Gen proti bezdůvodnému vytahování

 

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