The role of strigolactone in the interaction of endophytes with Arabidopsis thaliana

Arabidopsis thaliana jest roślinnym organizmem modelowym wykorzystywanym na szeroką skalę w badaniach fizjologicznych i biochemicznych roślin. Wykorzystywane w badaniach mutanty max1 oraz max4-1 posiadają nieaktywny szlak syntezy strigolaktonu (SL). SL jest hormonem roślinnym, który odpowiada za inhibicję rozgałęziania pędów, rozwój korzeni bocznych oraz nawiązywanie interakcji roślin z mikroorganizmami takimi jak grzyby mykoryzowe i grzybowe endofity. W pracy użyto szczep Mucor racemosus wyizolowany z A. arenosa z terenu hałd cynkowo-ołowiowych. Endofit ten nawiązywał interakcje z A. thaliana. Celem niniejszej pracy magisterskiej było określenie roli jaką pełni SL w interakcji wybranych endofitów z A. thaliana. Pomiary świeżej masy roślin inokulowanych endofitami wykazały, że brak ekspresji SL u roślin max1 i max4-1 zmniejsza pozytywny efekt interakcji. Mutanty roślinne cechowała mniejsza masa w porównaniu z roślinami typu dzikiego (WT). Badania ekspresji genów ERF1, PDF1.2 oraz PR2 odpowiedzialnych za utrzymywanie odporności roślin wykazały, że obecność endofitów wywoływała zmiany w aktywności badanych genów. Wzorzec ekspresji genów u mutantów roślinnych nie syntetyzujących SL był odmienny niż u roślin typu dzikiego. Fakt ten sugeruje, że badany fitohormon stanowi czynnik determinujący charakter relacji roślin z grzybami. Badania stopnia kolonizacji korzeni roślin oraz fluorescencji chlorofilu mutantów max1 i max4-1 w interakcji z M. racemosus nie wykazały statystycznie istotnych różnic w porównaniu z roślinami WT inokulowanymi endofitem. W porównaniu do P. indica, M. racemosus mocniej oddziaływał na A. thaliana co przejawiało się gwałtownymi zmianami poziomu ekspresji genów odpornościowych.

Arabidopsis thaliana is a plant model organism that is widely used in studies on the physiology and biochemistry of plants. The max1 and max4-1 plants have inactive strigolactone (SL) synthesis pathway. SL is a plant's hormone responsible for inhibition of shoots branching, lateral root development and establishment of the interaction of plants with microorganisms such as mycorrhizal fungi and fungal endophytes. In the dissertation a strain of Mucor racemosus isolated from A. arenosa growing on Zn-Pb industrial wastes was used. This endophyte is able to establish interaction with A. thaliana.The aim of this thesis was to determine the role of SL in the interaction between selected endophyte and A. thaliana. Measurements of the fresh weight of the plants inoculated with the endohytes demonstrated that absence of the SL expression in max1 and max4-1 plants reduces the positive effect of interaction. Plant mutants had lower weight as compared to the wild type (WT). The study of ERF1, PDF1.2 and PR2 gene expression, that is responsible for maintaining the resistance of plants, have shown that the presence of endophytes caused changes in the activity of the tested genes. The pattern of gene expression in plant mutants that did not synthesize SL was different than that of wild-type plants. This suggests that tested phytohormone is an important factor in determining the nature of the relationship of plants with fungi. Research on degrees of plant roots colonization and chlorophyll fluorescence of max1 and max4-1 mutants in interaction with M. racemosus have shown no statistically significant differences compared to WT plants inoculated with endophyte. M. racemosus compared to P. indica, appears to affect A. thaliana more firmly, which was manifested by changes in the level of expression of resistance genes.