Kytky nejsou hloupé

Ale nemají to jednoduché, vody jest jim zapotřebí více než praseti drbání. Na rozdíl od nás se za ní nemohou nikam dopravovat a na rozdíl od bezohledných majitelů bazénů ji musejí pracně hledat v zemi. Vědci z Durhamu a Nottinghamu teď objevili, jak to dělají a hodlají svých poznatků využít k vytvoření nové odrůdy obilí, která bude vzdorná vůči nastupujícímu suchu.

Pro získávání vody jsou pro rostliny rozhodující kořenové systémy. Jejich další větvení je možné jen tehdy, setkávají-li se s vlhkostí v půdě a pokud se tak stane, nastává děj zvaný “hydropatterning“ (~vodomilné chování) vedoucí k jejich rozvětvování. Professoři Bennett z University of Nottingham a Sadanandom z Department of Biosciences at Durham University (viz: https://www.nottingham.ac.uk/news/pressreleases/2018/december/divining-roots-revealing-how-plants-branch-out-to-access-water.aspx ) zjistili, že toto chování je řízeno hlavním genem s jménem ARF7. Když tento gen nemají, nečiní tak. Dokud jsou kořeny v kontaktu s vlhkostí, gen ARF7 je aktivní, pokud se dostanou do styku s vzduchem, je ARF7 inaktivován a rozvětvování končí.

Vědci ale objevili ještě něco dalšího: protein, který ARF7 inaktivuje, takže vodomilné chování je dále znemožněno. Předpokládají, že když se jim podaří působení této látky blokovat, umožní kořenovému systému hledání vlhkosti i za méně příznivých podmínek, než pro ně má dnes, tedy i v podmínkách většího sucha (continue to branch roots even in challenging conditions such as water scarcity).

Kdybych jim mohl poradit, řekl bych, ať se kouknou, jak to dělá vinná réva, která v letošním suchu ani omylem netrpěla, protože měla své kořeny v neuvěřitelné hloubce.

Kytky si taky pamatujou, což známe z jedné detektivky, kde usvědčily vraha. Avšak podívejme se, co říká věda a legrační geny s názvem PRC2. (ať mi nikdo neříká, že mám podivné jméno). V Nottinghamu jsou stále pilní a tentojrát se spojili s Birmigramem a zjistili, kaj to kytky dělají, že si pamatují, jak se mění jejich prostředí (alespoň tak to píšou na SciDaily).

Výzkum zveřejněný v časopise Journal Nature Communications odhaluje potenciální nové možnosti, jež by mohly podporovat vývoj nových odrůd rostlin, včetně obilovin a zeleniny schopných se přizpůsobit různým podmínkám prostředí.

Funkce paměti rostlinám umožňuje přesně koordinovat jejich vývoj v reakci na stres nebo měnící se období. Například mnoho rostlin si pamatuje prodloužený chlad během zimy, který zajišťuje, že na jaře kvetou pouze tehdy, když se vrátí vyšší teploty. Jeden způsob, jak to dělají, je přes skupinu proteinů nazývaných PRC2. V zimě se tyto bílkoviny spojují jako komplex a přepínají rostlinu do režimu nekvetení. Je málo známo, jak PRC2 detekuje změnu prostředí, aby se ujistil, že je aktivní pouze v případě potřeby.

Nová studie, která byla provedena ve spolupráci s vědci z univerzit v Oxfordu a Utrechtu, poskytuje nový pohled na „reakce na prostředí“ v PRC2.

Výzkumníci zjistili, že jádrová složka komplexu – protein nazývaná VRN2 – je extrémně nestabilní. Při vyšších teplotách a při dostatečném množství kyslíku se protein VRN2 neudrží a rozkládá se. Když se podmínky prostředí stanou náročnějšími, například když je rostlina zaplavena vodou a koncentrace kyslíku je nízká, VRN2 se stává stabilní a zvyšuje naději na přežití. Protein VRN2 se také akumuluje v chladu. To umožňuje komplexu PRC2 spustit rozvoj fáze kvetení až po zvýšení teploty. Tým zkoumal důvody a zjistil překvapivou podobnost mezi reakcemi rostlin na chlad a na stav charakterizovaný nízkým obsahem kyslíku během povodní, kdy je rostlina zaplavena vodou.

„Rostliny mají pozoruhodnou schopnost cítit a pamatovat změny ve svém prostředí, což jim umožňuje řídit jejich životní cyklus,“ vysvětluje vedoucí autor Dr. Daniel Gibbs z School of Biosciences na Birminghamské univerzitě. VRN2 se neustále rozpadá, když není potřeba, ale akumuluje se za správných podmínek prostředí. Tímto způsobem VRN2 přímo snímá signály z prostředí a reaguje na ně a PRC2 zůstává neaktivní, dokud nebude nutné, aby začal fungovat. Je možné, že tento mechanismus by mohl být zaměřen na pomoc při vytváření rostlin, které budou lépe přizpůsobeny různým scénářům, které budou důležité vzhledem ke změně klimatu.

Profesor Michael Holdsworth z univerzity v Nottinghamu, který vedl studii, řekl: „Bude nyní důležité zkoumat, jak chlad vede ke zvýšení stability VRN2 a proč tato reakce je podobná reakci rostlin na záplavy.“ Je zajímavé, že zvířata mají také komplex PRC2, ale nemají nestabilní protein VRN2.

Zdá se, že tento systém se vyvinul v květináčích, dodal Prof. Holdsworth. Možná jim dává větší flexibilitu v jejich schopnosti přizpůsobit se a reagovat na změny životního prostředí, což je důležité, protože jsou pevně fixovány v zemi a nemohou se pohybovat.

Zdroj (té druhé informace): Daniel J. Gibbs, et al.: Oxygen-dependent proteolysis regulates the stability of angiosperm polycomb repressive complex 2 subunit VERNALIZATION 2Nature Communications, 2018; 9 (1) DOI: 10.1038/s41467-018-07875-7