Rostlinné hormony jsou látky s malou molekulovou hmotností ale velkým významem v regulaci vývojových procesů rostlin. Přítomnost buněčné stěny je jednou z klíčových charakteristik rostlinných buněk.
Rostlinné hormony cytokininy byly v posledních letech identifikovány jako důležité regulátory iniciující buněčnou diferenciaci rostlin, nicméně mechanizmus těchto regulací je stále neznámý. Naše současné výsledky ukazují, že cytokininy regulují buněčnou diferenciaci prostřednictvím iniciace tvorby sekundární buněčné stěny spojené s biosyntézou ligninu. Dále jsme zjistili, že cytokininy úzce interagují s dalším rostlinným hormonem etylénem a to jak na úrovni biosyntézy, tak na úrovni přenosu hormonálních signálů. Zjistili jsme také, že nejen cytokininy, ale i etylén je schopen indukovat buněčnou diferenciaci v apikálním meristému kořene. Další naše předběžná zjištění ukazují na to, že cytokininy kontrolují expresi i dalších důležitých regulátorů složení a mechanických vlastností buněčné stěny, genů pro tzv. DIRIGENT (DIR) proteiny a EXPANSINY (EXP). DIR proteiny regulují složení buněčné stěny prostřednictvím kontroly biosyntézy lignanů a ligninu. EXP umožňují změnu elasticity buněčné stěny v závislosti na pH a ovlivňují tak dlouživý růst rostlin.
V rámci projektu budeme studovat vliv cytokininů a etylénu na expresi vybraných členů z rodiny DIR a EXP genů. Budeme studovat roli obou hormonů v kontrole složení a biomechanických vlastností buněčné stěny zejména v tzv. transientní zóně apikálního meristému kořene Arabidopsis thaliana a význam těchto regulací v kontrole růstu kořene. Dále budeme studovat význam regulace biosyntézy etylénu prostřednictvím cytokininů a roli meziproduktů etylénové biosyntézy i dalších hormonů (např. auxinu) v regulaci metabolismu buněčné stěny. Konečně budeme analyzovat roli DIR a EXP proteinů v hormonálních regulacích růstu kořene. Pro výše uvedené analýzy budeme využívat pokročilé zobrazovací, biochemické a molekulárně biologické techniky, které byly z větší části etablovány na řešitelském pracovišti. Ve spolupráci se partnerským pracovištěm (laboratoř Elliota Meyerowize, Caltech, Pasadena, USA) pak budou v rámci projektu uplatněny další pokročilé techniky umožňující studovat biomechanické vlastnosti buněčných stěn a jejich dynamiku, zejména z oblasti zobrazování in vivo a matematického modelování.

Sustainable Development Goals

Masaryk University is committed to the UN Sustainable Development Goals, which aim to improve the conditions and quality of life on our planet by 2030.

Publications