Vědci z Centra regionu Haná radí světu, jak mikroskopem zkoumat živé rostliny

Vědci z Centra regionu Haná pro biotechnologický a zemědělský výzkum (CRH) našli způsob, jak proniknout do hlubokého nitra živých rostlinných buněk pomocí superrozlišovacích a environmentálních laserových mikroskopů, aniž by zkoumané objekty došly k újmě. Důkazem jsou dvě průkopnické metodické práce, které nedávno publikoval časopis Nature Protocols. O metodické postupy už projevila zájem řada zahraničních pracovišť.

Pokud donedávna vědci chtěli pozorovat rostlinné buňky v komerčně dostupných laserových mikroskopech, většinou se jim nedařilo objekty sledovat po delší dobu. Takové zkoumání totiž znamená pro rostlinu velký stres a záhy uhyne. Vědci z Oddělení buněčné biologie CRH ale dokázali najít způsob, jak živým rostlinám i během mikroskopického zkoumání zajistit optimální podmínky pro život. „Připravili jsme detailní protokol pro přípravu rostlin pro vývojovou environmentální mikroskopii. Dokážeme zajistit to, že rostlina i v uzavřeném prostoru uvnitř mikroskopu dostává výživu ke kořenům a není přerušena výměna kyslíku a oxidu uhličitého. Rostlina tak může stále růst a my vidíme její orgány, pletiva a buňky v kontinuálním vývoji. To se dosud nikomu u komerčních mikroskopů nepodařilo,“ uvedl Miroslav Ovečka z CRH.

Zatím si vědci postup, který otevírá rostlinným biologům nové perspektivy, vyzkoušeli na huseníčku a vojtěšce. „Metoda se dá použít i na dalších druzích rostlin. Užíváme jiné, velmi šetrné osvěcování vzorků, proto je můžeme pozorovat déle. Naše know-how přípravy rostlin, které vychází z dlouholetých zkušeností, je ve světě velmi žádané,“ řekl vedoucí výzkumného týmu Jozef Šamaj.

Vědci George Komis a Olga Šamajová z CRH ve spolupráci s kolegy z Ústavu molekulární a translační medicíny připravili metodiku pro superrozlišovací mikroskopii založenou na strukturovaném osvětlení buněk, tedy nasvěcování přes strukturní mřížku. Tuto metodu využili před časem jako první na světě pro zkoumání živých rostlinných buněk a díky tomu viděli živé buněčné struktury v pohybu, a navíc v rozlišení, které bylo do té doby pro běžnou mikroskopii nepředstavitelné. „Nyní jsme vypracovali univerzální protokol, v němž umíme uplatnit výhody metody vysokého mikroskopického rozlišení při zkoumání různých typů rostlinných buněk. Dostáváme se až na hranici rozlišení 120 nanometrů, což je zhruba polovina takzvaného Abbého difrakčního limitu pro světelnou mikroskopii. Ještě nedávno jsme ho považovali za neprolomitelnou fyzikální bariéru,“ doplnil Šamaj.

Obě metodiky podle vědců přispívají k rozvoji pokročilé mikroskopie, díky němuž mohou rostlinní biologové lépe poznávat dění uvnitř živých rostlinných organismů. „Tato oblast se velmi rychle rozvíjí a počet pracovišť, které tyto metody budou využívat, určitě poroste. Předpokládáme, že tím se zvýší i zájem o naše know-how,“ shodují se oba vědci.

Sběr dat a příprava článků stála výzkumníky zhruba tři roky života. Nutným předpokladem pro přelomové články bylo moderní přístrojové vybavení CRH i dlouholeté zkušenosti jeho pracovníků.