Práca publikovaná v odbornom časopise Nature Communications by mohla pomôcť optimalizovať rast rastlín v čase globálneho otepľovania.
Časť semena Arabidopsis thaliana, modelového organizmu široko používaného v rastlinných vedách. Zdroj: UNIGE / Sylvain Loubéry
Vedci zo Ženevskej univerzity (UNIGE) zistili, ktorá časť rastliny dokáže v prípade príliš vysokých teplôt oddialiť či zablokovať klíčenie.
Novovytvorené semená sú nečinné a schopné klíčiť. Po niekoľkých dňoch či mesiacoch (v závislosti od druhu rastliny) sa však prebúdzajú a v období priaznivom pre rast sadeníc opäť schopnosť klíčiť získavajú. No nespiace semeno, ktoré je náhle vystavené nadmerne vysokým teplotám (vyšším ako 28 stupňov Celzia), môže klíčenie i blokovať. Tento mechanizmus represie teplotou, zvaný termoinhibícia, umožňuje veľmi jemnú reguláciu. Už odchýlka 1 až 2 stupne Celzia môže oddialiť klíčenie populácie semien, čím zvýši šance na prežitie budúcich sadeníc.
Skupina Luisa Lopez-Molina, profesora na Katedre rastlinných vied Prírodovedeckej fakulty UNIGE, kontrolovala klíčenie Arabidopsis thaliana, rastlinného druhu patriaceho do čeľade Brassicaceae, ktorý používajú ako model v mnohých výskumných projektoch.
Na to, aby vedci pochopili detekčné mechanizmy umožňujúce semenám spúšťať termoinhibíciu, skúmali javy, ktoré už boli kedysi opísané na príbuzných mladých rastlinách.
Zmeny teploty vnímajú aj sadenice, ktorých mierne zvýšenie teploty podporuje rast stonky. Opísaná adaptácia je podobná tej, ktorú pozorujeme, keď sa rastlina ocitne v tieni inej rastliny. Aby unikla tieňu a mohla na slnku realizovať fotosyntézu, predĺži sa.
Táto aktivita je regulovaná fytochrómom B, proteínom citlivým na svetlo a teplo, ktorý za normálnych okolností pôsobí ako brzda rastu rastliny. Ak sa však teplota, ktorej je rastlina vystavená, zvýši o jeden či dva stupne Celzia, podporí to inaktiváciu fytochrómu B, čím sa stáva pri regulácii rastu menej účinným.
Za všetko môže endosperm
Aby sme pochopili, akú úlohu zohráva pri tepelnej inhibícii počas klíčenia fytochróm B, autori rozobrali semená Arabidopsis a oddelili dve vnútorné časti: embryo (z ktorého vyrastie mladá rastlina) a endosperm (výživné tkanivo, ktoré pomáha riadiť klíčenie).
Klíčiaca rastlina. Zdroj: iStockphoto.com
Napokon sa im podarilo prísť na zásadnú vec. V porovnaní s embryami, ktoré boli zbavené endospermu, nedokázali pri príliš vysokých teplotách zastaviť svoj rast, čo napokon viedlo k ich smrti.
„Zistili sme, že termoinhibícia v semenách Arabidopsis nie je autonómne kontrolovaná embryom, ale realizuje ju endosperm, čo odhaľuje novú základnú funkciu tohto tkaniva,“ vysvetlila výskumníčka z Katedry rastlinných vied Prírodovedeckej fakulty UNIGE Urszula Piskurewicz. V neprítomnosti endospermu by embryo v semene podľa nej nedokázalo vôbec vnímať, že teploty sú príliš vysoké, a začalo by klíčiť, čo by preň mohlo mať smrteľné následky.
Odborníci by chceli nový poznatok aplikovať v ďalších výskumoch. Ich zámerom je lepšie preskúmať, ako sa pomocou svetla a tepla spúšťa či odďaľuje klíčenie semien. Veria, že ak tieto procesy pochopia, dokážu v budúcnosti optimalizovať rast rastlín vystavených širokému spektru náročných klimatických podmienok.
Zdroj: EurekAlert!
(af)
