Exploring the evolutionary origins of auxin action in streptophyte green algae

Abstract

Exploring the evolutionary origins of auxin action in streptophyte green algae Mgr. Vojtěch Schmidt Abstract Auxin (indole-3-acetic acid, IAA) is a well-known plant hormone that regulates myriad aspects of plant growth and development. While the core molecular machinery of auxin action is conserved in land plants, the evolutionary origins of the hormonal role of IAA remain elusive. This thesis explores the extent of auxin action across streptophyte green algae (charophytes), the closest living relatives of land plants. We found that despite the absence of key biosynthetic components known from land plants, IAA is widely produced across charophytes. Metabolic analysis of applied IAA in selected charophytes did not show dedicated homeostatic metabolism akin to that in land plants. Instead, IAA was partially metabolized through decarboxylation, producing potentially cytotoxic downstream products. While only relatively high concentrations of applied IAA inhibited charophyte culture growth, lower doses elicited rapid physiological responses in the stonewort Chara braunii. Among the known molecular mechanisms of auxin action in land plants, the PIN-FORMED (PIN) family of auxin efflux carriers is the only one present in charophyte genomes. Our functional characterization of four charophyte PIN homologs in...

Výzkum evolučních počátků fungování auxinu ve streptofytních zelených řasách Mgr. Vojtěch Schmidt Abstrakt Auxin (kyselina indol-3-octová, IAA) je známý regulátor růstu a vývoje rostlin. Základní molekulární aparát auxinu je funkčně konzervován u suchozemských rostlin, evoluční původ mechanismů jeho účinku však zůstává nejasný. Tato práce zkoumá rozsah působení auxinu u streptofytních zelených řas (charofyt), nejbližších žijících příbuzných suchozemských rostlin. Zjistili jsme, že navzdory absenci klíčových biosyntetických enzymů známých ze suchozemských rostlin je kyselina indol-3-octová (IAA) u charofyt přítomna všudypřítomně. Metabolická analýza aplikované IAA u vybraných charofyt neodhalila specializovanou homeostatickou regulaci srovnatelnou s tou u suchozemských rostlin. Místo toho byla IAA částečně metabolizována dekarboxylací, čímž vznikaly produkty s potenciálně cytotoxickými účinky. Zatímco inhibice růstu kultur byla pozorována až při relativně vysokých koncentracích aplikované IAA, nižší dávky vyvolaly rychlé fyziologické odpovědi u parožnatky Chara braunii. Ačkoli rodina transportérů PIN-FORMED (PIN) je konzervována i u charofyt, funkční charakterizace čtyř charofytních homologů v heterologních systémech přinesla nekonzistentní výsledky, přesto však některé naznačují, že by se mohly podílet na...