V našem ústavu vzniklo nové výzkumné centrum. Na špičkové úrovni studuje, jak se rostliny brání proti suchu, původcům chorob a jiným stresům. Získané poznatky pomohou při šlechtění odolnějších plodin.

Centrum experimentální biologie rostlin („Centrum EXBIO“) je nové výzkumné centrum. Zaměřuje se na objasnění mechanismů, jimiž rostliny reagují na vlivy vnějšího prostředí, zahrnující abiotické a biotické stresy i jejich kombinace.

Projekt realizuje Ústav experimentální botaniky AV ČR ve spolupráci s partnery – Mendelovou univerzitou v Brně a Masarykovou univerzitou v Brně – za podpory Evropské unie a státního rozpočtu ČR v rámci Operačního programu Výzkum, vývoj a vzdělávání (CZ.02.1.01/0.0/0.0/16_019/0000738).

Projekt je řešen od 1. července 2018 do 30. června 2023.

V projektu se snažíme poznat účinné obranné mechanismy rostlin, abychom našli efektivní strategie, které mohou podpořit toleranci vůči kombinovaným stresům.

Zlepšení stresové odolnosti je velmi důležité zejména u kulturních plodin, které byly desítky let šlechtěny na zvýšení výnosů. Výsledkem takových šlechtitelských programů jsou elitní linie s mnohonásobně většími výnosy, které ovšem výrazným způsobem ztratily svoji obranyschopnost vůči abiotickým i biotickým stresům.

Proto je nyní potřebné nalézt strategie, jež by umožnily posílit obranyschopnost těchto plodin při zachování jejich výnosových parametrů.

Zaměření projektu rovněž reaguje na probíhající klimatické změny. V souvislosti s rostoucí průměrnou teplotou se totiž častěji vyskytují extrémní výkyvy počasí a také se stupňuje tlak patogenů na rostliny.

Lokalizace proteinových regulátorů sekrece do místa obrany proti patogenu v buňkách Arabidopsis thaliana. Foto: Jitka Ortmannová.

Projektový tým centra tvoří čtyři pracovní skupiny:

• Pracovní skupina I studuje obranné mechanismy na buněčné úrovni. Zaměřuje se hlavně na transportní systém proteinového komplexu exocystu a na modifikace buněčné stěny.

• Pracovní skupina II se věnuje intaktním rostlinám ve vegetativním stadiu. Použití široké škály metodik jí umožní získat komplexní představu o dynamické odezvě rostlin na vlivy prostředí.

• Pracovní skupina III zkoumá vliv abiotických a biotických stresů na reprodukci rostlin, konkrétně na procesy opylení a oplození.

• Konečně pracovní skupina IV se dlouhodobě zabývá šlechtěním jabloně s cílem zvýšit její odolnost vůči houbovým chorobám.

'Karneval' je jednou z mnoha odrůd jabloně s vysokým stupněm rezistence vůči strupovitosti a padlí jabloňovému, které byly vyšlechtěny v Ústavu experimentální botaniky AV ČR. Foto: Radek Černý.

Všechny skupiny využívají nejmodernějších metod. Patří k nim například měření profilů genové exprese u jednotlivých genů zapojených do stresové odpovědi, analýza komplexních reakcí celých transkriptomů (souborů všech přepisovaných genů) a stanovení příslušných proteinů.

Protože interakce rostlin s prostředím jsou řízeny rostlinnými hormony, věnujeme velkou pozornost změnám v jejich hladinách i v přenosu jejich signálů. K signálním sloučeninám patří také těkavé látky, jimiž rostliny navzájem komunikují a informují se o případném ohrožení. Do projektu je proto zahrnuta rovněž analýza těchto sloučenin.

Takto komplexní výzkum vyžaduje velmi úzkou spolupráci mezi institucemi i mezi jednotlivými týmy. Ty jsou vysoce specializované na konkrétní obory – především na fytopatologii, analytickou chemii, molekulární biologii a šlechtění. Centrum umožňuje koordinovat jejich úsilí a provádět efektivní mezioborový výzkum.

Důležitou součástí našich aktivit je také výchova magisterských i doktorských studentů.

V neposlední řadě přináší projekt finance nutné pro modernizaci vědecké infrastruktury. Díky nejmodernějším přístrojům, které touto cestou získáme, pak můžeme pracovat na špičkové světové úrovni.

Vlevo rostliny Arabidopsis thaliana infikované bakterií Pseudomonas syringae, vpravo kontrolní neinfikované rostliny. Foto: Lenka Burketová.

Článek byl publikován jako komerční prezentace v časopise Vesmír, číslo 12/2018.