Česko-americký tým popsal změny uspořádání vodivých pletiv, které před stovkami milionů let pomohly rostlinám zvládat sušší prostředí na pevnině. Poznatky z výzkumu mohou podle vědců v současnosti přispět k lepšímu šlechtění rostlin odolných vůči suchu. Studii vydal prestižní časopis Science.
Pravěké rostliny ničily embolie kvůli suchu. Čeští botanikové zjistili, jak se s problémem vypořádaly
Vodivá pletiva podle odborníků mimo jiné zajišťují zásobování nadzemních částí rostlin vodou. Pokud je ale rostlina vystavena suchu, šíří se pletivem embolie – podobná té, která zabíjí lidi. Vzduchové bubliny tok vody nevratně přeruší a začne vysychání, které rostlinu zabíjí.
„První suchozemské rostliny, které se z vody dostaly na břeh, byly velmi malého vzrůstu a přežívaly jen v bezprostřední blízkosti vody. Asi před 400 miliony let se ale jejich vzrůst začal zvyšovat, vznikaly rozmanitější formy a zároveň začaly osidlovat sušší stanovišťě. Zaujalo nás, že zatímco první cévnaté rostliny soustředily svá vodivá pletiva ve válci uprostřed stonku, skoro žádné žijící rostliny si toto uspořádání neudržely,“ uvedl k počátkům výzkumu vedoucí autor studie Martin Bouda.
Právě tento fakt byl podle vědce klíčem k rozluštění evoluční kapitoly.
Zkamenělý kmen stromové kapradiny Dernbachia brasiliensis z doby před 250 až 300 miliony let. Vodivé pletivo je zvýrazněné modře
Bouda, který působí v Botanickém ústavu Akademie věd, s Craigem Brodersenem z Yaleovy univerzity a dalšími americkými vědci zkoumal uspořádání vodivých pletiv žijících i vyhynulých rostlin reprezentujících více než 400 milionů let evoluce.
Ze zkamenělin zjistili, že rostliny začaly uzpůsobovat svá vlákna krátce poté, co se na pevnině vyskytly větší druhy, a různost uspořádání vodivých pletiv přetrvala dodnes.
Adaptační zbraň proti změně klimatu
Tým pak podle Boudy pomocí simulací šíření embolie potvrdil, že období sucha přežívají spíše rostliny, které mají vodivá pletiva uspořádaná do úzkých vláken.
„Pokud jsou cévice shluklé pohromadě, poskytují jejich stěny četná spojení, a tedy spoustu nezávislých příležitostí pro šíření embolie. V úzkém vlákně jsou cévice seřazeny jedna za druhou, takže embolie musí překonávat každou jednotlivou stěnu mezi nimi. Je tedy mnohem vyšší pravděpodobnost, že se někde zastaví a rostlina přežije,“ vysvětlil botanik.
Uzpůsobení pletiv tak bylo jedním ze zásadních faktorů, které umožnily liniím zvětšujících se rostlin šíření dále od vodních zdrojů.
Výsledky výzkumu mohou být přínosem při současném šlechtění plodin odolných vůči suchu. Vyšších výnosů bylo podle expertů u řady plodin dosaženo za cenu snížení jejich odolnosti. V období změny klimatu však může být odolnost vůči suchu stejně důležitá jako výnos.
„Když teď lépe rozumíme tomu, jak jsou vodivá pletiva uspořádána a jak to ovlivňuje schopnost rostliny snášet sucho, můžeme na to uspořádání zacílit šlechtitelské programy. To znamená, můžeme se pokusit vytvořit lepší cévní systém rostlin,“ uvedl Brodersen.