Vědce překvapil nový způsob, jak rostliny zvyšují svoji odolnost

Vědci z Ústavu experimentální botaniky AV ČR se podíleli na výzkumu, jehož výsledky nyní uveřejnil časopis Scientific Reports. Čeští odborníci zjistili, že narušení vnitrobuněčné sítě bílkovinných vláken, cytoskeletu, může za určitých okolností posílit odolnost rostlin vůči chorobám. Konkrétně se to týká části cytoskeletu tvořené bílkovinou aktinem. Vědci odhalili, že dočasné rozbití aktinové sítě zvyšuje produkci kyseliny salicylové a tento rostlinný hormon pak spouští obranné reakce. Objev otevírá nový směr ve výzkumu rostlinné imunity, která je důležitá i pro zemědělské plodiny.

Vlákna složená z molekul bílkoviny aktinu jsou nepostradatelná pro život rostlin, živočichů (včetně člověka) i dalších organismů. Aktin vytváří uvnitř buněk trojrozměrnou síť, která plní mnoho důležitých funkcí. U rostlin se kromě jiného účastní obrany proti patogenům, tedy původcům chorob. Brání jejich pronikání do buněk a usměrňuje dopravu různých obranných látek do místa infekce.

Aplikace sloučenin, které narušují strukturu aktinových vláken, zvyšuje v mnoha případech citlivost rostlin vůči patogenům. „Některé experimenty našeho týmu ovšem v posledních letech naznačily, že rozbití aktinové sítě může mít někdy přesně opačný efekt, a to skrze aktivaci signální dráhy kyseliny salicylové. To je rostlinný hormon, který má zásadní roli při obraně rostlin před původci chorob,“ říká doktor Martin Janda, jeden z hlavních autorů výzkumu.

Huseníček rolní infikovaný bakterií Pseudomonas syringae. Rostliny dole byly ošetřeny latrunculinem B – sloučeninou, která narušuje vnitrobuněčnou síť aktinových vláken. Nahoře jsou kontrolní rostliny neošetřené latrunculinem B.

Vědci nejprve použili oblíbenou pokusnou rostlinu současných biologů – huseníček rolní. Zjistili, že látky, jež narušují aktinová vlákna, u huseníčku výrazně stimulují tvorbu kyseliny salicylové i aktivitu obranných genů regulovaných tímto hormonem. Zlepšila se také odolnost rostlin vůči patogenní bakterii Pseudomonas syringae.

„Zvýšenou odolnost jsme ovšem pozorovali jen v případě, pokud jsme na huseníček nejdřív aplikovali sloučeninu porušující aktinovou síť a teprve po 24 hodinách jsme ho infikovali bakterií. Časová prodleva je zde klíčová. Rostlina zřejmě potřebuje určitou dobu, aby aktivovala obranné mechanismy,“ zdůrazňuje Martin Janda.

Podobné výsledky jako u huseníčku napadeného bakterií Pseudomonas syringae získali vědci také u řepky infikované houbou drobničkou skvrnitou, která způsobuje takzvané fomové černání stonků. Objev českých badatelů má tedy obecnější platnost – rozbití aktinových vláken stimuluje obranu různých rostlin proti různým původcům chorob.

„Pokud je nám známo, prokázali jsme jako první na světě, že poškození vnitrobuněčné aktinové sítě vybudí obranu rostliny. Díky zvýšené produkci kyseliny salicylové se tak rostlina stává odolnou proti následné infekci patogenem. Co zatím nevíme, je proč rozpad aktinových vláken aktivuje specificky dráhu kyseliny salicylové a jaký mechanismus za tím vězí,“zmiňuje Hana Leontovyčová, první autorka článku popisujícího výsledky studie.

„Věříme, že detaily celého procesu odhalí náš budoucí výzkum. Každopádně se před námi otevírá nový směr bádání, který může přinést další zajímavé objevy a v dlouhodobém výhledu může také pomoci v boji proti chorobám zemědělských plodin,“ shrnuje za vědecký tým Lenka Burketová.

Na výzkumu se kromě Ústavu experimentální botaniky AV ČR podíleli vědci a vědkyně z Vysoké školy chemicko-technologické v Praze a Přírodovědecké fakulty Univerzity Karlovy.

Text článku:
H. Leontovyčová, T. Kalachova, L. Trdá, R. Pospíchalová, L. Lamparová, P. I. Dobrev, K. Malínská, L. Burketová, O. Valentová, M. Janda (2019): Actin depolymerization is able to increase plant resistance against pathogens via activation of salicylic acid signalling pathway. Scientific Reports 9: 10397.

Na titulním snímku jsou vidět děložní listy řepky infikované houbou drobničkou skvrnitou. Příznakem choroby jsou zde světlé skvrny odumřelých pletiv. Vzorky nahoře pocházejí z kontrolních rostlin, vzorky v dolní řadě z rostlin ošetřených latrunculinem B.

Připravili: Jan Kolář, Ústav experimentální botaniky AV ČR, ve spolupráci s Markétou Růžičkovou, Odbor mediální komunikace Kanceláře AV ČR
Foto titulního snímku: Lucie Trdá
Foto v článku: Tetiana Kalachova

Přečtěte si také

• Breberky mě fascinovaly odmala, říká mikrobiolog Michal Kraus
• Učíme se, vybavujeme si a zapomínáme. Co dokáže paměť a jak ji přelstít?
• Nádorové buňky jako zlodějky. Jak posílit imunitní systém, aby na ně vyzrál?
• Nová sloučenina chrání kostní buňky, může pomoci pacientům s cukrovkou
• Růst listů, kořenů, kvetení i rozmnožování aneb Za vším hledej hormon
• Řekni mi to vůní. Pachová komunikace řídí životy zvířat i lidí
• Luční kvítí klíčem k poznání evoluce. Vědci popsali DNA chromozomu Y
• Jak se mozek zotavuje po mrtvici? Odpovědi přináší studie českých vědců
• Čirok produkuje unikátní pyl. Může být cestou k pěstování odolnějších plodin
• Jak opravit míchu: Kristýna Kárová zkoumá možnosti obnovy nervových buněk