Zahlavi

Spletitý svět rostlinných hormonů se rozkryl v Praze

Spletitý svět rostlinných hormonů se rozkryl v Praze

Mon Jul 09 12:48:00 CEST 2018

Hormony regulují důležité životní pochody nejen u živočichů, ale ještě větší roli hrají ve vývoji, růstu a nejrůznějších fyziologických pochodech rostlin. Nejnovější poznatky z výzkumu rostlinných hormonů si ve dnech od 1. do 5. července 2018 v Praze vyměňovalo více než 200 vědců z 27 zemí světa, kteří přijeli na konferenci Auxins and Cytokinins in Plant Development (Auxiny a cytokininy ve vývoji rostlin).

Konferenci nazvanou po dvou klíčových typech rostlinných hormonů – auxinu a cytokininu – pořádá už podesáté Ústav experimentální botaniky AV ČR, záštitu nad akcí převzali předsedkyně AV ČR Eva Zažímalová, uznávaná odbornice na rostlinné hormony, a ředitel pořádající instituce dr. Martin Vágner.


Předsedkyně Akademie věd ČR Eva Zažímalová při zahájení konference

Začátky výzkumů rostlinných hormonů
Čeští vědci patří ve výzkumu rostlinných hormonů neboli fytohormonů k nejlepším na světě a o jejich výborné mezinárodní pověsti svědčí i účast mnoha renomovaných zahraničních odborníků na konferenci.

Podle Radomíry Vaňkové z Ústavu experimentální botaniky AV ČR, kde se výzkumu rostlinných hormonů věnují dvě velké a úspěšné laboratoře, se setkání začala organizovat v roce 1972, kdy se bádání v této oblasti teprve rozbíhala: „Biochemie byla v začátcích, takže se prováděly fyziologické pokusy a začínalo se s biotesty. Je třeba známo, že když rostlinu osvětlujete z jedné strany, nakloní se ke světlu. Zjišťovalo se proto, proč se tak děje a co k tomu rostlinu přiměje – a zjistilo se, že jde o působení auxinu.“


Radomíra Vaňková z Ústavu experimentální botaniky AV ČR

Účinky auxinu na růst rostlin tehdy vědci studovali i při kultivaci tkáňových kultur – jeho působení ale nebylo příliš výrazné. „Takže se hledala další sloučenina, která by umožnila pěstovat kultury in vitro – a výzkumy ukázaly na cytokininy. Jejich název je odvozen od cytokineze, protože umožnily za přítomnosti auxinu buněčné dělení v tkáňových kulturách,“ vysvětluje dále Radomíra Vaňková.

Zásadní role rostlinných hormonů očima současné vědy
Postupně se objevovaly další a další rostlinné hormony a dnes jich je známa už celá řada s rozmanitými účinky. Fytohormony řídí nebo podstatně ovlivňují vývoj rostlin, jejich růst, fyziologické pochody i interakce s prostředím, zejména odpovědi na různé stresy, jimž jsou rostliny vzhledem ke svému přisedlému způsobu života vystaveny. Musí se s nimi dokázat pružně a dynamicky vyrovnat, ať už se jedná o sucho, extrémní horko či mrazy, vysokou intenzitu světla a UV záření, zasolení půdy či o napadení hmyzími škůdci, houbami, viry nebo dalšími patogeny.

Hormony tudíž hrají u rostlin dokonce ještě větší roli než u živočichů. Právě studiu mechanismů a strategií, které rostliny využívají k obraně před nepříznivým prostředím, se Radomíra Vaňková a její kolegové v současnosti intenzivně věnují.

Využití rostlinných hormonů v praxi
Detailní poznání způsobů, jakými hormony ovlivňují vývoj a růst rostlin včetně jejich kořenového systému je nezbytné i pro vývoj technologií, které mohou zlepšovat vlastnosti rostlin – například zvýšit jejich odolnost proti suchu a dalším nepříznivým podmínkám. Na to poukázal i další ze světových odborníků na tomto poli, prof. Joseph Kieber z katedry biologie University of North Carolina v Chapel Hill v USA. Oceňuje, že se v posledních letech věnuje velká pozornost převádění významných poznatků základního biologického výzkumu do praxe, což se projevilo i v příspěvcích na konferenci: např. Thomas Schmülling z německé Freie Universität Berlin poukázal na mnoho aspektů působení cytokininu, který reguluje vývoj rostliny a její reakce na stres, a uvedl příklady, kdy poznatky o tomto hormonu mohou sloužit k ovlivnění řady vlastností rostlin důležitých pro zemědělství, včetně jejich výnosu.


Joseph Kieber z katedry biologie University of North Carolina v Chapel Hill v USA

Dirk Inzé z VIB-UGent Center for Plant Systems Biology v Belgii zase hovořil o molekulárních sítích, které řídí produkci biomasy, i o využití základních poznatků o rostlinných hormonech v biomedicíně.

Základní výzkum směřuje k interakcím a širšímu působení rostlinných hormonů
O signalizaci a mechanismech transportu auxinu hovořil prof. Jiří Friml, dlouhodobě působící v zahraničí, který proslul průlomovými objevy o funkci tohoto hormonu, který je klíčový pro správný vývoj listů a stonků nebo pro růst a ohyb kořenů. Zásadním způsobem přispěl k poznání významné role bílkoviny označované zkratkou PIN, která přenáší hormony nezbytné pro správný vývoj všech orgánů v rostlině.

Profesora Josepha Kiebera zvlášť zajímá interakce mezi auxiny a cytokininy – hormony, na které se pražská konference zaměřuje: „Mnoho let je vědci zkoumali tak trochu izolovaně – a teď se objevují vysoce zajímavé práce, které detailně popisují, jak spolu tyto hormony interagují na molekulární úrovni a jakou roli hrají jejich interakce při řízení některých skutečně důležitých aspektů vývoje a růstu rostlin.“

Podobnosti a rozdíly mezi lidskými a rostlinnými hormony
Podle prof. Kiebera nefungují rostlinné hormony úplně stejným způsobem jako lidské, jejich tvorba v tkáních je rozptýlenější, rostliny nemají žlázy, které produkují hormony u člověka, jinak jsou si však skutečně podobné. „Asi nejlépe je pohlížet na rostlinné hormony jako na signální molekuly řídící důležité růstové a vývojové procesy. Například u lidí plní pozoruhodně rozmanité úkoly steroidy – a totéž platí o auxinu a cytokininu. Téměř každý aspekt růstu a vývoje rostliny, na jaký si vzpomenete, je regulován cytokininem,“ říká dále Joseph Kieber.

Hormony jako regulátory
Vědecký zájem prof. Kiebera probouzí především skutečnost, že cytokinin, podobně jako inzulin u člověka, může působit na mnoho různých tkání a ovlivňovat každou jinak: „Fakticky může ve dvou rozdílných typech buněk působit naprosto opačně.“ Odhalit, proč se tak děje a jak jedna signální molekula reguluje mnoho různých pochodů, je cílem dalšího výzkumu.



„Pravděpodobně zde existuje mnoho paralel mezi rostlinnými a lidskými hormony. Obojí řídí řadu procesů, obojí se propojují s dalšími signály a jejich účinky se liší v závislosti na podmínkách v tkáni, která je vnímá,“ podotýká dále Joseph Kieber. Jde tedy pravděpodobně o hormony, které se dají označit jako „řídící regulátory“ koordinující různé stránky růstu a vývoje.

Jak konstatovala i Radomíra Vaňková, u rostlin jeden hormon ovlivňuje celou řadu procesů, na druhou stranu je jeden proces ovlivněn celou škálou hormonů. Rozplést všechny jejich vzájemné interakce, zpětné vazby a další souvislosti bude proto nepochybně ještě během na velmi dlouhou trať.

SOUVISEJÍCÍ ČLÁNKY:

Auxinová maxima a jiné životní gradienty

50 let poznáváme svět rostlin

Připravila: Jana Olivová, Divize vnějších vztahů SSČ AV ČR
Foto: Pavlína Jáchimová, Divize vnějších vztahů SSČ AV ČR, Jan Kolář, Ústav experimentální botaniky AV ČR