Houba drobnička skvrnitá způsobuje fomové černání stonků řepky. Naši vědci nyní objevili, že drobnička produkuje rostlinné hormony cytokininy, a zmapovali jejich syntézu, přeměny i odbourávání.

Výsledky studie rozšiřují znalosti o fyziologii a biochemii hub. V budoucnu by navíc mohly pomoci účinněji bojovat s tímto nebezpečným patogenem.

Řepka olejka je důležitou plodinou nejen v České republice, ale i v celosvětovém měřítku. Nepřekvapí proto, že vědci věnují velkou pozornost výzkumu jejích chorob. K nejvážnějším patří takzvané fomové černání stonků.

Jeho prvním příznakem jsou skvrny odumřelých pletiv na listech. Před sklizní pak odumírají části stonků těsně nad zemí, což vede ke špatnému dozrávání semen, poléhání rostlin a nakonec i k jejich smrti. Ztráty na úrodě řepky, které toto onemocnění způsobuje v České republice, se v různých letech pohybují od 5 % až do 20 %.

Nahoře: Děložní listy řepky olejky infikované drobničkou skvrnitou, která vyvolává fomové černání stonků.
Dole: Pro srovnání zdravé, neinfikované děložní listy. Oba snímky Lucie Trdá.

Původcem choroby je houba drobnička skvrnitá, latinsky Leptosphaeria maculans.

„K napadení rostliny používají patogeny nejrůznější biochemické zbraně. V některých případech vyrábějí rostlinné hormony nebo ovlivňují jejich metabolismus v pletivech rostliny. Mohou tak ‚hacknout‘ hormonální systém své oběti, a tím narušit její přirozené obranné reakce,“ vysvětluje doktorka Lenka Burketová, vedoucí Laboratoře patofyziologie rostlin v Ústavu experimentální botaniky AV ČR (ÚEB).

Biology proto zajímalo, zda by drobnička mohla využívat podobnou „hackerskou“ strategii. Zaměřili se na hormony ze skupiny cytokininů. Ty jsou v rostlině klíčové pro růst a vývoj, ale zapojují se i do koordinace obranného systému pro boj s původci nemocí.

ÚEB má s výzkumem cytokininů bohaté zkušenosti. Naši odborníci dovedou měřit nejen jejich množství ve vzorcích, ale také aktivity enzymů zodpovědných za tvorbu a metabolismus těchto rostlinných hormonů.

Houba drobnička skvrnitá pěstovaná v laboratoři v živném roztoku. Foto: Lucie Trdá.

Studie přinesla velice zajímavé výsledky. Tým prokázal, že drobnička skvrnitá opravdu vyrábí cytokininy. „Houba produkuje cytokininy převážně v takových formách, které jsou v rostlinách biologicky nejaktivnější, a jejichž hladiny si rostlina pečlivě hlídá,“ říká doktorka Lucie Trdá.

Vědci navíc v buňkách drobničky identifikovali několik enzymů zodpovědných za tvorbu a metabolismus cytokininů. „Především jsme našli enzym cytokininoxidázu/dehydrogenázu, který tyto hormony odbourává.“

„Zjistili jsme také, že metabolismu cytokininů se účastní enzym adenosinkináza. Obojí bylo zatím známo pouze u rostlin a my jsme první, komu se to podařilo prokázat u hub,“ upřesňuje doktor Václav Motyka z Laboratoře hormonálních regulací u rostlin v ÚEB.

„Výzkum cytokininů v houbách je na samém začátku – zatím se mu věnovalo jen asi deset odborných prací. Ta naše je z nich rozhodně nejkomplexnější,“ dodává.

Plány do budoucna shrnuje doktorka Trdá: „Zajímá nás, jaké funkce vlastně cytokininy v houbách mají. Jsou hlavně prostředkem k úspěšnému napadení hostitele? Nebo hrají nějakou roli také ve fyziologii samotné houby, podobně jako u rostlin? Tyto dvě otázky bychom u drobničky skvrnité rádi zodpověděli.“

Mikroskopický snímek listu řepky infikovaného drobničkou. Její houbová vlákna byla pro zvýraznění obarvena modře (barvivem nazývaným trypanová modř). Foto: Lucie Trdá.

Na výzkumu spolupracovalo osm vědců ze dvou laboratoří ÚEB: Laboratoře patofyziologie rostlin a Laboratoře hormonálních regulací u rostlin. Jedna spoluautorka (Monika Barešová) zároveň studovala na Vysoké škole chemicko-technologické v Praze.

Výsledky publikoval odborný časopis Frontiers in Microbiology. Článek si můžete na webu časopisu přečíst zdarma. Jeho první autorkou je Lucie Trdá.