Olomoucký vědec pomohl najít nový rostlinný enzym

Mezinárodní tým vědců objevil enzym, který určuje vítěze v boji o místo na světle u rostlin v hustém porostu. Do bádání se zapojil i Ondřej Novák z Laboratoře růstových regulátorů v Olomouci, která je společným pracovištěm Přírodovědecké fakulty UP a Ústavu experimentální botaniky Akademie věd. Objev nedávno publikovaný v prestižním časopis Nature Chemical Biology lze využít například při pěstování hospodářsky významných rostlin.

Podle Nováka lze rostliny přirovnat k živým továrnám, které přeměňují energii světelnou na chemickou. Jde o soubor biochemických reakcí, kdy se za přítomnosti slunečního záření a chlorofylu přeměňuje voda a oxid uhličitý na cukr glukózu. Aby tento děj probíhal maximálně účinně, rostou nadzemní části rostlin za světlem směrem vzhůru. Mechanismy, které růst kontrolují, ale dosud nejsou přesně známy. Posun přineslo tříleté vědecké bádání, na němž se olomoucký vědec podílel s kolegy z USA a Švédska.

Enzym ovlivňuje fytohormony

Prodloužení stonků významně ovlivňuje rostlinný hormon auxin. Na jiném fytohormonu, etylénu, zase závisí prodlužování listových řapíků. „Výzkum prokázal, že tvorba auxinu a etylénu je vzájemně propojena pomocí jednoho enzymu a společně působí na dlouživý růst rostlin. Při sérii pokusů jsme identifikovali nový genVAS1 vytvářející enzym, který zdržuje produkci auxinu a etylénu z aminokyselin. To se ukázalo jako jeden z klíčových faktorů, který rozhoduje o tom, zda rostlina v hustém porostu získá místo na světle,“ uvedl Novák. Vědci využili modelovou rostlinu huseníček rolní. Díky němu objasnili pozadí důležitého fenoménu z říše rostlin – fotosyntézy.

Novák doplnil, že VAS1 funguje také ve spojení s dříve popsaným genem, zvaným TAA1, který je také zodpovědný za produkci auxinu, a tím pádem i za prodloužení stonku. „Za normálních podmínek enzymy kódované geny TAA1 a VAS1 působí proti sobě. Když vyřadíme jeden z nich, porušíme rovnováhu. Vznikne buď rostlina neschopná se při zastínění prodloužit, nebo rostlina poněkud vytáhlá i v plném světle. Pouze funkčnost obou genů umožňuje huseníčku využít plný rozsah možností, tedy tvorbu kompaktní formy při samostatném růstu, nebo maximální protažení výhodné pro růst v hustém porostu,“ objasnil Novák.

Objev lze využít u hospodářsky významných rostlin

I když je huseníček rolní jen modelovou rostlinou, jde podle rostlinných biologů o významný objev. Umožňuje lépe porozumět fungování rostlin. Tyto znalosti pak lze využít například při vylepšování ekonomických ukazatelů hospodářsky významných rostlin. Pomocí fytohormonů lze totiž nastavovat poměr mezi užitkovou částí rostlin a „odpadem“. (Například mezi plody a natí.) Fytohormony lze ovlivnit i poléhavost stonku, a tím i obtížnost sklizně.

Budoucnost projektu je stále otevřena, vědci v USA se snaží lépe charakterizovat jednotlivé VAS1 geny, od kterých bylo nalezeno osm různých typů, a upřesnit jejich funkci. Publikace v časopisech nakladatelství Nature je prestižní záležitostí, musí být vždy podpořena kvalitními vědeckými výsledky.

Huseníček rolní je významnou modelovou rostlinou, která se používá v molekulární biologii pro svoji jednoduchost a nenáročnost při pěstování, Splňuje i další podmínky kladené na modelové organismy – malý genom, krátká regenerační doba mezi dvěma generacemi a dostatečné množství potomstva. V biologických laboratořích patří k nejrozšířenějším.