Fytohormony se účastní veškerých životních pochodů rostlin, proto jsou i mechanismy regulující jejich činnost komplikované. Každý další kamínek v této mozaice nám umožňuje lépe porozumět tomu, jak rostliny fungují. Tyto znalosti lze využít např. při vylepšování hospodářsky významných rostlin. Mezinárodní tým, jehož členem je i Dr. Ondřej Novák z Ústavu Experimentální botaniky (ÚEB) AV ČR objevil kamínek, který zapadá do zmíněné mozaiky hned na dvou místech. Jedná se totiž o enzym, který se podílí na tvorbě dvou hormonů: auxinu a etylénu.
Rostlinné hormony určují do značné míry nejen to, jak bude rostlina vypadat, ale i jak
zareaguje v konkrétní situaci: kdy a kde vytvořit nový list či větev, jak moc nový výhon
prodloužit, jestli je správný čas zahájit kvetení apod. Taková rozhodnutí mívají přímý dopad na
ekonomické ukazatele užitkových rostlin. Hormony tímto způsobem nastavují poměr mezi užitkovou
částí rostliny a „odpadem“ (např. mezi plody a natí) nebo třeba míru poléhavosti stonku (a tím
obtížnosti sklizně).
Dávno známý fakt, že rostlina v hustém porostu soutěží se sousedy o místo na světle a bývá
nápadně vytáhlá, je také důsledkem hormonálního působení. Dokladem je mimo jiné linie huseníčku
rolního (Arabidopsis thaliana) s poškozeným genem TAA1, která se vyznačuje sníženou tvorbou auxinu.
Auxin je důležitý pro prodlužovací růst stonku a zmíněný mutant se v podmínkách odpovídajících
hustému porostu nedokáže vytáhnout tolik jako huseníček s nepoškozeným genem TAA1. Skupina vědců
kolem Ondřeje Nováka zjistila, že tento hendikep v boji o světlo lze napravit vyřazením dalšího
genu, který nazvali VAS1. Jak je to možné? Sérií elegantních pokusů prokázali, že nový gen VAS1
kóduje enzym, který jako by sabotoval výrobu auxinu z aminokyseliny tryptofanu. Za normálních
podmínek enzymy kódované geny TAA1 a VAS1 působí proti sobě. Když vyřadíme pouze jeden z nich,
porušíme rovnováhu a vznikne buď rostlina neschopná plného prodloužení v reakci na zastínění
(vyřazení TAA1), nebo poněkud vytáhlá i na plném světle (VAS1). Pouze funkčnost obou genů umožňuje
huseníčku využít plný rozsah možností od kompaktní formy rostoucí samostatně až po maximální
protažení, výhodné v zapojeném porostu.
Jen málo fyziologických procesů závisí pouze na jediném regulátoru. Ani reakce rostlin na
zastínění konkurenty není výjimkou. Již dříve bylo zjištěno, že zatímco prodloužení stonku závisí
hlavně na koncentraci auxinu, stejná reakce listových řapíků vyžaduje zvýšenou tvorbu jiného
fytohormonu – etylénu. Mutace v genu TAA1 podle očekávání nemění délku řapíků. Překvapující však
bylo zjištění, že poškození genu VAS1 způsobuje prodloužení řapíků i za normálního osvětlení.
Podrobná biochemická analýza ukázala, že aktivita enzymu VAS1 zdržuje nejen produkci auxinu
z aminoyseliny tryptofanu, ale i tvorbu etylénu z jiné aminokyseliny, methioninu. Tedy
zasahuje dvě mouchy jednou ranou, přesněji řečeno dva hormony jednou reakcí.
Popsané objevy jsou natolik významné a podepřené tak kvalitními výsledky, že byly vydány ve
významném vědeckém časopisu Nature Chemical Biology (viz
zde
).
Schéma biochemických drah vedoucích k tvorbě hormonů auxinu a etylénu. Pro zjednodušení
jsou jménem uvedeny pouze součásti zmíněné v textu. Šedou barvou jsou zvýrazněny enzymy s
označením reakcí, které zprostředkovávají.
Kontakt: Mgr. Ondřej Novák, Ph.D., ÚEB AV ČR, tel.: 585 634 853, e-mail:
novako@ueb.cas.cz; RNDr. Jiří Libus, Ph.D., ÚEB AV
ČR, mobil: 604 796 329, e-mail: libus@ueb.cas.cz
Připravily: Ústav experimentální botaniky AV ČR a Odbor mediální komunikace Kanceláře AV ČR
12 Feb 2013
