Zahlavi

Výzkum přináší průlomový objev o rostlinných hormonech

01. 09. 2020

Dogma o tom, že receptory rostlinných hormonů cytokininů je třeba hledat pouze v nitru buněk, padlo. Vědci prokázali, že tyto receptory, které jsou nezbytné pro spuštění molekulárně-biologických pochodů v rostlině, se nacházejí také na buněčném povrchu. Na výzkumu se podílel Ústav experimentální botaniky AV ČR a jeho výsledky publikoval i prestižní časopis Nature Communications. Zjištění může být důležité pro oblast šlechtitelství.

Cytokininy patří mezi klíčové hormony, které jsou zcela nezbytné pro život rostlin. Čeští vědci mají v jejich studiu dlouholetou tradici a patří v této oblasti ke světové špičce. Právě na předchozí výsledky badatelé navázali. Cytokininy tentokrát „stopovali“ ve spolupráci s kolegy z Rakouska, Švédska a Velké Británie pomocí dvou různých metod. Pracovali s kořeny a izolovanými kořenovými buňkami modelové rostliny huseníčku rolního. Zjištění výrazně mění představy o mechanismech působení cytokininů.

Nejen uvnitř, ale i vně
Receptory cytokininů vědci objevili před dvaceti lety. Převládalo přesvědčení, že se nacházejí především uvnitř buněk. Existovaly ovšem indicie, že funkční receptory by se mohly nacházet také na buněčném povrchu.


Umístění jednoho ze studovaných cytokininových receptorů v buňkách z kořene huseníčku

„Proto jsme intenzivně hledali nástroj k tomu, abychom to mohli prokázat. Výsledek je průlomový. Jako první jsme dokázali zdokumentovat, že receptory cytokininů se skutečně vyskytují na povrchu některých typů buněk. Podařilo se také rozklíčovat, za jakých okolností se tak děje a jakými drahami se receptory pohybují z nitra buňky na její povrch a naopak,“ uvedl Lukáš Spíchal z Centra regionu Haná pro biotechnologický a zemědělský výzkum (CRH) v Olomouci, autor jednoho ze dvou článků v Nature Communications, které se problematice, byť z různých úhlů pohledu, věnují.

Speciální metody
„Vizualizace rostlinných hormonů v místě účinku je nutná pro pochopení jejich funkce. Náš přístup je unikátní v tom, že pro zobrazení využívá přímo molekulu hormonu, k níž je pomocí krátkého raménka připojena fluorescenční značka. Také jsme použili upravené cytokininy chemicky navázané na velké gelové částice, které nemohou projít do buňky, a mohou tedy aktivovat pouze receptory na povrchu,“ řekl Ondřej Plíhal z olomoucké Laboratoře růstových regulátorů, společného pracoviště Přírodovědecké fakulty Univerzity Palackého v Olomouci a Ústavu experimentální botaniky AV ČR.

Dosažení závěrů by nebylo možné bez využití pokročilých mikroskopických metod vyvinutých a využívaných v CRH a ve spolupráci s profesorkou Evou Benkovou z Institute of Science and Technology v Rakousku. „Detekovat receptory a jejich fluorescenční ligandy v živých buňkách je velmi složité, ale s využitím superrezolučních metod v mikroskopii se k tomuto náročnému cíli postupně přibližujeme. Důležitou úlohu hraje také výběr správné metody přípravy biologického vzorku,“ objasnila Olga Šamajová z CRH.


Studentka katedry biochemie Přírodovědecké fakulty UP Karolina Kubiasová, hlavní autorka jednoho z článků

Pro šlechtitelství
Výsledky základního výzkumu mohou být v budoucnu důležité i pro praxi. Další bádání by mělo objasnit, zda a jak rozdíly v umístění receptorů pomáhají rostlině „vyladit“ působení cytokininů, mimo jiné i v kořenovém systému.

„Role těchto hormonů při vývoji kořene stále není dostatečně objasněna a naše výsledky naznačují, že existuje řada regulačních mechanismů, které dosud nebyly zmapovány. Vliv velikosti a architektury kořenového systému na výnos plodin či kvalitu sklizně je přitom jedním z objektů zájmu současného šlechtitelství. Bližší pochopení regulační úlohy cytokininů může být užitečné i pro vývoj nové generace sloučenin odvozených od těchto hormonů, které by byly využitelné v zemědělství,“ vysvětlil Ondřej Novák z Laboratoře růstových regulátorů.

Připravil: Jan Klika, Divize vnějších vztahů SSČ AV ČR, ve spolupráci s Gabrielou Sýkorovou Dvorníkovou, Univerzita Palackého v Olomouci 
Foto: Shutterstock, archiv Karoliny Kubiasové, Dorota Jaworska

Přečtěte si také

Historické vědy

Vědecká pracoviště

Úkolem ústavů této sekce je výzkum českých dějin v mezinárodním kontextu. Dva archeologické ústavy (v Praze a v Brně) se věnují pravěkým a středověkým dějinám Čech, resp. regionu středního Podunají od paleolitu po období Velké Moravy. Kromě tradičních metod a záchranného terénního výzkumu se rozvíjí i prostorová archeologie. Historický výzkum, který je rovněž zastoupen dvěma ústavy, se zabývá vybranými kapitolami českých dějin od raného středověku. Souhrnným rozsáhlým projektem je zde příprava Biografického slovníku českých zemí. Pro novější období a zejména pro zmapování klíčových událostí v letech 1938-45, 1948 či 1968 je důležité kritické publikování dříve nepřístupných pramenů. Do této sekce se soustřeďuje i studium dějin vědy, vědeckých institucí i významných osobností vědy. Uměnovědné bádání se soustřeďuje na dokončení mnohasvazkových Dějin českého výtvarného umění a na Topografii uměleckohistorických památek. Posláním Masarykova ústavu a Archivu AV ČR je vedle výzkumu a ochrany pramenné základny k dějinám vědy a kultury v českých zemích obecně i specifický výzkum spisů prvního prezidenta naší republiky a jejich kritické vydávání. Sekce zahrnuje 6 ústavů s přibližně 410 zaměstnanci, z nichž je asi 240 vědeckých pracovníků s vysokoškolským vzděláním.

Všechny výzkumné sekce