Rostlinné hormony umí „uspat“ fotosyntézu. Vědci odhalili nový mechanismus ochrany listů

Vědci z Ústavu experimentální botaniky Akademie věd ČR, Přírodovědecké fakulty Univerzity Palackého a dalších institucí objevili nový způsob, jakým rostliny chrání svůj fotosyntetický aparát při dlouhodobém pobytu ve tmě. Klíčovou roli v tomto procesu hrají cytokininy, tedy rostlinné hormony, které podle nové studie dokážou přepnout fotosyntézu do jakéhosi „režimu spánku“.

Výsledky výzkumu publikoval prestižní odborný časopis New Phytologist.

Cytokininy chrání listy před poškozením

Cytokininy jsou známé tím, že zpomalují stárnutí rostlin, takzvanou senescenci. Tento efekt lze snadno pozorovat u oddělených listů ponechaných několik dní ve tmě. Bez působení hormonů rychle ztrácejí chlorofyl, žloutnou a odumírají. Po aplikaci cytokininů však proces stárnutí výrazně zpomalí. Vědci tentokrát zkoumali účinky cytokininu BAP a látky MTU, která byla vyvinuta v Laboratoři růstových regulátorů a dnes se využívá i v zemědělství ke zvýšení odolnosti a růstu plodin. „Aplikace obou cytokininů zpomalovala senescenci, odbourávání chlorofylu a pokles fotosyntetické funkce, což jsme očekávali. Překvapilo nás ale, že v počátečních fázích zatemnění fotosyntézu naopak snížily,“ vysvětluje Martina Špundová z Přírodovědecké fakulty Univerzity Palackého.

Fotosyntéza se přepne do „hibernace“

Podrobnější analýzy ukázaly, že snížení fotosyntézy neznamená poškození rostliny. Cytokininy podle vědců uvedou fotosyntetický aparát do zvláštního klidového režimu připomínajícího hibernaci nebo režim spánku u počítače. V tomto stavu sice fotosyntéza pracuje omezeně, ale chloroplasty zůstávají funkční a nedochází k jejich destrukci. Rostlina je tak připravena rychle obnovit plnou aktivitu po návratu světla. Významnou roli hraje také ochrana před vznikem reaktivních forem kyslíku, které mohou při náhlém přechodu ze tmy na světlo poškodit buňky.

Objev může pomoci při šlechtění odolnějších plodin

Součástí výzkumu bylo také sledování aktivity tisíců genů a několika tisíc proteinů. Vědci díky tomu identifikovali molekulární mechanismy, které se podílejí na přechodu fotosyntetického aparátu do klidového režimu. Důležitým zjištěním je také role proteinu fytochrom B, který rostlinám umožňuje vnímat červené světlo. Právě na něm jsou účinky cytokininů do značné míry závislé. „Naše poznatky mohou najít praktické využití při šlechtění nových odrůd plodin s výkonnější fotosyntézou nebo lepší odolností vůči náhlým změnám osvětlení,“ říká Ondřej Plíhal z Laboratoře růstových regulátorů. Výzkum by mohl přispět také k lepšímu pochopení reakcí rostlin na zastínění nebo další typy stresu, které budou s postupující klimatickou změnou stále významnější.*

Zdroj: AVČR