Brněnští botanici s britskými kolegy objevili při výzkumu rostlinného genomu překvapivý jev. Na základě předchozích studií očekávali, že velikost genomu, která ovlivňuje růst rostlin i jejich výskyt, se bude zvětšovat od rovníku k pólům. Výzkum ale ukázal, že takto jednoduše to platí jen na jižní polokouli. Čerpali z existujících databází, prováděli i nová měření. Studie, o které informovala Masarykova univerzita, nakonec zahrnula přes šestnáct tisíc druhů kvetoucích rostlin.
„Náš výzkum ukázal, že zatímco na jižní polokouli se velikost genomu rostlin zvětšuje ve směru od rovníku k pólu, na severní polokouli se zvětšuje jen k mírnému klimatickému pásu a dále na sever opět klesá. Největší velikosti genomu jsou pak mezi 40. a 50. rovnoběžkou,“ shrnul výsledky Petr Bureš z Ústavu botaniky a zoologie Přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity.
„Do tohoto pásu spadají například oblasti od jižní Evropy po Českou republiku nebo území mezi New Yorkem a Kanadou v Severní Americe,“ přiblížil člen výzkumného týmu František Zedek.
Zásadní důsledky
Pokud nějaký druh zvětší svůj genom, zvětší se také objem buněk a často i orgánů. Například má větší pyl či semena, což může komplikovat opylování nebo rozšiřování. Bude také mít větší dýchací orgány, takzvané průduchy, což sníží efektivitu fotosyntézy a zvýší vodní ztráty. S rostoucí velikostí genomu se také prodlužuje doba trvání buněčného dělení.
Tým vypracoval celosvětovou mapu velikosti genomu, nedávno ji publikoval v časopise New Phytologist. Rozdílný trend velikosti genomů na severní a jižní polokouli může být dán tím, že na severní polokouli zasahuje rostlinami obyvatelná souš daleko za polární kruh. Rostliny se tam musí vypořádat s mnohem nižšími teplotami než ty obývající kontinenty jižní polokoule.
Nízké teploty na severu zpomalují buněčné dělení, což by v kombinaci s velkým genomem bylo nepřijatelné. K dalším faktorům patří výživnost půdy, délka vegetační sezony nebo UV záření.
Rostliny, které zaujímají velké areály, tedy jsou více geograficky rozšířené, nemají podle studie velké genomy. Podporuje to dřívější hypotézu, že druhy s velkými genomy jsou znevýhodněny ve většině prostředí a často patří mezi druhy ohrožené.
Velikost genomu lze zjistit sekvenováním, ale také snadněji a rychleji měřením fluorescence buněčných jader na průtokovém cytometru. Cytometrická laboratoř brněnského ústavu je vybavená osmi průtokovými cytometry, což je v mezinárodním srovnání mimořádná „flotila“.
