Rostliny z čeledi lipnicovitých, tedy trávy, v průběhu posledních desítek milionů let zcela opanovaly otevřená stanoviště v krajině a dnes tvoří asi třetinu vegetace Země. Možné vysvětlení tak masivního rozšíření trav našli výzkumníci z Ústavu botaniky a zoologie Přírodovědecké fakulty MU na molekulární úrovni rostlin, ve složení DNA.
Tým botaniků se zaměřil na zkoumání genomu rostlin. Za pomoci průtokové cytometrie změřili v jejich DNA poměr zastoupení guanin-cytosinových vůči adenin-thyminovým párům DNA bazí, tedy genomický GC obsah, a potvrdili, že složení DNA může mít zásadní vliv na adaptivní schopnosti rostlin.
„Sledovali jsme obsah GC párů v genomech 239 druhů, reprezentujících 70 z celkem 78 známých čeledí jednoděložných rostlin z celého světa, a porovnali je s fenotypovými znaky, životními cykly a nároky na prostředí, ve kterém rostou. Takto rozsáhlý výzkum vůbec poprvé umožnil precizně testovat vliv složení DNA na biologické vlastnosti rostlin,“ zdůraznil vedoucí výzkumu Petr Šmarda.
Odolnější vůči suchu a chladu
Obsah GC párů se v genomech jednoděložných rostlin pohybuje mezi 33,6 a 48,9 procenty a u některých překračuje hodnoty známé pro jakékoli jiné skupiny cévnatých rostlin. „Jejich zvýšené zastoupení jsme pozorovali zejména u těch druhů, které jsou schopné růst v sezónně chladném či suchém podnebí, charakteristickém pro střední a severní Evropu,“ uvedl Šmarda.
Nejnápadněji je toto zvýšení patrné právě u moderních trav tvořících základ stepí, savan, prérií a ostatních travních biomů. „Ukazuje se, že vyšší podíl GC bazí v DNA může představovat výhodu pro přežívání a fungování buněk, které jsou v průběhu roku vystaveny suchu nebo mrazu. Takovéto změny ve struktuře genomu mohou odrážet klimatické změny, k nimž došlo v průběhu geologické minulosti Země. Druhy s vysokým zastoupením GC párů totiž najdeme právě mezi trávami, které při globálním ochlazování a vysoušení klimatu během třetihor začaly dominovat na značné části zemského povrchu,“ dodal botanik.
Nasbíraná data jsou významná i z toho hlediska, že doposud nebyly u rostlin k dispozici údaje, které by spolehlivě testovaly význam kvalitativního složení genomu na dostatečně široké škále druhů. Podle Šmardy mohou výsledky výzkumu pomoci dalším vědcům v tom, kam zaměřit pozornost při detailnějším studiu evoluce genomů rostlin.
Výzkum českých vědců trval šest let a podílelo se na něm i několik zahraničních kolegů. Jeho výsledky nedávno publikoval i prestižní odborný časopis Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA. Vědci z ústavu botaniky a zoologie ve výzkumu dál pokračují, složení DNA testují u dalších rostlin, jako jsou mechorosty či kapradiny. „V současnosti máme naměřené údaje u více než tisíce druhů rostlin, které postupně zpracováváme,“ doplnil Šmarda.
