Modifikace chromatinu a malé regulační RNA v souvislosti s intergenerační a transgenerační stresovou pamětí rostlin: experimenty na rostlinách vystavených suchu

Abstract

Voda je nezbytná pro mnoho životně důležitých procesů a při jejím nedostatku jsou rostliny stresovány. Pokud rostliny stres suchem přežijí, mohou být na následná období sucha lépe přizpůsobeny. Toto přizpůsobení je definováno jako stresová paměť, která se udrží po určitou dobu po zažití stresu, a může být přenášeno i do potomstva, které je pak na nepříznivé podmínky lépe adaptováno. V tom případě se jedná o tzv. inter- nebo transgenerační paměť, která je zřejmě zprostředkována pomocí modifikací chromatinu nebo nekódujícími RNA. V této práci jsem shrnul a diskutuji původní studie zabývající se molekulární podstatou tohoto jevu u suchem stresovaných rostlin, zejména s ohledem na různé metodické aspekty. Je zřejmé, že způsoby, jakými jsou chromatinové modifikace udržovány napříč generacemi, jsou komplexní. Informací k tomuto tématu je ale v současnosti málo, týkají se téměř výhradně pouze metylace DNA, jsou neúplné a rozporné. Do budoucna bude pro pochopení tohoto tématu třeba nejenom vylepšit metody analýzy epigenetických modifikací (a věnovat se i histonovým modifikacím), ale i zlepšit celkový design experimentů (hodnocené generace pěstované v stresových/kontrolních podmínkách, ověření sucha, počet opakování) a cíleně se věnovat i analýze faktorů, které stresovou paměť rostlin mohou ovlivnit...

Water is important for many vital processes, and a lack of water in plants causes drought stress. In case plants survive drought, they can be better adapted for subsequent drought periods. This is defined as stress memory, which will last for a certain period after the stress ended, and can even be transmitted to offspring to help it deal with stressful environment. In such case it is called an inter- or transgenerational stress memory and is probably mediated by chromatin modifications or non-coding RNAs. In this thesis, I collected and discussed original papers dealing with the molecular basis of this phenomenon in drought-stressed plants, focusing mostly on various methodical aspects. It is evident that the maintenance of chromatin modifications across generations is quite a complex process. Currently available information is still scarce, concerns mostly DNA methylation, is incomplete and conflicting. To better understand this topic in the future, the methods of analysis of these modifications need to be adjusted (and focus also on histone modifications), the general design of the experiments has to be improved (analysed generations subjected to stress/control conditions, drought verification, number of replicates) and some factors that can affect plant stress memory should be purposefully...