Pohlavní rozmnožování kvetoucích rostlin ovlivňuje rostlinný hormon ze skupiny takzvaných brassinosteroidů. Je nezbytný pro správný vývoj vajíček v semeníku a raných zárodků krátce po oplození.

Zajímavé přitom je, že brassinosteroidy jsou chemicky příbuzné pohlavním hormonům živočichů a člověka. Objev argentinských a českých vědců by mohl mít v budoucnu význam při hledání metod ke zvyšování výnosů plodin.

Výsledky výzkumu publikoval renomovaný vědecký časopis Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS).

Jedná se o vůbec první důkaz zapojení brassinosteroidů do procesů spojených s rozmnožováním rostlin. Za českou stranu se na výzkumu podíleli Ondřej Novák a Jana Oklešťková z Laboratoře růstových regulátorů, společného pracoviště Ústavu experimentální botaniky Akademie věd ČR a Univerzity Palackého v Olomouci.

Vědci z této laboratoře jsou světově uznávanými odborníky v oblasti biochemie, molekulární biologie a chemické analýzy rostlinných hormonů.

„Oslovili nás kolegové z Argentiny, kteří dlouhodobě studují vývoj samičích pohlavních struktur u rostlin. Zajímalo je, jakou funkci mají v rostlinách geny ADX a ADXR, jež se u živočichů účastní tvorby steroidních látek. Měřili jsme proto množství těchto sloučenin ve vzorcích často studované pokusné byliny huseníčku rolního,“ vysvětluje Ondřej Novák.

Drobná bylina huseníček rolní, se kterou autoři výzkumu pracovali, je v současnosti nejpoužívanější pokusnou rostlinou. Foto: Ota Blahoušek.

Steroidní látky jsou velká skupina chemicky příbuzných sloučenin. Patří k nim například dobře známý cholesterol, mnoho živočišných hormonů včetně pohlavních nebo rostlinné hormony brassinosteroidy.

Argentinsko-český tým prokázal, že oba studované geny skutečně hrají roli v syntéze steroidních látek u rostlin. To by byl sám o sobě důležitý poznatek.

Badatelé však navíc zjistili, že rostliny s nefunkčními geny ADX a ADXR mají vážné problémy s rozmnožováním. Buď se u nich správně nevyvíjela vajíčka v semenících, nebo se vývoj zárodků ve vajíčkách zastavoval krátce po oplození, takže nevznikala životaschopná semena.

Jak odhalil další výzkum, pro tyto procesy spojené s pohlavním rozmnožováním je klíčový jeden zástupce rostlinných hormonů brassinosteroidů, nazývaný 28-homokastasteron.

„Překvapilo mne, že právě tato látka se zde ukázala jako nejúčinnější. Obecně se totiž za brassinosteroid s nejsilnějšími biologickými účinky považuje brassinolid, který se nám ovšem ve studovaných vzorcích nepodařilo prokázat,“ říká Jana Oklešťková.

Vajíčko huseníčku rolního. Po oplození se z vajíčka postupně vyvine zralé semeno. V levé dolní části obrázku vidíte zárodek (embryo) ve velmi rané fázi vývoje, kdy připomíná drobnou kuličku na dlouhé stopce. Černá úsečka vpravo dole odpovídá délce 0,05 mm. Snímek z optického mikroskopu, foto Gabriela C. Pagnussat.

Hormony patřící mezi steroidní sloučeniny jsou tedy nezbytné pro pohlavní rozmnožování nejen živočichů, ale i rostlin. To je velmi zajímavé zjištění, které pomůže lépe porozumět jak reprodukci rostlin, tak evoluci hormonálních regulací u mnohobuněčných organismů.

Budoucí výzkum by se mohl zaměřit rovněž na otázku, zda lze 28-homokastasteron nebo látky od něj odvozené využít k podpoře tvorby semen či plodů, a zvýšit tak výnosy některých zemědělských plodin.

* * *

Odkaz na publikaci

Bellido AM, Distéfano AM, Setzes N, Cascallares MM, Oklešťková J, Novák O, Ramirez JA, Zabaleta EJ, Fiol DF, Pagnussat GC (2022): A mitochondrial ADXR–ADX–P450 electron transport chain is essential for maternal gametophytic control of embryogenesis in Arabidopsis. Proceedings of the National Academy of Sciences, 119 (4): e2000482119, DOI: 10.1073/pnas.2000482119.

Dostupné na: https://www.pnas.org/content/119/4/e2000482119 (placený přístup)

Text: Jan Kolář (Ústav experimentální botaniky AV ČR), Šárka Chovancová (Přírodovědecká fakulta Univerzity Palackého v Olomouci) a Markéta Růžičková (Středisko společných činností AV ČR)