Molecular fight - Commonalities between pathogen and pollen tube cell-cell communication

Abstract

Krytosemenné rostliny nemají pohyblivé spermatické buňky pro oplodnění. K dosažení samičích gamet se u nich vyvinuly jednobuněčné polárně rostoucí pylové láčky, které pronikají do samičího zárodečného vaku a přenáší tam dvě spermatické buňky. To se velmi podobá průniku hyf hub do rostlinných buněk při infekci. V reakci na průnik se spustí rostlinná imunitní "mašinérie" zahrnující kyselinu salicylovou a ukládání kalózy, aby zabránila průniku hyf. Je zajímavé, jak pylové láčky přesvědčí a nalákají samičí reprodukční buňky, aby umožnily jejich průnik, a dokonce jim ukázaly cestu. Cílem této práce je systematicky prozkoumat mezibuněčnou komunikaci při rozmnožování rostlin (pylová láčka-blizna) a porovnat ji s mechanismy pronikání houbových hyf a ukázat tak společné i jedinečné atributy regulace mezi oběma systémy. Získané poznatky přispějí k lepšímu pochopení reprodukční biologie rostlin a naznačí molekulární nástroje pro boj s patogenovou infekcí v rostlinách a pomohou k využití symbiotické mikrobioty ke zlepšení kondice a odolnosti rostlin vůči stresu. Klíčová slova Rostlinná biologie, reprodukční biologie, mezibuněčná komunikace, proteiny, receptory, ligandy, oplození, molekulární biologie, buněčná biologie, fyziologie rostlin, patogeny, vnik patogenů, houbová hyfa, efektorem spuštěná imunita (ETI),...

Flowering plants possess no motile sperm cells for fertilization. To reach the female gametes, they have evolved a single cell polar extension termed a pollen tube that penetrate and delivers the two sperm cells in the female embryo sac. This closely resembles the fungal hyphae penetration of plant cells during fungal infection. In response, plant immune "machinery" releases an armor of molecules including salicylic acid and callose deposition to prevent hyphae penetration. How pollen tubes convince and lure female reproductive cells to allow penetration and even support the pollen tube journey is intriguing. The aim of this thesis is to systematically explore the known regulators of cell-cell communications in plant reproduction (pollen tube- stigma) and compare them with those mechanisms of fungal hyphae penetration to piece together a common theme as well as unique regulation between the two systems. The elaborate knowledge gathered will contribute to a better understanding of plant reproductive biology and provide molecular tools to combat pathogen infection in plants and advance the use of symbiotic microbiota to improve plant fitness and stress resilience. Key Words Plant reproduction, cell-cell communication, receptor proteins, ligand, fertilization, molecular biology, cell biology, plant...