta na MS medium obohacené o DMSO ( % v/v) respektive 1M tz. Intenzita svtla byla mena Luxmetrem (PU 550, Metra Blansko a.s.) pro ticet bod na polici, na kterou byly misky umístny. Každá namená hodnota odpovídá konkrétní misce umístné na polici (obr. 7). idlo pístroje bylo bhem mení umístno ve výšce rostoucích klíních rostlin. Hodnoty získané z mení v kiloluxech (klux) byly pevedeny na mol.m -2.s -1 vynásobením hodnoty v luxech koeficientem 0,0135, dle doporuení spolenosti Apogee instruments inc. ( (píloha 4). Jedenáctidenní klíní rostliny byly zdokumentovány fotoaparátem Olympus SP-350 a délky hypokotyl vyhodnoceny v softwarovém programu Analysis (Olympus). Posouzení úrovn homogenity svtla dopadajícího na klíní rostliny vycházelo ze srovnání délek hypokotyl na jednotlivých miskách. 31
32 Obr. 7 Schéma umístní misek v kultivaním boxu. ísla ve schématu oznaují polohy jednotlivých misek na polici. Na levé polovin byly misky s DMSO, na pravé s tz. 4.4 Mení délek hypokotyl Pro hodnocení délek hypokotyl klíních rostlin Arabidopsis byly provedeny dv sady experiment. Každou sadu reprezentovala ti biologická opakování, pro každé z nich byla vypotena prmrná hodnota. Koneným výsledkem je prmr ze všech tí opakování. Klíní rostliny byly kultivovány pi nízké svtelné intenzit na MS médiu s pídavkem DMSO respektive tz. V první sad byla použita koncentraní ada tz (10nM, 100nM, 1M, 5M a 10M). Namené délky hypokotyl zdokumentovaných klíních rostlin vysetých semen pti mutantních linií Arabidopsis (crf5; crf2,5; crf3,5; crf1,2,5; crf2,3,6) byly srovnány s kontrolní liníí Col-0. V druhé sad byly klíní rostliny kultivovány pouze na DMSO a 1M tz. Celkem zde bylo použito sedm mutant, pedchozích pt mutant a navíc mutanti crf1, crf2. Statisticky významné rozdíly byly stanoveny t-testem (P = 0.05). 32
33 4.5 Kvantitativní (Q) RT-PCR Sbr materiálu Po jedenácti dnech kultivace byly klíní rostliny, jejichž semena byla vyseta na MS medium s DMSO, peneseny z pevného média do tekutého MS média s obsahem DMSO respektive 1M tz. Kultivace probíhala paraleln pi nízké i standardní svtelné intenzit. V tekutém médiu byly klíní rostliny inkubovány dv hodiny na tepace (Infors AG CH-4103 Botmingen) pi nastavených otákách 160 RPM/min. Po inkubaci byl rostlinný materiál o navážce 100 mg zamražen v tekutém dusíku Izolace RNA Po zamražení byl každý vzorek homogenizován v tekutém dusíku a následn lyzován pidáním 1 ml TRIzol reagent (Invitrogen) na 100 mg pletiva. Lyzace vzork probíhala 5 minut pi laboratorní teplot (LT). Poté bylo pidáno 0,2 ml chloroformu. Vzorky byly dkladn protepány a inkubovány 2 3 minuty pi LT a následn centrifugovány ( x g, 15 minut, 4 C) v pedem vychlazené centrifuze (Avanti J-30I, Beckman Coulter). Centrifugací došlo k oddlení supernatantu vodné fáze RNA od sedimentu s DNA, proteiny, zbytky pletiv a organických rozpouštdel. Vodná fáze byla penesena do nové zkumavky a bylo k ní pidáno 0,5 ml isopropylalkoholu. Sms byla protepána a inkubována 10 minut pi LT a následn centrifugována ( x g, 15 minut, 4 C). Vysrážený RNA pelet byl rozpuštn v 1 ml 75% etanolu a opt centrifugován ( x g, 5 minut, 4 C), vysušen a rozpuštn ve vod ošetené 0,05% diethylpyrokarbonátem (DEPC). Následn byla ke každému vzorku pidána TurboDNasa (Ambion), která rozložila pípadnou zbytkovou DNA ve vzorku. DNasa štpila 30 minut pi 37 C a následn byla inaktivována 10 minut pi 65 C. Inkubace probíhala v termoblocích (Dri-block DB 3, Dri-block DB 2D, Techne). 33
34 4.5.3 Mení koncentrace RNA a výpoet istoty Pro mení koncentrace byla použita 80x zedná RNA v redestilované (dd) vod. Koncentrace byla vypotena dle vzorce: c(g/l) = (A ) / 1000 A260 hodnota absorbance pi vlnové délce 260 nm 40 pepotový koeficient 80 koeficient ední Mení absorbance probíhalo na spektrometru (Specord S300 UV VIS) pi dvou vlnových délkách, 260 nm a 280 nm. Podílem hodnot namených pi tchto dvou vlnových délkách byla stanovena istota RNA. Pokud se hodnota pohybovala v rozmezí 1,8 2,1, RNA byla považována za istou (tab. 9) Reverzní transkripce Reverzní transkripce (RT) je proces, pi kterém dochází k pepisu RNA do komplementární DNA (cdna) metodou polymerázové etzové reakce (PCR). Do reakce byla použita RNA, ke které byly postupn pidány 2 reakní smsi pedpipravené bezprostedn ped pipetováním. Jako první byla pidána sms redestilované vody a oligo(dt) RTP (primery pro reverzní transkripci) primer. Druhá sms obsahovala first strand buffer (FSB), sms deoxyribonukleosidtrifosfát (dntp) (sms datp, dctp, dgtp a dttp), dithiotreitol (DTT) a reverzní transkriptasu Superscript II (SSII) (Invitrogen) (tab. 2C). Reverzní transkripce probíhala v termocykleru (MJ Research PTC-200 Peltier thermal cycler) s navoleným ty krokovým programem (tab. 2B). V prvním kroku byla sms RNA, RTP a vody zaháta na 70 C po dobo 10 minut. V druhém kroku, který trval 30 sekund, byla reakní sms zchlazena na 4 C a v tomto okamžiku byly pidány zbývající složky reakce (druhá sms). Reverzní transkripce probíhala 52 minut pi teplot 42 C. V posledním kroku probíhala inaktivace transkriptasy 15 minut pi 70 C. 34
35 Tab. 2 Reakní podmínky a složení reakce RT. Sekvence použitého primeru oligo(dt) RTP (A). Program RT (B). Objemy složek reakce uvedené v mikrolitrech na jednu reakci. Celkový objem reakní smsi ve zkumavce byl 20 l (C). A B Sekvence primeru oligo (dt) 5 - CGT TCG ACG GTA CCT ACG TTT TTT TTT TTT TTT TT-3 Krok reverzní transkripce Teplota as Denaturace 70 C 10 min Pidání druhé reakní smsi 4 C 30 s Nasedání primer + prodlužování DNA etzce 42 C 52 min Inaktivace transkripce 70 C 15 min C dd voda 10M RTP 10mM dntp 0,1 M DTT 5x FSB SS II RNA Kvantitativní (Q) PCR Kvantitativní PCR (Q-PCR) je založena na klasické PCR. Umožuje detekci a kvantifikaci DNA bhem každého cyklu reakce. Hlavní podmínkou je pítomnost fluorescenního barviva, které se váže na dvou etzcovou DNA (dsdna). Množství PCR produktu je úmrné fluorescenní aktivit barviva. Pro vlastní reakci byla k cdna pidána sms reakních látek obsahující Blue Buffer (Top-Bio), dntp, Taq polymerasu 1.1 (Top-Bio), SybrGreen I (fluorescenní barvika) (Molecular Probes), levý a pravý primer syntetizovaných gen a dd voda (tab. 3C). PCR probíhala na cykleru RotorGene6000 (Corbett Research). Pro každý biologický vzorek byla provedena dv technická opakování. Relativní hladina transkriptu ARR5, molekulární marker pro cytokininy, (Huang a kol., 2009; D Agostino a kol., 2000) je vyjádena podílem expresí cílového genu ARR5 a referenního genu UBQ10. 35
36 Tab.3 Reakní podmínky a složení PCR reakce. Sekvence použitých primer (A). Program PCR (B). Objemy složek v mikrolitrech na jednu reakní sms. Celkový objem smsi ve zkumavce byl 25 l (C). A Gen Název primeru Sekvence primeru UBQ10 ARR5 fubq10 5 -AAC GGG AAA GAC GAT TAC -3 rubq ACA AGA TGA AGG GTC GAC -3 farr5 5 -GCT GAT AGA ACC AAG ACT GA -3 rarr5 5 -CTT CCA AAA TAA CAC ACC AC-3 B UBQ10 ARR5 Krok PCR Teplota as Teplota as Poátení denaturace 94 C 1 min 94 C 1 min Denaturace 94 C 15 s 94 C 35 s Nasedání primer 60 C 20 s 56 C 35 s Prodlužování DNA etzce 72 C 20 s Denaturace nespecifických produkt 82 C 15 s 72 C 35 s Závrené prodlužování DNA etzce 72 C 1 min 72 C 2 min Poet cykl 33 C dd voda 10x buffer 10mM dntp 10x SG Taq Pol Primery cdna 13 2,5 1 0,8 0,
37 5 VÝSLEDKY A DISKUSE 5.1 Vliv homogenity intenzity svtla a exogenních cytokinin na dlouživý rst hypokotyl Arabidopsis thaliana Prvním experimentálním úkolem v mé bakaláské práci bylo ovení homogenity svtla dopadajícího na klíní rostliny Arabidopsis rostoucí na Petriho miskách umístných vertikáln v kultivaním boxu. V kultivaním boxu byla nastavena požadovaná intenzita svtla: 20 mol.m -2.s -1. Z ticeti namených hodnot svtelné intenzity na jednu polici (tab. 4B), které se pohybovaly v rozmezí mol.m -2.s -1, byla vypotena prmrná hodnota 18 mol.m -2.s -1. Pro levou polovinu police s miskami s DMSO byla vypotena prmrná hodnota 19 mol.m -2.s -1 a pro pravou polovinu s miskami s tz 17 mol.m -2.s -1. Klíní rostliny Arabidopsis Col-0 byly za této svtelné podmínky a režimu dlouhého dne kultivovány jedenáct dn a poté zdokumentovány. Prmrné hodnoty namených délek hypokotyl pro každou misku jsou uvedeny v tabulce. 4C a píloze 2, 3. I pes uvedené rozdíly v intenzitách svtla dopadajících na jednotlivé misky nebyly mezi hypokotyly klíních rostlin pstovaných na rzných miskách se stejným složením média zjištny statisticky významné rozdíly v jejich délce. Naopak byly pozorovány oekávané statisticky významné rozdíly v prodlužování hypokotyl mezi klíními rostlinami kultivovanými na miskách s pídavkem DMSO a tz. Tento výsledek nám ukázal, že prodlužování hypokotyl podmínné zvýšenou hladinou cytokinin pi nízké svtelné intenzit (Reková, nepublikované výsledky) je robustní jev, který není statisticky významn ovlivnn uvedenou nehomogenitou dopadajícího svtla na klíní rostliny. Pro tento typ experiment lze považovat svtlo za homogenní. 37
38 Tab. 4 Umístní misek na polici, intenzita svtla a délka hypokotyl klíních rostlin Col-0. Oznaení misek a jejich umístním v boxu (A). Intenzita svtla v mol.m -2.s -1 namená pro jednotlivé misky (B). Délky hypokotyl Col-0 v milimetrech (C). Hodnoty jsou prmrem ze dvou biologických opakování. Pro každé opakování bylo použito pibližn deset klíních rostlin. A DMSO tz (1M) B C oznaení misek intenzita svtla délka hypokotylu Obr. 8 Délky hypokotyl Col-0 pi rzné svtelné intenzit svtla. 38
39 Obr. 9 Fenotyp klíních rostlin Col-0 na DMSO (vlevo) a 1M tz (vpravo). Klíní rostliny byly kultivovány 11 dn pi svtelné intenzit 18 mol.m -2.s -1 a režimu dlouhého dne. 5.2 Vliv mutací v genech CRF na dlouživý rst hypokotyl Arabidopsis thaliana CRF byly ped nedávnem objeveny a zaazeny mezi proteiny CSD u Arabidopsis (To a Kieber, 2008). Výsledky Rekové (nepublikovaná data) potvrzují úast ostatních len CSD (AHK, AHP a ARR rodin protein) u Arabidopsis v prodlužování hypokotyl pi nízké intenzit svtla a zvýšené hladin cytokinin. Na základ tchto pozorování jsme provedli stejný experiment s crf mutanty za úelem potvrzení nebo vyvrácení úasti CRF v prodlužování hypokotyl za výše zmínných podmínek Výbr vhodné koncentrace cytokininu Pro tento experiment byla použita Col-0 a crf mutantní linie. Klíní rostliny byly kultivované na DMSO a na koncentraní ad tz (10nM, 100nM, 1M, 5M a 10M) pi svtelné intenzit 18 µmol.m -2.s -1. Namené délky hypokotyl jsou uvedeny v tabulce. 5 a graficky znázornny na obrázku
Téma: FYTOHORMONY. Santner et al Praktikum fyziologie rostlin
Téma: FYTOHORMONY Santner et al. 2009 Praktikum fyziologie rostlin Teoretický úvod: FYTOHORMONY Rostliny se vyvíjejí jako strukturovaný, organicky vyvážený a funkn koordinovaný celek. Vývoj rostlin je
VíceRegulace růstu a vývoje
Regulace růstu a vývoje REGULACE RŮSTU A VÝVOJE ROSTLINNÉHO ORGANISMU a) Regulace na vnitrobuněčné úrovni závislost na rychlosti a kvalitě metabolických drah, resp. enzymů a genů = regulace aktivity enzymů
Více3) Role světla a fytochromů ve vývoji a růstu rostlin
2014 3) Role světla a fytochromů ve vývoji a růstu rostlin a) Vlastnosti a lokalizace fytochromů b) Reakce rostlin zprostředkované fytochromy 1 Briggs WR, Spudich JL (eds) (2005) Handbook of Photosensory
VíceKlí k urování deficiencí kukuice seté (Zea mays) autoi: E. Tylová, L. Moravcová
Klí k urování deficiencí kukuice seté (Zea mays) autoi: E. Tylová, L. Moravcová Takto vypadají kontrolní, kultivované v roztoku obsahujícím všechny živiny. Pokud se vaše rostlinka vizuáln liší, kliknte
VíceTéma KULTIVACE IN VITRO. Praktikum fyziologie rostlin
Téma KULTIVACE IN VITRO Praktikum fyziologie rostlin Teoretický úvod: KULTIVACE IN VITRO Rostlinný materiál lze krom pirozených podmínek pstovat také v rzných umlých podmínkách. Jednou z tchto možností
VíceRŮST = nevratné přibývání hmoty či velikosti rostliny spojené s fyziologickými pochody v buňkách
RŮST = nevratné přibývání hmoty či velikosti rostliny spojené s fyziologickými pochody v buňkách Fáze růstu na buněčné úrovni: zárodečná (embryonální) dělení buněk meristematických pletiv prodlužovací
VíceRŮST A VÝVOJ. Diferenciace rozlišování meristematických buněk na buňky specializované
RŮST A VÝVOJ Růst nevratný nárůst hmoty způsobený činností živé protoplasmy hmota a objem buněk, počet buněk, množství protoplasmy kvantitativní změny Diferenciace rozlišování meristematických buněk na
VíceInovace studia molekulární a buněčné biologie
Inovace studia molekulární a buněčné biologie Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky. MBIO1/Molekulární biologie 1 Tento projekt je spolufinancován
VíceMendelova univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav molekulární biologie a radiobiologie. Bakalářská práce
Mendelova univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav molekulární biologie a radiobiologie Funkční analýza rostlinných a bakteriálních genů kódujících klíčový enzym biosyntézy cytokininů izopentenyltransferázu
VíceMolekulární základy dědičnosti. Ústřední dogma molekulární biologie Struktura DNA a RNA
Molekulární základy dědičnosti Ústřední dogma molekulární biologie Struktura DNA a RNA Ústřední dogma molekulární genetiky - vztah mezi nukleovými kyselinami a proteiny proteosyntéza replikace DNA RNA
VíceVliv mírného teplotního stresu na expresi markerových genů cytokininů Bakalářská práce
Mendelova univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav molekulární biologie a radiobiologie Vliv mírného teplotního stresu na expresi markerových genů cytokininů Bakalářská práce Vedoucí práce: Mgr. Jan
VíceMendelova univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav biologie rostlin
Mendelova univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav biologie rostlin Inovace laboratorních úloh genetických předmětů metodikami pracujícími s ribonukleovými kyselinami pšenice Metodické návody pro laboratorní
VíceLaboratoř růstových regulátorů Miroslav Strnad. ové kultury. Olomouc. Univerzita Palackého & Ústav experimentální botaniky AV CR
Laboratoř růstových regulátorů Miroslav Strnad Tkáňov ové kultury Olomouc Univerzita Palackého & Ústav experimentální botaniky AV CR DEFINICE - růst a vývoj rostlinných buněk, pletiv a orgánů lze účinně
VíceMASARYKOVA UNIVERZITA Přírodovědecká fakulta
MASARYKOVA UNIVERZITA Přírodovědecká fakulta Alena REKOVÁ VYUŽITÍ MUTANTŮ A ANALÝZY GENOVÉ EXPRESE PRO STUDIUM INTERAKCÍ CYTOKININŮ A SVĚTLA V REGULACI DLOUŽIVÉHO RŮSTU HYPOKOTYLŮ SEMENÁČKŮ ARABIDOPSIS
VíceInovace studia molekulární a buněčné biologie reg. č. CZ.1.07/2.2.00/
Inovace studia molekulární a buněčné biologie reg. č. CZ.1.07/2.2.00/07.0354 LRR/OBBC LRR/OBB Obecná biologie Cíl přednášky Popis základních principů hormonální regulace růstu a vývoje živočichů a rostlin,
VíceMENÍ A INTERPRETACE SPEKTER BIOMOLEKUL. Miloslav Šanda
MENÍ A INTERPRETACE SPEKTER BIOMOLEKUL Miloslav Šanda Ionizaní techniky využívané k analýze biomolekul (biopolymer) MALDI : proteiny, peptidy, oligonukleotidy, sacharidy ESI : proteiny, peptidy, oligonukleotidy,
VíceTypy nukleových kyselin. deoxyribonukleová (DNA); ribonukleová (RNA).
Typy nukleových kyselin Existují dva typy nukleových kyselin (NA, z anglických slov nucleic acid): deoxyribonukleová (DNA); ribonukleová (RNA). DNA je lokalizována v buněčném jádře, RNA v cytoplasmě a
VíceMolekulárn. rní. biologie Struktura DNA a RNA
Molekulárn rní základy dědičnosti Ústřední dogma molekulárn rní biologie Struktura DNA a RNA Ústřední dogma molekulárn rní genetiky - vztah mezi nukleovými kyselinami a proteiny proteosyntéza replikace
VíceBu?ka - maturitní otázka z biologie (6)
Bu?ka - maturitní otázka z biologie (6) by Biologie - Pátek, Únor 21, 2014 http://biologie-chemie.cz/bunka-6/ Otázka: Bu?ka P?edm?t: Biologie P?idal(a): david PROKARYOTICKÁ BU?KA = Základní stavební a
Více2. Z následujících tvrzení, týkajících se prokaryotické buňky, vyberte správné:
Výběrové otázky: 1. Součástí všech prokaryotických buněk je: a) DNA, plazmidy b) plazmidy, mitochondrie c) plazmidy, ribozomy d) mitochondrie, endoplazmatické retikulum 2. Z následujících tvrzení, týkajících
VíceBuněčný cyklus. Replikace DNA a dělení buňky
Buněčný cyklus Replikace DNA a dělení buňky 2 Regulace buněčného dělení buněčný cyklus: buněčné dělení buněčný růst kontrola kvality potomstva (dceřinných buněk) bránípřenosu nekompletně zreplikovaných
VíceNukleové kyseliny. Nukleové kyseliny. Genetická informace. Gen a genom. Složení nukleových kyselin. Centrální dogma molekulární biologie
Centrální dogma molekulární biologie ukleové kyseliny 1865 zákony dědičnosti (Johann Gregor Transkripce D R Translace rotein Mendel) Replikace 1869 objev nukleových kyselin (Miescher) 1944 nukleové kyseliny
VíceInovace studia molekulární a bunné biologie
Inovace studia molekulární a bunné biologie Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpotem eské republiky. Pedmt: LRR CHPB II./Chemie pro biology II. Tento projekt je spolufinancován
VíceGenetika - maturitní otázka z biologie (2)
Genetika - maturitní otázka z biologie (2) by jx.mail@centrum.cz - Ned?le, B?ezen 01, 2015 http://biologie-chemie.cz/genetika-maturitni-otazka-z-biologie-2/ Otázka: Genetika I P?edm?t: Biologie P?idal(a):
Více2010/2011. Fyziologie rostlin: MB130P14, kolektiv pednášejících Albrechtová a kol.
2010/2011 Fyziologie rostlin: MB130P14, kolektiv pednášejících Albrechtová a kol. Místo konání: Vininá 7, 2. patro, B7, Zoologická posluchárna, 14:50-17:15 No. Téma: Pednášející CZ: Datum 1 Formování a
VíceCZ.1.07/1.1.00/
Petr Tarkowski Rostlinné hormony malé molekuly s velkým významem Vzdělávání středoškolských pedagogů a studentů středních škol jako nástroj ke zvyšování kvality výuky přírodovědných předmětů CZ.1.07/1.1.00/14.0016
VíceOvení zákonitostí radioaktivních pemn
Ovení zákonitostí radioaktivních pemn Jaromír Karmazín, Gymnázium Velké Meziíí, blue.beret@seznam.cz Aneta Nová, Gymnázium Šternberk, novaaneta@centrum.cz Abstrakt: Naším cílem bylo ovit zákonitosti radioaktivních
VíceCentrální dogma molekulární biologie
řípravný kurz LF MU 2011/12 Centrální dogma molekulární biologie Nukleové kyseliny 1865 zákony dědičnosti (Johann Gregor Mendel) 1869 objev nukleových kyselin (Miescher) 1944 genetická informace v nukleových
VíceStruktura a funkce nukleových kyselin
Struktura a funkce nukleových kyselin ukleové kyseliny Deoxyribonukleová kyselina - DA - uchovává genetickou informaci Ribonukleová kyselina RA - genová exprese a biosyntéza proteinů Složení A stavební
VíceGENOTOXICITA A ZMĚNY V GENOVÉ EXPRESI
GENOTOXICITA A ZMĚNY V GENOVÉ EXPRESI INDUKOVANÉ PŮSOBENÍM ORGANICKÝCH LÁTEK Z PRACHOVÝCH ČÁSTIC V OVZDUŠÍ Kateřina Hanzalová Oddělení genetické ekotoxikologie Ústav experimentální medicíny AV ČR v.v.i.
VíceNUKLEOVÉ KYSELINY. Základ života
NUKLEOVÉ KYSELINY Základ života HISTORIE 1. H. Braconnot (30. léta 19. století) - Strassburg vinné kvasinky izolace matiére animale. 2. J.F. Meischer - experimenty z hnisem štěpení trypsinem odstředěním
VíceExprese genetické informace
Exprese genetické informace Tok genetické informace DNA RNA Protein (výjimečně RNA DNA) DNA RNA : transkripce RNA protein : translace Gen jednotka dědičnosti sekvence DNA nutná k produkci funkčního produktu
VíceInovace studia molekulární a buněčné biologie
Inovace studia molekulární a buněčné biologie Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky. MBIO1/Molekulární biologie 1 Tento projekt je spolufinancován
VíceE. Niklíková, J.Tille, P. Stránský Státní ústav pro kontrolu léiv Seminá SLP 4. 5.4.2012
1 2 Pístroje, materiály a inidla jsou jednou z kontrolovaných oblastí pi kontrolách úrovn správné laboratorní praxe, které provádí Státní ústav pro kontrolu léiv. Kontrolováno je jejich poizování, provoz,
VíceDUM č. 11 v sadě. 37. Bi-2 Cytologie, molekulární biologie a genetika
projekt GML Brno Docens DUM č. 11 v sadě 37. Bi-2 Cytologie, molekulární biologie a genetika Autor: Martin Krejčí Datum: 30.06.2014 Ročník: 6AF, 6BF Anotace DUMu: Princip genové exprese, intenzita překladu
VíceNukleové kyseliny. DeoxyriboNucleic li Acid
Molekulární lární genetika Nukleové kyseliny DeoxyriboNucleic li Acid RiboNucleic N li Acid cukr (deoxyrobosa, ribosa) fosforečný zbytek dusíkatá báze Dusíkaté báze Dvouvláknová DNA Uchovává genetickou
VíceCONTRIBUTION TO UNDERSTANDING OF CORRELATIVE ROLE OF COTYLEDON IN PEA (Pisum sativum L.)
CONTRIBUTION TO UNDERSTANDING OF CORRELATIVE ROLE OF COTYLEDON IN PEA (Pisum sativum L.) PŘÍSPĚVEK K POZNÁNÍ KORLAČNÍ FUNKCE DĚLOHY U HRACHU (Pisum sativum L.) Mikušová Z., Hradilík J. Ústav Biologie rostlin,
VíceZáklady molekulární biologie KBC/MBIOZ
Základy molekulární biologie KBC/MBIOZ Mária Čudejková 2. Transkripce genu a její regulace Transkripce genetické informace z DNA na RNA Transkripce dvou genů zachycená na snímku z elektronového mikroskopu.
VíceFYZIOLOGIE ROSTLIN. Přednášející: Doc. Ing. Václav Hejnák, Ph.D. Tel.: 224382514 E-mail: hejnak @af.czu.cz
FYZIOLOGIE ROSTLIN Přednášející: Doc. Ing. Václav Hejnák, Ph.D. Tel.: 224382514 E-mail: hejnak @af.czu.cz Studijní literatura: Hejnák,V., Zámečníková,B., Zámečník, J., Hnilička, F.: Fyziologie rostlin.
VíceKlonování DNA a fyzikální mapování genomu
Klonování DNA a fyzikální mapování genomu. Terminologie Klonování je proces tvorby klonů Klon je soubor identických buněk (příp. organismů) odvozených ze společného předka dělením (např. jedna bakteriální
Více3. Fytohormony a růstové regulátory I. auxiny, gibereliny a cytokininy
3. Fytohormony a růstové regulátory I. auxiny, gibereliny a cytokininy Co to jsou hormony? termín hormon poprvé použitý v medicíně před 100 lety, pochází z řečtiny ηορμονε = stimulovat (ale nezahrnuje
Více5. Příjem, asimilace a fyziologické dopady anorganického dusíku. 5. Příjem, asimilace a fyziologické dopady anorganického dusíku
5. Příjem, asimilace a fyziologické dopady anorganického dusíku Zdroje dusíku dostupné v půdě: Amonné ionty + Dusičnany = největší zdroj dusíku v půdě Organický dusík (aminokyseliny, aminy, ureidy) zpracování
Vícea) Primární struktura NK NUKLEOTIDY Monomerem NK jsou nukleotidy
1 Nukleové kyseliny Nukleové kyseliny (NK) sice tvoří malé procento hmotnosti buňky ale významem v kódování genetické informace a její expresí zcela nezbytným typem biopolymeru všech živých soustav a)
VíceÚloha protein-nekódujících transkriptů ve virulenci patogenních bakterií
Téma bakalářské práce: Úloha protein-nekódujících transkriptů ve virulenci patogenních bakterií Nové odvětví molekulární biologie se zabývá RNA molekulami, které se nepřekládají do proteinů, ale slouží
VíceMendelova genetika v příkladech. Transgenoze rostlin. Ing. Petra VESELÁ, Ústav lesnické botaniky, dendrologie a geobiocenologie LDF MENDELU Brno
Mendelova genetika v příkladech Transgenoze rostlin Ing. Petra VESELÁ, Ústav lesnické botaniky, dendrologie a geobiocenologie LDF MENDELU Brno Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem
Více9) Fotomorfogeneze RVR. Schäfer E, Nagy F (eds) (2006) Photomorphogenesis in Plants and Bacteria, 3rd ed., Springer
2015 9) Fotomorfogeneze a) Vlastnosti a lokalizace fytochromů b) Reakce rostlin zprostředkované fytochromy c) Ekologické funkce fytochromů d) Buněčný a molekulární mechanismus funkce fytochromů 1 Briggs
VíceAUTOTROFNÍ A HETEROTROFNÍ VÝŽIVA ROSTLIN, VODNÍ REŽIM ROSTLIN, RŮST A POHYB ROSTLIN
Otázka: Výživa rostlin, vodní režim rostlin, růst a pohyb rostlin Předmět: Biologie Přidal(a): Cougee AUTOTROFNÍ A HETEROTROFNÍ VÝŽIVA ROSTLIN, VODNÍ REŽIM ROSTLIN, RŮST A POHYB ROSTLIN 1. autotrofní způsob
VíceBUNĚČ ORGANISMŮ KLÍČOVÁ SLOVA:
BUNĚČ ĚČNÁ STAVBA ŽIVÝCH ORGANISMŮ KLÍČOVÁ SLOVA: Prokaryota, eukaryota, viry, bakterie, živočišná buňka, rostlinná buňka, organely buněčné jádro, cytoplazma, plazmatická membrána, buněčná stěna, ribozom,
VíceGenetika zvířat - MENDELU
Genetika zvířat DNA - primární struktura Několik experimentů ve 40. a 50. letech 20. století poskytla důkaz, že genetický materiál je tvořen jedním ze dvou typů nukleových kyselin: DNA nebo RNA. DNA je
VíceDNA TECHNIKY IDENTIFIKACE ŽIVOČIŠNÝCH DRUHŮ V KRMIVU A POTRAVINÁCH. Michaela Nesvadbová
DNA TECHNIKY IDENTIFIKACE ŽIVOČIŠNÝCH DRUHŮ V KRMIVU A POTRAVINÁCH Michaela Nesvadbová Význam identifikace živočišných druhů v krmivu a potravinách povinností každého výrobce je řádně a pravdivě označit
VíceTéma: FYTOHORMONY. Santner et al Praktikum fyziologie rostlin
Téma: FYTOHORMONY Santner et al. 2009 Praktikum fyziologie rostlin Teoretický úvod: FYTOHORMONY Rostliny se vyvíjejí jako strukturovaný, organicky vyvážený a funkčně koordinovaný celek. Vývoj rostlin je
Více6. Buňky a rostlina. Mají rostliny kmenové buňky?
6. Buňky a rostlina Mají rostliny kmenové buňky? Biotechnologické využití pluripotence rostlinných buněk: buněčné a tkáňové kultury rostlin in vitro, vegetativní množení rostlin Komunikace mezi buňkami
VíceAminokyseliny R CH COO. R = postranní etzec
Aminokyseliny Z biologických systém bylo izolováno nkolik stovek aminokyselin. které jsou rozšíené obecn, jiné jsou jen v uritých druzích nebo dokonce jen v jednom organismu. ejdležitjších z nich je 20,
VíceDIAGNOSTICKÝ KIT PRO DETEKCI MINIMÁLNÍ REZIDUÁLNÍ CHOROBY U KOLOREKTÁLNÍHO KARCINOMU
Úvod IntellMed, s.r.o., Václavské náměstí 820/41, 110 00 Praha 1 DIAGNOSTICKÝ KIT PRO DETEKCI MINIMÁLNÍ REZIDUÁLNÍ CHOROBY U KOLOREKTÁLNÍHO KARCINOMU Jednou z nejvhodnějších metod pro detekci minimální
Více"Učení nás bude více bavit aneb moderní výuka oboru lesnictví prostřednictvím ICT ". Základy genetiky, základní pojmy
"Učení nás bude více bavit aneb moderní výuka oboru lesnictví prostřednictvím ICT ". Základy genetiky, základní pojmy 1/75 Genetika = věda o dědičnosti Studuje biologickou informaci. Organizmy uchovávají,
VíceRostlinné hormony brasinosteroidy a jejich úloha ve vývoji a růstu rostlin
SFZR 1 2016 Rostlinné hormony brasinosteroidy a jejich úloha ve vývoji a růstu rostlin Hayat S, Ahmad A (2011) Brassinosteroids: a class of plant hormone. Springer, Berlin 2 Vývoj organismu regulují signály
VíceVysoká škola báská Technická univerzita Ostrava Institut geoinformatiky. Analýza dojíždní z dotazníkového šetení v MSK. Semestrální projekt
Vysoká škola báská Technická univerzita Ostrava Institut geoinformatiky Analýza dojíždní z dotazníkového šetení v MSK Semestrální projekt 18.1.2007 GN 262 Barbora Hejlková 1 OBSAH OBSAH...2 ZADÁNÍ...3
VíceSpráva obsahu ízené dokumentace v aplikaci SPM Vema
Správa obsahu ízené dokumentace v aplikaci SPM Vema Jaroslav Šmarda, smarda@vema.cz Vema, a. s., www.vema.cz Abstrakt Spolenost Vema patí mezi pední dodavatele informaních systém v eské a Slovenské republice.
VícePOPIS TESTOVACÍHO PROSTEDÍ 1 ZÁLOŽKA PARSER
POPIS TESTOVACÍHO PROSTEDÍ Testovací prostedí je navrženo jako tízáložková aplikace, každá záložka obsahuje logicky související funkce. Testovací prostedí obsahuje následující ti záložky: Analýza Gramatiky
Více11. ONTOGENEZE I: VEGETATIVNÍ FÁZE, FOTOMORFOGENEZE
Ontogeneze je vývoj jedince. Ontogenetické změny, kterými rostlina prochází od svého zrodu přes dospívání, reprodukci až k stárnutí a odumírání, se uskutečňují s pomocí základních regulačních mechanismů
VíceHORMONÁLNÍ SOUSTAVA PEHLED HOMONÁLNÍCH ŽLÁZ
HORMONÁLNÍ SOUSTAVA vyjmenuje základní orgány hormonální soustavy urí polohu hormonálních žláz v tle uvede píklady hormon a urí jejich význam pro tlo zhodnotí dležitost hormonální soustavy uvede píklady
VíceInovace studia molekulární a buněčné biologie reg. č. CZ.1.07/2.2.00/
I n v e s t i c e d o r o z v o j e v z d ě l á v á n í Inovace studia molekulární a buněčné biologie reg. č. CZ.1.07/2.2.00/07.0354 Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním
VíceMolekulární biotechnologie č.12. Využití poznatků molekulární biotechnologie. Transgenní rostliny.
Molekulární biotechnologie č.12 Využití poznatků molekulární biotechnologie. Transgenní rostliny. Transgenní organismy Transgenní organismus: Organismus, jehož genom byl geneticky modifikován cizorodou
VíceExprese genetického kódu Centrální dogma molekulární biologie DNA RNA proteinu transkripce DNA mrna translace proteosyntéza
Exprese genetického kódu Centrální dogma molekulární biologie - genetická informace v DNA -> RNA -> primárního řetězce proteinu 1) transkripce - přepis z DNA do mrna 2) translace - přeložení z kódu nukleových
VíceSignalizace a komunikace. Rostlinná cytologie - signalizace, Katedra experimentální biologie rostlin PřF UK
Signalizace a komunikace Annu. Rev. Plant Biol. 2008.59:67-88 Development, 117 (1993), pp. 149 162 Meristémy trvale dělivá pletiva Periklinální dělení Antiklinální dělení http://www.mun.ca/biology/desmid/brian/biol3530/devo_07/ch07f05.jpg
VíceExprese genetické informace
Exprese genetické informace Stavební kameny nukleových kyselin Nukleotidy = báze + cukr + fosfát BÁZE FOSFÁT Nukleosid = báze + cukr CUKR Báze Cyklické sloučeniny obsahující dusík puriny nebo pyrimidiny
VíceTeoretický úvod: MINERÁLNÍ VÝŽIVA. Praktikum fyziologie rostlin
Teoretický úvod: MINERÁLNÍ VÝŽIVA Praktikum fyziologie rostlin 1 Teoretický úvod: MINERÁLNÍ VÝŽIVA Vedle prvk, které tvoí organické látky C, H a O funkní struktury rostlin obsahují adu dalších prvk, které
Více19.b - Metabolismus nukleových kyselin a proteosyntéza
19.b - Metabolismus nukleových kyselin a proteosyntéza Proteosyntéza vyžaduje především zajištění primární struktury. Informace je uložena v DNA (ev. RNA u některých virů) trvalá forma. Forma uskladnění
VíceDusík. - nejdůležitější minerální živina (2-5% SH)
Dusík - nejdůležitější minerální živina (2-5% SH) - dostupnost dusíku ovlivňuje: - produkci biomasy a její distribuci - ontogenetický vývoj - hormonální rovnováhu (cytokininy, ABA) - rychlost fotosyntézy
VíceDIAGNOSTICKÝ KIT PRO DETEKCI MINIMÁLNÍ REZIDUÁLNÍ CHOROBY U KARCINOMU PANKREATU
Úvod IntellMed, s.r.o., Václavské náměstí 820/41, 110 00 Praha 1 DIAGNOSTICKÝ KIT PRO DETEKCI MINIMÁLNÍ REZIDUÁLNÍ CHOROBY U KARCINOMU PANKREATU Jednou z nejvhodnějších metod pro detekci minimální reziduální
VíceKlonování gen a genové inženýrství
Klonování gen a genové inženýrství Genové inženýrství užite né termíny Rekombinantní DNA = DNA, ve které se nachází geny nejmén ze dvou zdroj, asto ze dvou zných druh organism Biotechnologie = manipulace
VíceBUŇKA ZÁKLADNÍ JEDNOTKA ORGANISMŮ
BUŇKA ZÁKLADNÍ JEDNOTKA ORGANISMŮ SPOLEČNÉ ZNAKY ŽIVÉHO - schopnost získávat energii z živin pro své životní potřeby - síla aktivně odpovídat na změny prostředí - možnost růstu, diferenciace a reprodukce
VíceDOPRAVNÍ INŽENÝRSTVÍ
VYSOKÉ UENÍ TECHNICKÉ V BRN FAKULTA STAVEBNÍ ING. MARTIN SMLÝ DOPRAVNÍ INŽENÝRSTVÍ MODUL 1 DOPRAVNÍ A PEPRAVNÍ PRZKUMY STUDIJNÍ OPORY PRO STUDIJNÍ PROGRAMY S KOMBINOVANOU FORMOU STUDIA Dopravní inženýrství
VíceMBR ) Reprodukce rostlin. a) Indukce kvetení. b) Vývoj květu - stručná morfologie. c) Genetická a molekulární analýza vývoje květu
2015 2) Reprodukce rostlin 1 a) Indukce kvetení b) Vývoj květu - stručná morfologie c) Genetická a molekulární analýza vývoje květu Životní cyklus rostliny 2 3 a) Indukce kvetení Indukce kvetení přeprogramování
VíceIvana Gardiánová Katedra genetiky a šlechtní. RST a VÝVOJ
Ivana Gardiánová Katedra genetiky a šlechtní RST a VÝVOJ Rst je projevem postihujícím zmny kvantitativního charakteru, jehož základem je množení a zvtšování bunk, tkání, orgán tla, což se navenek projeví
VíceChemie nukleotidů a nukleových kyselin. Centrální dogma molekulární biologie (existují vyjímky)
Chemie nukleotidů a nukleových kyselin Centrální dogma molekulární biologie (existují vyjímky) NH 2 N N báze O N N -O P O - O H 2 C H H O H H cukr OH OH nukleosid nukleotid Nukleosidy vznikají buď syntézou
VíceEfektivní hodnota proudu a nap tí
Peter Žilavý: Efektivní hodnota proudu a naptí Efektivní hodnota proudu a naptí Peter Žilavý Katedra didaktiky fyziky MFF K Praha Abstrakt Píspvek experimentáln objasuje pojem efektivní hodnota stídavého
VíceSítání dopravy na silnici II/432 ul. Hulínská Osvoboditel v Kromíži
Sítání dopravy na silnici II/432 ul. Hulínská Osvoboditel v Kromíži O B S A H : A. ÚVOD Strana 2 B. PÍPRAVA A PROVEDENÍ PRZKUM 1. Rozdlení území na dopravní oblasti 2 2. Metoda smrového przkumu 3 3. Uzávry
VíceInovace studia molekulární a buněčné biologie
Inovace studia molekulární a buněčné biologie I n v e s t i c e d o r o z v o j e v z d ě l á v á n í reg. č. CZ.1.07/2.2.00/07.0354 Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním
VíceBakteriální transpozony
Bakteriální transpozony Transpozon = sekvence DNA schopná transpozice, tj. přemístění z jednoho místa v genomu do jiného místa Transpozice = proces přemístění transpozonu Transponáza (transpozáza) = enzym
Více1. Metodika. Protokol č. F1-4 Metodika: Srovnávací analýza efektivity přípravy rekombinantního proteinu ve fermentoru
Protokol č.: F1-4 Datum: 20.12.2010 Metodika: analýza efektivity přípravy výběr z výsledků ze zkušebních provozů výroby antigenů. Vypracoval: Ing. Václav Filištein, Mgr. Tereza Chrudimská, Spolupracující
VíceBakalářské práce. Magisterské práce. PhD práce
Bakalářské práce Magisterské práce PhD práce Témata bakalářských prací na školní rok 2015-2016 1 Název Funkční analýza jaderných proteinů fosforylovaných pomocí mitogenaktivovaných proteinkináz. Školitel
VíceVyužití DNA markerů ve studiu fylogeneze rostlin
Mendelova genetika v příkladech Využití DNA markerů ve studiu fylogeneze rostlin Ing. Petra VESELÁ Ústav lesnické botaniky, dendrologie a geobiocenologie LDF MENDELU Brno Tento projekt je spolufinancován
VíceNa em se podílí? Umožuje napíklad pohyb, mnit výrazy oblieje, zadržovat stolici, psát i vykonávat rzné druhy manuální práce.
SVALOVÁ SOUSTAVA Jedním ze základních projev života je pohyb, který je umožnn rznými zpsoby. U lovka ho realizují ve spolupráci s oprnou a nervovou soustavou svaly. Svaly však nezajišují lovku pouze pohyb
VíceINTELIGENTNÍ KULTIVACE ROSTLIN
Grow Light 300 INTELIGENTNÍ KULTIVACE ROSTLIN Lightdrop Grow Light je unikátní osvětlovací LED systém s možností regulace spektrálního složení a intenzity světla umožňující indukci intenzivního růstu a
VíceNukleové kyseliny Replikace Transkripce, RNA processing Translace
ukleové kyseliny Replikace Transkripce, RA processing Translace Prokaryotická X eukaryotická buňka Hlavní rozdíl organizace genetického materiálu (u prokaryot není ohraničen) Život závisí na schopnosti
VíceLékařská chemie a biochemie modelový vstupní test ke zkoušce
Lékařská chemie a biochemie modelový vstupní test ke zkoušce 1. Máte pufr připravený smísením 150 ml CH3COOH o c = 0,2 mol/l a 100 ml CH3COONa o c = 0,25 mol/l. Jaké bude ph pufru, pokud přidáme 10 ml
VíceStavba dřeva. Základy cytologie. přednáška
Základy cytologie přednáška Buňka definice, charakteristika strana 2 2 Buňky základní strukturální a funkční jednotky živých organismů Základní charakteristiky buněk rozmanitost (diverzita) - např. rostlinná
VíceProjekt realizovaný na SPŠ Nové Město nad Metují
Projekt realizovaný na SPŠ Nové Město nad Metují s finanční podporou v Operačním programu Vzdělávání pro konkurenceschopnost Královéhradeckého kraje Modul 02 Přírodovědné předměty Hana Gajdušková 1 Viry
VíceINTELIGENTNÍ KULTIVACE ROSTLIN
Grow Light 300 INTELIGENTNÍ KULTIVACE ROSTLIN Lightdrop Grow Light je unikátní osvětlovací LED systém s možností regulace spektrálního složení a intenzity světla umožňující indukci intenzivního růstu a
VíceStanovení požadavk protismykových vlastností vozovek s ohledem na nehodovost
VUT Brno Fakulta stavební Studentská vdecká a odborná innost Akademický rok 2005/2006 Stanovení požadavk protismykových vlastností vozovek s ohledem na nehodovost Jméno a píjmení studenta : Roník, obor
VíceROLE ETYLENU PŘI KULTIVACI ČESNEKU V PODMÍNKÁCH IN VITRO VITRO
ROLE ETYLENU PŘI KULTIVACI ČESNEKU V PODMÍNKÁCH IN VITRO ROLE ETYLENU PŘI KULTIVACI ČESNEKU V PODMÍNKÁCH IN VITRO Fišerová, H., 1 Spálovský, M., 1 Staňková, Z., 1 Kozák, V., 1 Křižan, B., 2 Havel, L. 1
VíceBi8240 GENETIKA ROSTLIN
Bi8240 GENETIKA ROSTLIN Prezentace 02 Reprodukční vývoj Indukce kvetení doc. RNDr. Jana Řepková, CSc. repkova@sci.muni.cz 1. Indukce kvetení a tvorba květů 2. Tvorba reprodukčních orgánů a gamet 3. Opylení,
VíceIzolace nukleových kyselin
Izolace nukleových kyselin Požadavky na izolaci nukleových kyselin V nativním stavu z přirozeného materiálu v dostatečném množství požadované čistotě. Nukleové kyseliny je třeba zbavit všech látek, které
VíceBílkoviny a rostlinná buňka
Bílkoviny a rostlinná buňka Bílkoviny Rostliny --- kontinuální diferenciace vytváření orgánů: - mitotická dělení -zvětšování buněk a tvorba buněčné stěny syntéza bílkovin --- fotosyntéza syntéza bílkovin
VíceMOLEKULÁRNÍ BIOLOGIE. 2. Polymerázová řetězová reakce (PCR)
MOLEKULÁRNÍ BIOLOGIE 2. Polymerázová řetězová reakce (PCR) Náplň praktik 1. Izolace DNA z buněk bukální sliznice - izolační kit MACHEREY-NAGEL 2. PCR polymerázová řetězová reakce (templát gdna) 3. Restrikční
Více1) Úloha světla a fytochromů ve vývoji a růstu rostlin
S 2018 1) Úloha světla a fytochromů ve vývoji a růstu rostlin a) Vlastnosti a lokalizace fytochromů b) eakce rostlin zprostředkované fytochromy c) Ekologické funkce fytochromů d) Buněčný a molekulární
VíceDOPRAVNÍ INŽENÝRSTVÍ
VYSOKÉ UENÍ TECHNICKÉ V BRN FAKULTA STAVEBNÍ ING. MARTIN SMLÝ DOPRAVNÍ INŽENÝRSTVÍ MODUL 4 ÍZENÉ ÚROVOVÉ KIŽOVATKY ÁST 1 STUDIJNÍ OPORY PRO STUDIJNÍ PROGRAMY S KOMBINOVANOU FORMOU STUDIA Dopravní inženýrství
VíceRST A VÝVOJ OVOCNÝCH DEVIN
RST A VÝVOJ OVOCNÝCH DEVIN Životní ili vková období ovocné deviny Vyklíením semene zaíná ovocná devina nový životní cyklus, prochází životními ili vkovými obdobími, a to obdobím rstu, obdobím plodnosti
Víceasté otázky a odpov di k zákonu. 406/2000 Sb.
MPO Energetická úinnost asté otázky a odpovdi k zákonu. 406/2000 Sb. Stránka. 1 z 6 Ministerstvo prmyslu a obchodu asté otázky a odpovdi k zákonu. 406/2000 Sb. Publikováno: 23.2.2009 Autor: odbor 05200
Více