Use of biochemical methods in the study of plant metabolism with emphasis on the defense system

Abstract

(In Czech) Rostliny, jako sesilní organismy, se nemohou vyhnout působení abiotických a biotických stresových faktorů. Z těchto důvodů se v rostlinách vyvinuly komplexní a sofistikované mechanismy obrany. V zemědělství se k ochraně rostlin používají pesticidy, které ale mohou mít nežádoucí vedlejší účinky, a proto se pozornost obrací na přípravky biologické ochrany rostlin. Jedním z takových prostředků je Pythium oligandrum, půdní oomyceta, která pozitivně působí na rostliny v několika úrovních. Jednak vylučuje elicitiny, které stimulují obranné odpovědi a připravují rostlinu na případnou infekci (tzv. priming efekt), jednak sekretuje tryptamin, prekurzor auxinu, čímž podporuje růst rostliny. Kromě toho je P. oligandrum schopné mykoparazitismu vůči různým patogenům nebo antibiózy, přičemž také úspěšně soutěží s ostatními mikrooganismy o živiny a prostor. Klíčovým výzkumným tématem této práce byla analýza biochemických vlastností jedenácti izolátů P. oligandrum a jejich vliv na metabolismus rostlin. Naše výsledky ukázaly, že i blízce příbuzné izoláty P. oligandrum se významně liší v obsahu sloučenin sekretovaných do média, včetně proteinů, aminokyselin, tryptaminu a hydrolytických enzymů schopných degradovat buněčné stěny (endo-β-1,3-glukanasa, chitinasa a celulasa), exoglykosidasy, proteasy a...

As sessile organisms, plants cannot avoid being exposed to various biotic and abiotic stress factors. To defend themselves plants have developed complex and sophisticated defense mechanisms. In agriculture, pesticides are used for plant protection, but they can have undesirable side effects, and therefore attention is being paid to biological control agents. One such agent is Pythium oligandrum, a soil oomycete that has a positive effect on plants at several levels. On the one hand, it secretes elicitins, which stimulate defensive responses and prepare the plant for possible infection (i.e., priming effect), and on the other hand, it produces tryptamine, a precursor of auxin, thus supporting the plant's growth. Furthermore, P. oligandrum directly acts as pathogen mycoparasite or evokes antibiosis, or competition for nutrients and space with other microorganisms. The key research topic of this thesis was the analysis of the biochemical properties of eleven Pythium strains and their impact on plant metabolism. Our results showed that even closely related P. oligandrum strains significantly differ in the content of compounds secreted into the medium, including proteins, amino acids, tryptamine, and hydrolytic enzymes capable of degrading cell walls (endo-β-1,3-glucanase, chitinase, and cellulase),...