Popsat princip rychlé reakce buněk rostlinných kořenů na hormon auxin se pokouší tým z Univerzity Karlovy (UK). Tým využil nový přístup k měření takzvaného membránového potenciálu buněk v kořenech. Vědci použili speciální mikroskop, který živou rostlinu příliš nenaruší. Studii o výzkumu, který přinesl nové poznatky o hormonu auxin, zveřejnil prestižní časopis Nature Plants.
Čeští vědci zkoumají, jak se rostliny orientují pomocí gravitace
Hormon auxin je součástí všech vyšších rostlin. Podílí se na mnoha procesech formování rostlinného těla. Klíčový je pro růstové pohyby, kterými rostlina reaguje na nějaký podnět – například u slunečnic otáčejících se za sluncem jde o takzvaný heliotropismus.
Tým Matyáše Fendrycha z Přírodovědecké fakulty Univerzity Karlovy zkoumá růsty kořenů a analyzuje především základní druh tropismu, a to gravitropismus – to, jak se kořen rostliny orientuje vůči gravitačnímu poli země. „Gravitace je to první, v čem se rostoucí kořen rostliny orientuje v případě, že nemá k dispozici jiné navigační klíče, jako je například voda,“ uvedl Fendrych.
Rostliny mají orgán, kterým vnímají gravitaci
Centrem pro vnímání gravitace je podle vědců kořenová čepička, která je na špičce kořene. Reakce na gravitaci je ale v kořenu na jiném místě. Pro to, aby rostlina správně reagovala, musí být tato místa informačně propojena. Propojení zajišťuje právě auxin. Pokud špička zaznamená změnu směru gravitace, vyšle auxinový signál na spodní stranu kořene, který tamním buňkám „sdělí“, že mají přestat růst a kořen tím může změnit směr svého růstu.
Odborníci v současnosti znají podstatu „klasické“ odpovědi buněk na auxin. Poté, co se hormon naváže na receptor, se spustí molekulární procesy, což vede k přepsání některých genů a reakci buňky. Tato reakce zabere minimálně pět minut.
Přitom podle odborníků existují i velmi rychlé odpovědi na auxin, které trvají nižší desítky vteřin. U nich je však zatím neznámý molekulární mechanismus i jejich význam pro gravitropismus kořenů. „Reakce buněk na auxin dokáže být nečekaně rychlá, což není v souladu s tím, jak chápeme auxinovou signální dráhu,“ uvedl Fendrych. „Přesně tento problém se náš tým pokouší rozlousknout a náš nový článek nás přibližuje k pochopení mechanismu rychlé odpovědi na auxin,“ dodal.
Vědci vyšli z pozorování rostlinných fyziologů, která ukazovala, že přítomnost auxinu mění rozložení elektrického náboje na obou stranách buněčné membrány. Ten ovlivňuje metabolické i signální děje buňky. „Doposud ale nikdo nezačal zjišťovat, proč se to vlastně děje a jaký význam má depolarizace pro gravitropismus kořene,“ uvedl Fendrych.
Dřív se k měření potenciálu využívaly elektrody, nyní vědci ukázali, že to lze řešit pomocí mikroskopu. „To je takový metodický přínos, že jsme schopní rostliny pozorovat, aniž bychom je příliš stresovali a příliš do nich zasahovali,“ podotkl Fendrych. Studie podle něj přinesla i další posun v poznání auxinu. „Je důležitý pro spoustu věcí. My jsme zde jeden jeho efekt rozklíčovali a popsali jsme, že právě membránová depolarizace, jakožto efekt způsobený auxinem, je důležitá pro gravitropismus kořenů,“ doplnil.
Na studii kromě Fendrychovy laboratoře pracovali vědci z Vysoké školy chemicko-technologické v Praze či University of Tasmania. Výzkumná práce Matyáše Fendrycha je podpořena prestižním juniorským grantem Evropské výzkumné rady. Vědec ho získal v roce 2018.