Češi objevili nový způsob, jak hormony řídí vývoj rostlinných orgánů

Naši biologové objevili dosud neznámý mechanismus řídící vývoj stonků a kořenů, které rostliny vytvářejí náhradou za zničené části svého těla. Vědci zjistili, jak se vzájemně ovlivňují hormony auxin a cytokininy, jež rozhodují o osudu nově vznikajících orgánů. Výsledky jsou vědecky velmi cenné. V budoucnu by navíc mohly pomoci například při šlechtění plodin, které lépe zakořeňují nebo rychleji obnovují růst po poškození. Rostliny mají mimořádné regenerační schopnosti. Většina živočichů si nedokáže vytvořit novou část těla jako náhradu za ztracenou. Rostliny však takto regenerují běžně: keře seříznuté těsně nad zemí obvykle snadno obrazí, ustřižené větvičky mnoha dřevin bez problémů zakořeňují. Vývoj rostlinných orgánů řídí především dva typy hormonů: cytokininy (skupina několika látek s podobnými účinky) a auxin. Je-li v buňkách výrazně více auxinu než cytokininů, vznikají kořeny. Při převaze cytokininů vyrůstají naopak stonky s listy. Hormony tedy působí společně a vzájemně se ovlivňují. Podstata jejich ovlivňování ale zůstávala dosud neznámá. Objasnit se ji rozhodli vědci z Masarykovy univerzity, Ústavu experimentální botaniky Akademie věd České republiky (ÚEB AV ČR) a Biofyzikálního ústavu AV ČR. Pro výzkum použili hlavně stonky ze semenáčků huseníčku. Při pěstování na živném médiu, do nějž přidávali různá množství auxinu a cytokininů, na nich sledovali tvorbu nových orgánů. Dlouhá série experimentů vedla k zásadním objevům. Předně se ukázalo, že oba typy hormonů nejsou rovnocenní partneři. Tvorbu nových orgánů dokáže nastartovat jedině auxin. Cytokininy ovšem určují, jaký druh orgánu se nakonec vyvine. A činí tak způsobem, který Češi popsali jako první na světě: cytokininy mění proudění auxinu tělem rostliny. Toky auxinu jsou ve vývoji rostlin klíčové. Speciální bílkoviny přenášejí auxin přesně určenými směry z buňky do buňky. Zjednodušeně řečeno, vznikají tak oblasti s různými hladinami auxinu, kde se buňky vyvíjejí odlišně, a výsledkem je celý složitě uspořádaný orgán. Cílem působení cytokininů jsou bílkovinné přenašeče auxinu. Cytokininy regulují aktivitu příslušných genů, a tím počet molekul přenašečů a následně proudění auxinu. Výsledky publikoval prestižní časopis Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA (zkráceně PNAS). Hlavní autoři článku jsou z týmu doktora Hejátka na Masarykově univerzitě. Významný byl také podíl vědců z ÚEB. Vedoucí jejich skupiny docentka Eva Zažímalová, říká: „Naším nejdůležitějším příspěvkem bylo sledování rychlosti příjmu a výdeje auxinu buňkami tabáku. Pokud jsme před měřením nechali na buňky několik hodin působit cytokinin, hromadilo se v nich podstatně více auxinu. Získali jsme tak rozhodující důkaz, že cytokininy skutečně mění jeho toky – zde konkrétně zpomalují jeho přenos ven z buňky.“ Poznatky českých badatelů jsou nyní hodnotné především vědecky. V budoucnu však mohou mít také velký praktický dopad. „Mohly by například vést k cílenému šlechtění okrasných rostlin a zemědělských plodin, které budou lépe zakořeňovat nebo rychleji regenerovat po poškození nepříznivými vlivy, jako je mráz či sucho,“ domnívá se docentka Zažímalová. Výzkum rostlinných hormonů v ÚEB: S jejich studiem má ústav dlouholeté zkušenosti. Již v 80. letech minulého století organizoval mezinárodní konference o tomto tématu. Rostlinné hormony dnes v ústavu zkoumají tři laboratoře. Laboratoř hormonálních regulací u rostlin, kterou vede docentka Zažímalová, se zaměřuje na molekulární pochody spojené s působením auxinu a s metabolismem cytokininů. Tým patří ke světové špičce ve výzkumu toků auxinu mezi buňkami. Jeho zatím nejdůležitější práce, publikovaná v roce 2006, byla citována dalšími vědci již téměř stokrát. Doktor Jan Petrášek za ni navíc získal Medaili I. stupně Ministerstva školství, mládeže a tělovýchovy. Docentka Eva Zažímalová je nyní koordinátorkou centra základního výzkumu REMOROST. Projekt studuje, jak je řízen vývoj rostlinných buněk, hlavně na úrovni hormonů a příslušných regulačních bílkovin. V centru je sdruženo šest vědeckých institucí. ÚEB také pořádá konferenci Auxins and Cytokinins in Plant Development o úloze auxinů a cytokininů ve vývoji rostlin. Její třetí ročník se uskuteční letos v červenci, očekává se účast asi 200 expertů z celého světa.