Nový mechanismus, jakým světlo vstupuje do hormonálních regulací růstu rostliny, popsali vědci z Masarykovy univerzity. V prestižním časopise Plant Physiology zveřejnili výsledky převážně základního výzkumu, který může být přínosný například pro ovlivňování růstu biomasy u rostlin.
Na počátku objevu týmu z Mendelova centra genomiky a proteomiky rostlin na Ceitecu MU stál gen CKI1, což je jeden z mnoha receptorů regulujících dráhu, která umožňuje přenos signálu v odpovědi na hormon cytokinin zodpovědný za dělení buněk. Je pozoruhodný především tím, že jeho aktivita je nepřetržitá a pravděpodobně ji na úrovni bílkoviny CKI1 nereguluje žádný další signál.
„Nabízí se však možnost regulace aktivity tohoto genu na úrovni regulace jeho exprese, tedy přepisu z DNA do sekvence RNA a následné produkce aktivní bílkoviny. Abychom tuto hypotézu ověřili, mutovali jsme DNA modelové rostliny huseníčku rolního a sledovali vliv těchto mutací na aktivitu genu CKI1,“ uvedla první autorka práce Tereza Dobisová.
„Tato strategie nám umožnila identifikaci nejen nové funkce genu CKI1, ale především objevit nový molekulární mechanismus regulace světelné a cytokininové dráhy. Zjistili jsme, že světlo, jeho intenzita i vlnová délka ovlivňuje expresi našeho genu. Aktivace, ale i pozastavení exprese genu CKI1 světlem tak ukazuje na dosud nepopsaný vztah mezi světelnou a cytokininovou signální dráhou. V tomto případě signál (světlo) nemění přímo aktivitu bílkoviny, ale ovlivňuje produkci již aktivní bílkoviny, která pak následně kontroluje aktivitu jiné (cytokininové) signální dráhy,“ přiblížila objev Dobisová s tím, že za významný považuje i popis mechanismu, jakým mohou rostliny regulovat nepřetržitou funkční aktivitu genů.
Rostliny a jejich adaptace na prostředí
O vlivu světla na regulaci růstu rostlin zprostředkovaných hormony se ví již desítky let. Hormonální dráhy rostlin jsou zodpovědné za embryonální i postembryonální vývoj, který zahrnuje zejména výjimečnou schopnost rostlin vytvářet orgány během postembryonálního vývoje. Tato schopnost je zásadním mechanismem rostlin pro adaptaci na stres způsobený různými faktory prostředí, v němž se vyskytují. Vědci postupně odhalují procesy propojující vliv prostředí s hormonálními drahami na mnoha regulačních úrovních.
„Porozumění těmto procesům je nezbytné nejen pro pochopení vývoje a adaptace rostlin na měnící se prostředí, ale především pro zefektivnění šlechtitelských procesů a odstranění chemické zátěže v rostlinné produkci,“ doplnila Dobisová.
Rostliny, na rozdíl od živočichů, nemohou utéct od vlivů prostředí, kterému jsou vystaveny a musí se na něj adaptovat. To je základní předpoklad pro jejich úspěšné přežití a reprodukci. Signály z prostředí jsou rostlinami vnímány nepřetržitě a rostlina je musí umět integrovat do svých základních vývojových programů.
Jednoduše řečeno květina ví, že má růst, rozvíjet kořenový systém, tvořit biomasu, vykvést a reprodukovat se, nicméně vliv prostředí zásadním způsobem zasahuje do tohoto základního plánu, a může tak zpomalit, nebo naopak urychlit nástup jednotlivých vývojových fází.
„Zabýváme se porozumění vývojových procesů zprostředkovaných fytohormony – cytokininy. Hormonální dráha zprostředkovávající odpovědi na cytokinin je evolučně velmi stará a v méně vyvinuté podobě ji lze nalézt již u bakterií. Zde podobně jako u rostlin napomáhá k vyhodnocení vlivu prostředí, kterému jsou mikroorganismy vystaveny, a umožňuje jejich adaptaci. Současný výzkum rostlin ukazuje na klíčovou úlohu této konzervované signální dráhy jak v propojení s ostatními hormonálními drahami, tak v propojení s drahami přímo odpovídajícími na změny v životním prostředí,“ přiblížil práci týmu vedoucí laboratoře Jan Hejátko.
Odborníci chtějí pokračovat ve výzkumu regulace vývoje rostlin v odpovědi na světelné podněty a podle jejich informací se již brzy můžeme těšit na další zajímavá zjištění v této oblasti.
