Genetici z naší olomoucké laboratoře popsali jako první na světě funkci dvou genů huseníčku rolního. Jejich práci, která by v budoucnu mohla mít praktické využití, publikoval prestižní časopis Plant Cell.

Vědecká skupina z Centra strukturní a funkční genomiky rostlin Ústavu experimentální botaniky AV ČR, které je součástí Centra regionu Haná pro zemědělský a biotechnologický výzkum, studovala pod vedením Aleše Pečinky jeden ze tří takzvaných SMC komplexů. Ty se podílejí na správném uložení chromozomů v buněčném jádře huseníčku rolního, modelové pokusné rostliny současných biologů.

„Huseníček má téměř 30 000 genů, což je více než u člověka. U mnoha z nich už jejich funkci známe, o jiných se toho ale mnoho neví. Vytipovali jsme dva dosud nepoznané sesterské geny, u kterých jsme předpokládali, že jsou součástí SMC5/6 komplexu, a snažili se objasnit, jakou mají roli.“

Vedoucí týmu doktor Aleš Pečinka, v popředí rostliny huseníčku rolního.

Výsledek čtyřleté práce podle Pečinky předčil veškerá očekávání: „U jednoho z genů jsme zjistili, že je schopný opravovat chyby v dědičné informaci. To je zásadní zpráva – znamená to, že je nezbytný pro život rostliny. Mimořádné je, že se podílí také na vývoji semen, čehož by se v budoucnu dalo využít v praxi, konkrétně při aplikaci nejnovějších biotechnologických metod ve šlechtění.“

Přestože oba geny vzniky zdvojením jediného genu před asi 30 miliony lety, druhý zkoumaný gen funguje zcela jinak: „Náš výzkum vyloučil, že by se podílel na opravách dědičné informace. Předpokládáme ale, že pravděpodobně souvisí s jejím kopírováním,“ dodává Aleš Pečinka.

Na výzkumu, který byl zahájen v kolínském Ústavu Maxe Plancka v Německu, se podílela další prestižní zahraniční pracoviště, například Tokyo University of Science nebo University of Zürich.

Živé semeno huseníčku rolního 72 hodin po opylení. Žlutě je zobrazen signál proteinu NSE4A, který je produktem nově popsaného genu. Protein se zde nachází v buněčných jádrech takzvaného mnohojaderného endospermu. Fotografie byla pořízena konfokálním mikroskopem, měřítko odpovídá 50 mikrometrům.

Podle vedoucího laboratoře a laureáta Národní ceny vlády Česká hlava profesora Jaroslava Doležela tato práce ukazuje, jak podstatný je ve vědě základní výzkum:

„Na začátku kolegové samozřejmě netušili, že právě tento gen bude tak důležitý. Odhalili ale jeho zásadní význam pro stabilitu dědičné informace rostlin a zároveň popsali mechanismy, které bude možné využít ve šlechtění.“

„Nakonec tak může původně necílené studium zajímavého genu přispět ke vzniku nových odrůd plodin s vyššími výnosy. Důkazem významu těchto výsledků je jejich zveřejnění ve velmi prestižním časopise Plant Cell, který publikuje jen ty nejpodstatnější výsledky.“

Olomoučtí biologové budou ve výzkumu huseníčku rolního pokračovat. Kromě toho, že se budou snažit detailněji objasnit funkci druhého genu, budou se i nadále intenzivně zabývat rolí celého SMC5/6 komplexu při vývoji semen a rostlinných pohlavních buněk.

Částečné potlačení aktivity nově popsaného genu NSE4A vede ke zpomalenému růstu, což se projevuje například kratšími kořínky (vpravo). Úplné vyřazení tohoto genu z činnosti je pro rostliny smrtící.

Vědci z Centra strukturní a funkční genomiky rostlin studují rostlinnou dědičnou informaci. Snaží se lépe poznat funkci buněčného jádra, chromozomů a genů, které určují důležité vlastnosti rostlin.

Toto poznání je klíčové, protože pouze využíváním nejnovějších technologií bude možné získat zemědělské plodiny, které zvládnou změny klimatu, poradí si se suchem, škůdci nebo chorobami a přitom budou kvalitní a výživné.

Text: Radoslava Kvasničková, úpravy Jan Kolář