Belgičtí, čeští a britští vědci významně přispěli k pochopení toho, jak se vyvíjejí cévní svazky v kořenech. Prokázali, že klíčovou roli v tomto složitém procesu hrají interakce mezi rostlinnými hormony cytokininy a proteiny, které regulují jejich koncentraci v buňkách. Získané poznatky mohou v budoucnu pomoci například při šlechtění plodin odolnějších vůči suchu. Na výzkumu se podíleli odborníci z Laboratoře růstových regulátorů, společného pracoviště Ústavu experimentální botaniky Akademie věd ČR a Univerzity Palackého v Olomouci. Výsledky práce mezinárodního týmu vědců zveřejnil prestižní časopis Nature Plants.
Kořeny ušité na míru
Vědci zjistili, že pro správný vývoj cévních svazků jsou podstatné určité regulační bílkoviny (proteiny) ovlivňující aktivitu genů pro enzymy, jež produkují nebo odbourávají rostlinné hormony cytokininy.
„Precizně vyladěné hladiny cytokininů pak v různých částech vznikajícího cévního svazku určují jeho anatomickou strukturu,“ upřesňuje Ondřej Novák, podle nějž jsou právě kořeny rostlin výborným objektem pro studium vývojové biologie.
Znalost mechanismů, jež řídí vývoj cévních svazků v kořenech, může podle něj mít v budoucnu i praktické využití. „Úpravami příslušných genů by bylo možné získat plodiny s kořenovým systémem ‚ušitým na míru‘ požadavkům pěstitelů. Nové odrůdy by díky tomu například lépe vzdorovaly suchu, protože by dokázaly čerpat z půdy více vody, nebo by efektivněji získávaly minerální živiny,“ dodává vědec.
Nové dílky do skládačky
Cévní svazky probíhají středem kořene po celé jeho délce a skládají se ze tří částí. Dřevo (xylém) dopravuje vodu s minerálními živinami z kořenů do stonku a listů. Lýko (floém) transportuje hlavně cukry a další organické látky. Mezi těmito dvěma částmi se u mladých kořenů nachází prokambium, jehož buňky se později začnou dělit a produkovat nové buňky dřeva i lýka. Všechny složky cévních svazků se musí vyvíjet na správném místě a ve správný čas. Biologové již znají některé „hráče“, kteří se na tomto procesu podílejí. V pomyslné skládance však stále chybí mnoho dílků. Cílem nové studie bylo některé z nich doplnit. Vědci vyšli z toho, že pro vývoj cévních svazků jsou důležité rostlinné hormony cytokininy a také proteiny TMO5 a LHW. Oba proteiny patří mezi transkripční faktory, což znamená, že řídí aktivitu vybraných genů. Výzkum se proto zaměřil na hledání genů, které mají spojitost s cytokininy a zároveň jsou regulovány dvojicí TMO5/LHW.
Rozsáhlá analýza odhalila dva geny pro enzymy zapojené do metabolismu cytokininů. Jeden se podílí na jejich syntéze, zatímco druhý je odbourává. Každý přitom pracuje v jiné části cévního svazku.
„Kombinovali jsme různé experimentální přístupy, které umožnily mapovat aktivitu identifikovaných molekulárních hráčů na úrovni jediné buňky,“ uvádí Federica Brunoni z olomouckého týmu.
„Konkrétně naše laboratoř přispěla k prokázání toho, že změna aktivit regulačních genů ovlivňuje obsah cytokininů ve špičce kořene, kde se buňky intenzivně dělí. Prokázáno bylo také to, že korektní zapínání a vypínání těchto molekulárních modulů je nezbytné pro správné formování rostlinného pletiva,“ doplňuje Federica Brunoni.
