Studentská vědecká konference

Rostliny musí během celého životního cyklu čelit nejrůznějším změnám prostředí (změny světla, teploty, množství vody, zasolení, napadení patogenem atd.). Sůl jako abiotický stresor negativně ovlivňuje růst rostlin a tím i jejich produktivitu. Byla popsána řada mechanismů, kterými se rostlina brání zasolení. V této práci se zabýváme halotropismem, což je zahýbání kořene z oblasti o vyšší koncentraci soli do oblasti s nižší koncentrací. Současné modely naznačují, že sůl indukuje produkci jedné ze signálních molekul, kterou je kyselina fosfatidová (PA). Ta vzniká hydrolýzou membránových fosfolipidů, na které se podílí fosfolipasa D (EC 3.1.4.4, PLD). U modelové rostliny Arabidopsis thaliana bylo popsáno dvanáct isoforem PLD lišících se primární strukturou (PX-PH PLD a C2-PLD) i biochemickými vlastnostmi. Konkrétní isoformy C2-PLD ani mechanismus, jakým by se tyto isoformy mohly účastnit halotropismu nejsou dosud známy. Cílem práce bylo najít nejvhodnější experimentální podmínky pro studium halotropismu kořene rostlin Arabidopsis thaliana divokého typu a homozygotních mutantních linií pldα, pldδ a pldζ. Nejvhodnějším uspořádáním bylo přesazení pětidenních semenáčků 1 cm nad rozhraní gelu obsahujícího 400 mM NaCl. 

Od roku 1966, kdy byly polychlorované bifenyly (PCB) poprvé popsány jako globálně rozšířené polutanty životního prostředí, jsou intenzivně studovány možnosti jejich odstranění. Bakteriální gen bphA kóduje první a klíčový enzym kometabolické degradace PCB bifenyl-2,3-dioxygenasu, zodpovědnou za aktivaci jinak persistentního aromatického kruhu. PCB vykazují strukturní analogii se sekundárními metabolity rostlin (SMR), jež jsou přirozenou součástí rhizosféry. Několik studií již poukázalo na to, že některé SMR mohou významně zvyšovat indukci genú bph v půdních bakteriích. Tato práce se zabývá konstrukcí biosenzorového kmene půdní bakterie Pseudomonas alcaliphila JAB1, umožňující určení míry indukce genu bphA látkami z řady SMR a napomoci tak objasnění interakcí v systému půdní bakterie-rostliny. Biosenzorový kmen JAB1 je připravován dvěma způsoby. První byl proveden zařazením reportérového genu egfp do chromozomu homologní rekombinací pomocí systému λ-Red. V druhém případě byl do bakterie elektroporací vpraven plasmid pro extrachromozomální koexpresi bphA a egfp. Takto připravené biosenzorové kmeny budou následně exponovány SMR a míra indukce genu bphA těmito sloučeninami bude určena fluorimetricky.

Kalosa, 1,3-β-glukan, je lineární polysacharid vyskytující se v buněčné stěně rostlin. Kalosa se v rostlině podílí na některých základních biologických procesech, jakým je například dělení buněk. Současně hraje roli v odpovědi rostliny na abiotický či biotický stres. I přes nezpochybnitelnou důležitost kalosy nebyla její akumulace dosud zcela prostudována. V této práci se zaměřujeme na akumulaci kalosy v závislosti na stáří rostliny Arabidopsis thaliana (huseníček rolní). Dále se věnujeme úloze, kterou mají fytohormon kyselina salicylová a enzym kalosasynthasa 12 v akumulaci kalosy závislé na stáří A. thaliana. Za tímto účelem používáme jak divoký typ, tak mutantní rostliny A. thaliana. Analyzujeme semenáčky pěstované za sterilních podmínek a také rostliny pěstované v zemině.

Slunečnice roční (Helianthus annuus L.) není jen zemědělskou rostlinou, ale je také často využívána v bioremediačních procesech. Zde se uplatňuje obzvlášť bohatost jejich sekundárních metabolitů, které se liší napříč různými kultivary. Právě přítomnost sekundárních metabolitů v okolí kořenů významně ovlivňuje bakteriální aktivitu a diverzitu v rhizosféře. Navýšení bakteriální aktivity může vyvolat žádoucí efekt odstranění xenogenních látek, které jsou strukturně podobné produkovaným rostlinným metabolitům. Cílem této práce je pomocí metagenomických nástrojů zmapovat změny ve struktuře bakteriálních společenstev v zemině při simulovaném rozpadu kořenů odlišných kultivarů Slunečnice roční. Vybráno bylo 9 odlišných kultivarů, které byly hydroponicky pěstovány do dosažení stáří 65 dní. Kořeny těchto rostlin byly podrobeny analýze sekundárních metabolitů pomocí hmotnostní spektrometrie. Dle výsledků složení kořenů byla s vybranými kultivary zahájena simulace rozpadu kořenů v laboratorních mikrokosmech se zeminou. Z mikrokosmů bude v průběhu experimentu odebráno několik odběrů v čase 0‑50 dní. Tyto odběry budou podrobeny izolaci totální DNA, amplifikaci genu pro 16S rRNA a charakterizaci pomocí molekulárních metod za účelem dosažení vytčených cílů.

Světové zemědělství v posledních dekádách reaguje na globální změny a geneticky modifikované plodiny získávají čím dál více na významu. Ovšem na evropském trhu stále panují obavy z jejich konzumace. Hlavním problémem zemědělských plodin jsou plísně, zasolení půdy a sucho. Rostliny jako ochranu před stresem syntetizují sekundární metabolity, které způsobují toxicitu a tím případné nebezpečí pro konzumenty. Rekombinantní produkcí osmoprotektivních a antifungálních proteinů, které aktivují rostlinný imunitní systém, se plodiny lépe připraví na stresové podmínky. Prokázáním, že transgenní rostliny jsou méně toxické po tom, co jsou vystaveny nepříznivým vnějším podmínkám, by mohlo vést k vyvrácení mnohých stereotypů. Jako modelová rostlina byl použit ječmen setý, který byl geneticky upraven pro nadprodukci proteinu osmotin a během pěstování byl vystaven plísni Fusarium a 200mM NaCl. Druhá linie ječmene nadprodukovala peptid limen a byla kultivována v přítomnosti spor plísně Fusarium. V rámci bakalářské práce byly testovány methanolové extrakty obou linií ječmene po vystavení rostlin stresu, a to na třech buněčných liniích HaCaT, HEK 293 a HDF2 v pěti různých koncentracích a pomocí fluorescenční metody byla zjištěna viabilita nenádorových buněk, respektive akutní toxicita extraktů.

V odpovědi na různé environmentální stresy zintenzivňují rostliny růst kořenových vlásků. Velmi dobře popsán je pozitvní efekt na kořenové vlásky při styku rostliny s rhizobakteriemi, které podporují růst rostlin. Doposud ovšem nebyl testován vliv patogenních bakterií na růst kořenových vlásků. V naší práci jsme použili modelový patosystém Arabidopsis thaliana x Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000 (P. syringae). Rostliny A. thaliana kultivované za sterilních podmínek jsme ošetřili suspensí obsahující  P. syringae. Takto ošetřené rostliny vykazují stimulaci růstu kořenových vlásků. Zjistili jsme, že ošetření dalšími bakteriemi, jako jsou E.coli a A. tumefaciens vyvolává též stimulaci růstu kořenových vlásků.  Rostliny na napadení patogeny reagují aktivací svého sofistikovaného imunitního systému, jehož významnou součástí jsou signální dráhy fytohormonů kyselin salicylové, jasmonové a etylénu. Zajímala nás role těchto drah při stimulaci kořenového vlášení. Ukázalo se, že dominantní roli v regulaci růstu kořenových vlásků má ethylen. Naše data ukazují, že nejen bakterie podporující růst mohou stimulovat kořenové vlášení, ale že se jedná o obecný fenomén spuštěný při interakci rostlin s bakteriemi.

Během života jsou rostliny vystaveny různým abiotickým stresům, nejčastěji to bývají nízké a vysoké teploty, osmotický stres, oxidační stres, salinita atd. Během abiotického stresu může docházet k denaturaci proteinů a značnému poškození membrán buněk pletiv rostliny. Ke zvýšení produktivity plodin za nepříznivých podmínek a k rozvoji šlechtění rostlin lze použít ochranné proteiny (např. dehydriny; DHN) jako diagnostické markery působení stresu. Jedná se o proteiny, které patří ke skupině LEA II (late embryogenesis abundant) proteinů, které se akumulují v pozdním stádiu embryogeneze.  Kombinaci dvou metod (Western blotu a 2D-DIGE) lze prokázat přítomnost DHN a kvantitativně vyhodnotit jejich obsah v pletivech zkoumaných rostlin. V daném experimentu se ověřoval vliv nízkých teplot nad bodem mrazu na vzorky ozimého ječmene odrůd Cenader a Luxor a vliv sucha na vzorky melounů odrůd Creamson sweet a Sugar baby. Zatím v průběhu experimentů bylo prokázáno, že podstatně více DHN u ječmene lze nalézt u rostlin, které byly vystaveny nízkým teplotám, než u těch, které se pěstovaly za běžných podmínek. V případě melounů nelze přesně stanovit závislost mezi hladinou DHN v kontrolách a po působení abiotického stresu.

Zemědělství je majoritním producentem plodin dnešní populace. Zvýšená poptávka vede k využívání velkého množství chemických pesticidů a dalších opatření, které vedou k narušování ekosystému. Jednou z možností alternativního řešení je využití endofytních bakterií jako metodu biologické kontroly. Vybrané bakteriální izoláty izolované z řepky, z listů a kořenů topolu a ze zeminy byly identifikovány pomocí hmotnostní spektrometrie MALDI – TOF. Obsahem práce bylo zjištění antifungální aktivity vůči vybraným mikromycétním houbám (Sclerotinium sclerotiorum, Trichoderma harzianum, Rhizoctonia solani, Sphaerodes simicola, Fusarium oxysporum) metodou duálního růstového testu. Další problematikou bylo ověření účinnosti antifungální aktivity endofytních izolátů proti rostlinnému patogenu Leptosphaeria maculans napadající čeleď Brassicaceae, které probíhalo měřením relativní fluorescence geneticky upraveného patogenu.

Cílem této práce bylo zavést metody pro vyhodnocení vlivu abiotického stresu na transgenní rostliny ječmene (Hordeum vulgare L.) a zejména jejich optimalizace pro robotické zpracování vzorků, která povede ke standardizovanému hodnocení transgenních rostlin. Konkrétně se pracovalo s rostlinami obsahující transgen osmotinu, což je protein, který hraje významnou roli v odolnosti rostlin vůči patogenům a abiotickému stresu. Metody byly zaměřené na optimalizaci a studium biochemických (obsah chlorofylu, proteinů a malondialdehydu) a antioxidačních (enzymová aktivita glutathion reduktasy a askorbát peroxidasy) charakteristik. Mladé rostliny ječmene byly vystaveny abiotickému stresu způsobeného zasolením, kdy byly po čtyři týdny zalévané roztokem soli o koncentraci 0 mM, 150 mM, 300 mM a 450 mM, a stresu suchem, při čemž část rostlin nebyla po dobu čtrnácti dní zalévaná.

Nukleasy jsou enzymy ze třídy hydrolas, které hydrolyticky štěpí fosfodiesterovou vazbu nukleových kyselin. Díky těmto vlastnostem byly u nukleas z různých druhů rostlin testovány a u některých i potvrzeny protinádorové účinky. Cílem této práce je najít a zjistit sekvenci genu kódujícího nukleasu v kořeni křenu selského (Armoracia rusticana), jakožto rostlině využívající se nejen v české tradiční medicíně. Pro získání sekvence genu kódujícího nukleasu byla nejprve využita metoda 3' RACE (Rapid Amplification of cDNA ends), která je založená na využití polyA sekvence na 3' konci mRNA, na kterou nasedá primer oligodT, a druhého genově specifického primeru. Využití této metody vedlo ke vzniku velkého množství produktů, proto byly následně navrženy genově specifické primery na konzervované sekvence, které byly objeveny při porovnání deseti nukleotidových sekvencí nukleas z rostlin z čeledi brukvovitých. Tyto nově navržené primery budou použity k amplifikaci části sekvence genu kódujícího zatím neznámou nukleasu.