Čeští vědci přišli s průlomovým objevem o rostlinných hormonech

Dogma o tom, že receptory rostlinných hormonů cytokininů je třeba hledat pouze v nitru buněk, padlo. Vědci prokázali, že tyto receptory, které jsou nezbytné pro spuštění molekulárně-biologických pochodů v rostlině, se nacházejí také na buněčném povrchu. Na výzkumu se podílel Ústav experimentální botaniky AV ČR a jeho výsledky publikoval i prestižní časopis Nature Communications. Zjištění může být důležité pro oblast šlechtitelství.

Cytokininy patří mezi klíčové hormony, které jsou zcela nezbytné pro život rostlin. Čeští vědci mají v jejich studiu dlouholetou tradici a patří v této oblasti ke světové špičce. Právě na předchozí výsledky badatelé navázali. Cytokininy tentokrát „stopovali“ ve spolupráci s kolegy z Rakouska, Švédska a Velké Británie pomocí dvou různých metod. Pracovali s kořeny a izolovanými kořenovými buňkami modelové rostliny huseníčku rolního. Zjištění výrazně mění představy o mechanismech působení cytokininů.

Nejen uvnitř, ale i vně

Receptory cytokininů vědci objevili před dvaceti lety. Převládalo přesvědčení, že se nacházejí především uvnitř buněk. Existovaly ovšem indicie, že funkční receptory by se mohly nacházet také na buněčném povrchu.

Proto jsme intenzivně hledali nástroj k tomu, abychom to mohli prokázat. Výsledek je průlomový. Jako první jsme dokázali zdokumentovat, že receptory cytokininů se skutečně vyskytují na povrchu některých typů buněk. Podařilo se také rozklíčovat, za jakých okolností se tak děje a jakými drahami se receptory pohybují z nitra buňky na její povrch a naopak,“ uvedl Lukáš Spíchal z Centra regionu Haná pro biotechnologický a zemědělský výzkum (CRH) v Olomouci, autor jednoho ze dvou článků v Nature Communications, které se problematice, byť z různých úhlů pohledu, věnují.

Speciální metody

Vizualizace rostlinných hormonů v místě účinku je nutná pro pochopení jejich funkce. Náš přístup je unikátní v tom, že pro zobrazení využívá přímo molekulu hormonu, k níž je pomocí krátkého raménka připojena fluorescenční značka. Také jsme použili upravené cytokininy chemicky navázané na velké gelové částice, které nemohou projít do buňky, a mohou tedy aktivovat pouze receptory na povrchu,“ řekl Ondřej Plíhal z olomoucké Laboratoře růstových regulátorů, společného pracoviště Přírodovědecké fakulty Univerzity Palackého v Olomouci a Ústavu experimentální botaniky AV ČR.

Dosažení závěrů by nebylo možné bez využití pokročilých mikroskopických metod vyvinutých a využívaných v CRH a ve spolupráci s profesorkou Evou Benkovou z Institute of Science and Technology v Rakousku. „Detekovat receptory a jejich fluorescenční ligandy v živých buňkách je velmi složité, ale s využitím superrezolučních metod v mikroskopii se k tomuto náročnému cíli postupně přibližujeme. Důležitou úlohu hraje také výběr správné metody přípravy biologického vzorku,“ objasnila Olga Šamajová z CRH.

Pro šlechtitelství

Výsledky základního výzkumu mohou být v budoucnu důležité i pro praxi. Další bádání by mělo objasnit, zda a jak rozdíly v umístění receptorů pomáhají rostlině „vyladit“ působení cytokininů, mimo jiné i v kořenovém systému.

Role těchto hormonů při vývoji kořene stále není dostatečně objasněna a naše výsledky naznačují, že existuje řada regulačních mechanismů, které dosud nebyly zmapovány. Vliv velikosti a architektury kořenového systému na výnos plodin či kvalitu sklizně je přitom jedním z objektů zájmu současného šlechtitelství. Bližší pochopení regulační úlohy cytokininů může být užitečné i pro vývoj nové generace sloučenin odvozených od těchto hormonů, které by byly využitelné v zemědělství,“ vysvětlil Ondřej Novák z Laboratoře růstových regulátorů.

Autor: Jan Klika, Gabriela Sýkorová Dvorníková
Zdroj: AV ČR
Ilustrační foto: pixabay.com