Kadmium je toxický těžký kov, který se přirozeně vyskytuje v zemské kůře. Jeho akumulace v půdě, včetně půdy zemědělské, je důsledkem různých antropogenních aktivit, např. průmyslových procesů a dopravy. Epidemiologické studie ukázaly souvislost mezi chronickou expozicí kadmiu a nádorovými onemocněními, i když příslušné mechanismy nebyly dosud detailně vyjasněny. Jelikož kadmium není považováno za genotoxický karcinogen, jeho karcinogenní působení je pravděpodobně realizováno prostřednictvím epigenetických změn, tj. změn struktury příslušných oblastí chromatinu. U rostlin, jakožto nepohyblivých organismů, se epigenetické regulace v odpovědi na různé druhy stresů významně uplatňují. Jako důsledek expozice kademnatým iontům byly popsány změny v methylaci DNA např. u Arabidopsis thaliana, mořské řasy Posidonia oceanica a řeřichy, a v rýži byly detekovány změny v hladinách dlouhých nekódujících RNA, což svědčí o zapojení posttranskripčních regulací do odpovědi na tento typ stresu. V teoretické části bakalářské práce budou popsány epigenetické regulace a jejich zapojení do komplexní odpovědi rostlin na různé druhy stresů, a mechanismus, jakým se rostliny vyrovnávají s přítomností těžkých kovů v kultivačním médiu/půdě. Cílem praktické části práce bude porovnat reakci rostlin A. thaliana kontrolních a vystavených působení epigeneticky aktivní látky na přítomnost kadmia. Student/ka bude kultivovat v podmínkách hydroponie klíční rostliny Arabidopsis thaliana na médiu kontrolním, médiu s přídavkem kademnatých iontů nebo epigeneticky aktivní látky zebularinu nebo zebularinu i kadmia. V jednotlivých skupinách rostlin budou analyzovány růstové parametry a obsah intracelulárního kadmia a fytochelatinů. Literatura: Vaillant I, Paszkowski J. Role of histone and DNA methylation in gene regulation. Curr Opin Plant Biol (2007), 10: 1-6. Verbsky ML, Richards EJ. Chromatin remodelling in plants. Curr Opin Plant Biol (2001), 4: 494-500. Tariq M, Paszkowski J. DNA and histone methylation in plants. Trends Genet (2004), 20: 244-251. Baubec T, Pecinka A, Rozhon W, Mittelsten Scheid O. Effective, homogeneous and transient interference with cytosine methylation in plant genomic DNA by zebularine. Plant J (2009), 57: 542-554. Probst AV, Mittelsten Scheid O. Stress-induced structural changes in plant chromatin. Curr Opin Plant Biol (2015), 27:8-16. Waalkes MP. Cadmium carcinogenesis in review. J Inorg Biochem (2000), 79: 241-244. Wang B, Li Y et al. Cadmium and its epigenetic effects. Curr Med Chem (2012), 19: 2611-2620. Howden R, Goldsbrough PB et al. Cadmium-sensitive, cad1 mutants of Arabidopsis thaliana are phytochelatin deficient. Plant Physiol (1995), 107: 1059-1066. Lux A, Martinka M et al. Root response to cadmium in the rhizosppehe: a review. J Exp Bot (2011), 62: 21-37. Fojta M, Fojtova M et al. Electrochemical monitoring of phytochelatin accumulation in Nicotiana tabacum cells exposed to sub-cytotoxic and cytotoxic levels of cadmium. Anal Chim Acta (2006), 558: 171-178.