The evolution of auxin homeostasis mechanisms

Abstract

Evoluce mechanismů homeostáze auxinu Dizertační práce Roman Skokan, 2021 Abstrakt Linie streptofyt obsahuje vyšší rostliny (Embryophyta) a několik skupin primárně sladkovodních řas zvaných charofyti. Přestože fytohormon auxin je konzervovaným vývojovým regulátorem ve vyšších rostlinách, málo je známo o možných evolučních počátcích mechanismů odpovědi na auxin v charofytech. Zjistili jsme, že jeden z těchto mechanismů, tedy transport auxinu z buněk skrze proteiny z rodiny PIN, je velmi pravděpodobně hluboce konzervovanou vlastností streptofyt. Dále jsme studovali stupeň konzervace genových rodin známých rostlinných auxinových přenašečů v zelené linii (Viridiplantae). Objevili jsme hlubokou konzervaci některých z těchto rodin mimo vyšší rostliny. Dále jsme pomohli popsat jedinečné rozrůznění rodiny PIN ve skupině Charophyceae. Ve snaze objevit nativní funkci transportu auxinu v charofytech jsme objevili růstovou odpověď na externě aplikovaný auxin v řase Closterium, ačkoli snaha připravit stabilní mutantní linie v nativním PIN homologu stále probíhá. Celkově naše práce přinesla důležité poznatky o evoluci transportu a odpovědi na auxin ve streptofytech, přestože mnoho otázek zůstává stále nezodpovězených.

The evolution of auxin homeostasis mechanisms Ph.D. thesis Roman Skokan, 2021 Abstract The streptophyte lineage consists of land plants (embryophytes) and several groups of primarily freshwater green algae called charophytes. While the phytohormone auxin is a conserved regulator of land plant development, little has been known of the possible origins of auxin response mechanisms in charophytes. We found that one of these mechanisms, the cellular auxin efflux via the PIN family of transport proteins, is most likely a deeply conserved feature in streptophytes. Additionally, we investigated the state of conservation in the green lineage (Viridiplantae) of the gene families known to be involved in auxin transport in land plants. We revealed that some families are deeply conserved outside land plants, but not others. We also helped uncover a unique radiation within the PIN family in Charophyceae. Striving to uncover the native significance of auxin transport in charophytes, we discovered a growth response to exogenously-applied auxin in Closterium, though the effort to produce stable mutant lines in the native PIN homolog is still underway. Altogether, we brought important insights into the evolution of auxin transport and response in the streptophyte lineage, though many questions still remain.