Evoluce hormonálních regulací u rostlin: co odhalil výzkum mechu?

Hormony nejsou výsadou člověka a zvířat. Své hormony, tedy látky regulující fyziologické a vývojové pochody, mají i rostliny. V současné době se účastníme projektu, který zkoumá hormony u mechu Physcomitrella patens (čepenka odstálá). Čím je tento druh pro biology zajímavý?

Čepenka je vynikající pokusný organizmus. Především patří k několika málo dosud známým experimentálním rostlinám, u nichž lze cíleně pozměňovat nebo „vypínat“ konkrétní geny, a tak poznávat jejich funkce. Takto získané informace mohou být v budoucnu užitečné pro zemědělskou praxi či medicínu. Studium čepenky také pomáhá pochopit evoluci rostlin, které se po výstupu na souš rozdělily na mechorosty a cévnaté rostliny (zahrnující kapraďorosty a rostliny semenné).

Důležitými hormony cévnatých rostlin jsou cytokininy. Tyto látky mimo jiné stimulují buněčné dělení, podporují rašení pupenů nebo zpomalují stárnutí listů. Jaké účinky ovšem mají u mechů? A jak se cytokininy a jejich regulační funkce měnily během evoluce?

Odpovědi společně hledají tým z Univerzity v Hamburku a laboratoře v Ústavu experimentální botaniky AV ČR: Laboratoř hormonálních regulací u rostlin v Praze a Laboratoř růstových regulátorů v Olomouci (společné pracoviště s Univerzitou Palackého).

U čepenky objevili vědci široké spektrum dvaceti cytokininů. Zastoupení jednotlivých látek je podobné jako u zelených řas, tedy evolučních předků suchozemských rostlin. Identifikovali také hlavní biochemickou dráhu pro tvorbu cytokininů a zjistili, že je jiná než u semenných rostlin.

Funkce cytokininů u čepenky se zkoumala dvěma způsoby. První byl „klasický“ – přidání syntetického cytokininu k rostlinám. Druhá metoda byla důmyslnější: do genetické informace čepenky jsme vnesli gen pro enzym odbourávající cytokininy, čímž jsme vytvořili rostlinky se sníženou hladinou těchto hormonů.

Oba postupy potvrdily, že cytokininy podporují tvorbu pupenů na vláknitém prvoklíčku. Z těchto pupenů pak vyrůstají mechové rostlinky. Dále se zjistilo, že cytokininy jsou důležité pro správný růst prvoklíčku a vznik pohlavních rozmnožovacích orgánů. Oddalují rovněž stárnutí rostlin.

Je tedy zřejmé, že cytokininy výrazně ovlivňují vývoj čepenky. Stavba těla tohoto mechu je jednodušší než u cévnatých rostlin, takže jej lze využít jako výborný experimentální model pro studium růstu a vývoje. Získané poznatky pomohou biologům při výzkumu jiných rostlinných druhů – včetně důležitých zemědělských plodin.

Kontakty:
Ing. Václav Motyka, CSc.
Laboratoř hormonálních regulací u rostlin
Ústav experimentální botaniky Akademie věd České republiky, v. v. i.
tel.: 225 106 437, e-mail: vmotyka@ueb.cas.cz

prof. Ing. Miroslav Strnad, CSc.
vedoucí, Laboratoř růstových regulátorů (společná laboratoř ÚEB a Přírodovědecké fakulty Univerzity Palackého)
Ústav experimentální botaniky Akademie věd České republiky, v. v. i.
tel.: 585 634 850, e-mail: strnad@prfholnt.upol.cz

Další informace:
http://www.ueb.cas.cz/

Fotografie:

mech Physcomitrella patens, foto P. Schulz and K. von Schwartzenberg, Universität Hamburg