Výzkumníci z centra CEITEC Masarykovy univerzity popsali gen, který pomáhá rostlinám odolávat horku, suchu a stresu, který tyto podmínky vyvolávají. Objev by mohl přispět ke šlechtění nových odrůd zemědělských plodin.
Agronom Vladimír Šorma upozorňuje, že nadzemní část kukuřice letos dorostla jen do čtvrtiny obvyklé velikosti. Drobné jsou také kořeny. „Měly by být dvakrát až třikrát větší,“ zdůraznil. Kvůli horku a suchu očekává špatnou úrodu. Kukuřice bude sotva dost pro ustájené krávy, míní.
Možnosti, jak i za sucha sklízet větší klasy, zkoumají vědci v brněnské laboratoři CEITECu. „Experiment pomáhá odhalit, jak rostliny přežívají, nebo naopak nepřežívají stres vyvolaný suchem,“ vysvětlila vědkyně Alesia Melnikova.
Klíčovou roli mají kořeny
Odolnost rostlin dle výzkumníků nezajišťuje jediný proces. Na reakci na sucho či vysoké teploty se podílejí stovky genů a dalších molekul. Klíčovou roli přitom hrají kořeny. Ty podle vedoucího výzkumu Jana Hejátka neustále zkoumají své okolí. Zjišťují, kde se nachází voda a živiny, ale také rozpoznávají zhoršující se podmínky. Získané informace následně ovlivňují růst rostliny a prostřednictvím hormonů se přenášejí i do jejích dalších částí.
Základní funkcí kořenů je ukotvení a příjem vody a živin. Nejde však pouze o pasivní zásobovací systém. „Dokážou velmi citlivě reagovat nejen na dostupnost vody a živin, ale také na mechanické překážky nebo zvýšenou koncentraci soli v půdě,“ sdělil Hejátko.
Podle podmínek pak rostlina rozhoduje například o tom, kde vytvoří nové postranní kořeny nebo jak rychle bude celý kořenový systém růst. Přestože se nemůže přesunout na jiné místo, dokáže změnit způsob, jakým využívá dostupnou energii.
Protein podporuje tvorbu antioxidantů
Hejátkův tým v nejnovější studii popsal roli proteinu označovaného jako DIR13. „Prováděli jsme řadu molekulárních analýz, při nichž jsme zjišťovali reakce různých genů na hormonální regulaci. Během této práce jsme zjistili, že existují geny aktivované specifickými rostlinnými hormony, takzvanými cytokininy,“ vysvětlil vedoucí výzkumu.
Vědci dle něj zjistili, že protein kódovaný jedním z těchto genů podporuje tvorbu lignanů, tedy přírodních látek známých například ze lněných semínek nebo sezamu. V rostlinách působí jako antioxidanty a chrání buňky před poškozením. „Jsou to velmi důležité látky, které rostlina využívá jako signální molekuly. Umožňují regulovat růst kořene v závislosti na různých typech stresu,“ přiblížil Hejátko.
Na snímku je sledovaný protein zvýrazněný červeně. Vědci zjistili, že čím více ho rostlina má, tím lépe nepříznivé podmínky zvládá.
Odolnější rostliny by mohly být k dispozici do šesti let
Pokud rostlina vytváří tento protein ve větší míře, může její kořenový systém prospívat i v horších podmínkách. „Důsledkem je změna architektury kořenového systému, která má zásadní význam pro odolnost rostliny vůči suchu. Zároveň ji chrání před reaktivními formami kyslíku, které mohou být ve zvýšeném množství škodlivé,“ vysvětlil Hejátko.
Objev přispívá k lepšímu pochopení toho, jak rostliny přizpůsobují svůj růst nepříznivým podmínkám. Bez těchto poznatků by bylo obtížné cíleně šlechtit odolnější plodiny. „Věříme, že náš objev může umožnit vývoj plodin, které budou odolnější vůči suchu. Proto jsme podali patentovou přihlášku. Podařilo se nám získat patent v tuzemsku a v současnosti usilujeme o získání toho mezinárodního,“ uzavřel Hejátko. Doufá, že takové rostliny by mohly být k dispozici za pět až šest let.
