Jagiellonian University Repository

Modulacja odpowiedzi roślin na UV pod wpływem światła widzialnego i cukrów

Modulacja odpowiedzi roślin na UV pod wpływem światła ...

Show full item record

dc.contributor.advisor Banaś, Agnieszka [SAP11019078] pl
dc.contributor.advisor Gabryś, Halina [SAP11007886] pl
dc.contributor.author Zgłobicki, Piotr [SAP14014542] pl
dc.date.accessioned 2019-11-14T08:16:44Z
dc.date.available 2019-11-14T08:16:44Z
dc.date.submitted 2019-09-27 pl
dc.identifier.uri https://ruj.uj.edu.pl/xmlui/handle/item/87134
dc.language pol pl
dc.rights Copyright *
dc.rights.uri http://ruj.uj.edu.pl/4dspace/License/copyright/licencja_copyright.pdf *
dc.title Modulacja odpowiedzi roślin na UV pod wpływem światła widzialnego i cukrów pl
dc.title.alternative Modulation of plant responses to UV by blue light and sugar signalling pl
dc.type Thesis pl
dc.place Kraków pl
dc.description.physical 125 pl
dc.description.additional Bibliogr. s. 103-123 pl
dc.abstract.pl Promieniowanie ultrafioletowe jest jedną ze składowych widma światła słonecznego i ważnym czynnikiem stresowym szczególnie dla organizmów fotoautotroficznych. Ochrona przed jego szkodliwym działaniem zachodzi na wielu różnych poziomach: unikania ekspozycji, pochłaniania promieniowania i, jeśli powyższe zawiodą, naprawy powstających uszkodzeń. Rośliny używają licznych mechanizmów fotoprotekcyjnych, sterowanych przez receptory światła. Wiele z nich, jak na przykład ruchy chloroplastów, jest modulowanych przez zależne od cukrów ścieżki sygnałowe. W roślinnych szlakach sygnału pochodzącego od cukrów kluczową rolę pełni glukoza, której receptorem jest heksokinaza. Receptor sacharozy pozostaje nieznany, jednak istnieją dowody, że jest ona odbierana jako odrębny sygnał. Celem tej pracy było zbadanie roli światła widzialnego oraz cukrów w ochronie roślin przed skutkami promieniowania UV. Pierwszym etapem było określenie wpływu sterowanych światłem niebieskim ruchów organelli komórkowych zawierających DNA - jąder komórkowych i chloroplastów na unikanie ekspozycji na UV. Badanie przeprowadzono na Arabidopsis thaliana typu dzikiego oraz mutantach z zaburzonym ruchem organelli. Liście roślin naświetlano lub zaciemniano warunkując określone położenie chloroplastów i jąder komórkowych, a następnie poddawano działaniu UV (2,5 kJ·m-2). Poziom dimerów pirymidynowych w DNA izolowanym z różnych frakcji subkomórkowych oznaczano metodą ELISA z użyciem specyficznych przeciwciał. W dalszej części analizowano wpływ cukrów dodanych do pożywki na kolejne poziomy ochrony Arabidopsis przed UV. Badano rośliny hodowane in vitro na podłożach z różnymi stężeniami glukozy i sacharozy oraz odpowiadającymi im osmotycznie stężeniami mannitolu, a także na pożywce kontrolnej bez dodatkowych składników. Wysokosprawna chromatografia cieczowa (HPLC) posłużyła do zmierzenia poziomu związków pochłaniających UV i przeciwutleniaczy. Następnie określano poziomy dimerów pirymidynowych w DNA bezpośrednio po naświetleniu UV (2,5 kJ·m-2) oraz naprawę tych dimerów w roślinach przeniesionych do różnych warunków świetlnych. Stosując technikę PCR w czasie rzeczywistym zmierzono poziom transkryptów genów zaangażowanych w różne szlaki naprawy DNA. Określono także wydajność fotosyntetyczną roślin rosnących na różnych podłożach po naświetleniu UV używając metody fluorymetrycznej. Dodatkowo prowadzono obserwacje wpływu cukrów w pożywce na przeżywanie, wzrost i rozwój roślin traktowanych różnymi dawkami UV (2,5 kJ·m-2, 28 kJ·m-2). W wyniku przeprowadzonych badań nie stwierdzono ochrony przed uszkodzeniami wywoływanymi UV w genomie chloroplastowym i jądrowym dzięki sterowanym światłem niebieskim ruchom organelli. Zaobserwowano wzrost przeżywalności po naświetlaniu dużą dawką UV (28 kJ·m-2) roślin hodowanych na sacharozie lub glukozie. Wzrost ten jest skorelowany z mniejszym spadkiem wydajności fotosyntetycznej oraz z niższym poziomem uszkodzeń w DNA. Efekt ten nie jest związany z różnicami w naprawie DNA, ponieważ jej poziom nie zależał od cukrów. Prawdopodobnie wynikał on ze zmniejszonej penetracji promieniowania w głąb tkanki dzięki zwiększonej ilości polifenolowych związków absorbujących UV. Wśród nich największy wzrost obserwowano w przypadku kemferytyny i jabłczanu sinapoilu w roślinach rosnących na pożywce z wysokim stężeniem glukozy. Przeciwną tendencję stwierdzono w przypadku odpowiedzialnych za redukcję wolnych rodników związków poliprenowych, takich jak tokoferole czy plastochromanol-8, których poziom był niższy w roślinach hodowanych na badanych cukrach. Stwierdzono wpływ cukrów (sacharozy i glukozy) w medium hodowlanym na poziom transkryptów niektórych genów uczestniczących w naprawie błędnie sparowanych nukleotydów, naprawie przez wycięcie nukleotydów, a także markerów jądrowych proliferujących komórek (PCNA) i gyrazy DNA. Ostatnim etapem badań było sprawdzenie długoterminowych efektów dodatku do pożywki cukrów na wzrost i rozwój roślin po naświetlaniu UV. Przy niskich dawkach UV (2,5 kJ·m-2) zaobserwowano przyspieszone kwitnienie roślin na pożywce z sacharozą. Efekt ten nie był obserwowany ani przy traktowaniu UV roślin rosnących na innych podłożach, ani dla roślin rosnących na podłożu z sacharozą nie naświetlonych. Efekt przyśpieszonego kwitnienia nie był jednak zależny od receptora UV-B - UVR8, gdyż nie obserwowano różnic między roślinami typu dzikiego a mutantem uvr8. Uzyskane wyniki świadczą o ważnej roli sygnału pochodzącego od cukrów w ochronie roślin przed UV. Wykazano, że dodatek cukrów do pożywki zwiększa przeżywalność roślin po stresie UV i moduluje procesy rozwojowe. Cukry wpływają m.in. na poziom ekspresji genów zaangażowanych w naprawę DNA i produkcję związków absorbujących UV. pl
dc.abstract.en Ultraviolet radiation is a part of the solar radiation spectrum and an important stressor for photosynthetic organisms. There are several levels of protection from detrimental UV effects: avoidance, absorption and repair of occurring damage. Plants have numerous photoprotective mechanisms, controlled by photoreceptors. Many of them, like chloroplast movements, are modulated by sugar dependent signalling pathways. In the sugar signalling network in plants the central role is played by glucose and its receptor - hexokinase. Sucrose receptor remains unknown, although it appears that it is perceived as a distinct signal. The aim of this study was to determine the role of visible light and different sugars in the modulation of plant UV-protection mechanisms. The role of blue light triggered organelle movements in avoiding UV exposure has been tested in wild type Arabidopsis and chloroplast movement mutants. Plant leaves were blue light illuminated to position the organelles and subsequently UV-irradiated (2.5 kJ·m-2). Pyrimidine dimer levels in DNA isolated from cellular fractions: nuclei and chloroplasts were measured by ELISA. In the next part of the study, the influence of sugars in growth medium on Arabidopsis UV-protection has been checked. Plants were grown in vitro on media with various concentrations of glucose, sucrose or osmotically equivalent mannitol concentrations and a control medium with no additions. High-performance liquid chromatography (HPLC) served to measure UV-absorbing compounds and antioxidants level. The amount of pyrimidine dimers in DNA immediately after UV-irradiation (2.5 kJ·m-2) and after further incubation of plants in various light conditions has been checked. Using the fluorometric method, the maximum quantum yield of photosystem II was measured. In addition, the medium effect on plant growth and development after UV-treatment (2,5 kJ·m-2, 28 kJ·m-2) has been observed. No effect of chloroplast and nuclear movements on UV-induced DNA damage has been noticed. Sucrose and glucose increased survival of plants irradiated with high UV dose (28 kJ·m-2). This correlated with a smaller decrease in photosynthetic quantum yield and lower levels of pyrimidine dimers in DNA. The DNA damage repair rate was not sugar-dependent. Plants grown on media with sugar had higher levels of UV-absorbing phenolic compounds, especially of sinapoil malate and kaempferitin. Surprisingly, the levels of chloroplast antioxidants, such as tocopherols and plastochromanol-8 were significantly lower in plants grown on media with sugar. Sucrose and glucose affected the transcript level of some genes participating in nucleotide excision repair, mismatch repair, proliferating cell nuclear antigens (PCNA) and DNA gyrase. An interesting effect of UV on plants grown on medium with sucrose has been observed, as they showed an early flowering phenotype. It was not dependent on UV-B receptor, UVR8, as no difference was observed between wild type and uvr8 mutant plants. The obtained results prove the importance of sugar signalling in plant UV-protective mechanisms. Sugar addition to media was shown to increase plant survival rate after UV-irradiation and modulates developmental processes. Sugars influence DNA repair gene expression and UV-absorbing compounds biosynthesis. pl
dc.subject.pl arabidopsis pl
dc.subject.pl cukry pl
dc.subject.pl UV pl
dc.subject.pl światło niebieskie pl
dc.subject.en arabidopsis pl
dc.subject.en sugars pl
dc.subject.en UV pl
dc.subject.en blue light pl
dc.identifier.callnumber Dokt. 2019/194 pl
dc.contributor.institution Uniwersytet Jagielloński. Wydział Biochemii, Biofizyki i Biotechnologii. Zakład Biotechnologii Roślin pl
dc.contributor.reviewer Szarejko, Iwona pl
dc.contributor.reviewer Ślesak, Ireneusz pl
dc.affiliation Wydział Biochemii, Biofizyki i Biotechnologii : Zakład Biotechnologii Roślin pl
dc.rights.original OTHER; otwarte repozytorium; ostateczna wersja autorska (postprint); w momencie opublikowania; 0 pl
dc.identifier.project ROD UJ / OP pl


Files in this item

This item appears in the following Collection(s)

Copyright Except where otherwise noted, this item's license is described as Copyright