Exodermálny suberín pomáha paradajkám lepšie zvládať fázy sucha. Vedci identifikovali gény, ktoré regulujú jeho tvorbu.
Vedci testovali účinok suberínu v paradajkách zatiaľ len v prostredí skleníka. Cieľom je vytvoriť paradajku, ktorá produkuje viac suberínu, vďaka čomu bude odolnejšia proti suchu. Ilustračný obrázok. Zdroj: iStockphoto.com
Rastliny využívajú rôzne adaptačné mechanizmy, ktorými sa prispôsobujú meniacej sa klíme a životným podmienkam.
Hydrofóbny polymér
Korene rastlín produkujú polymér odpudzujúci vodu, nazývaný suberín, ktorý im pomáha prekonať obdobia bez dostatku vody. Suberín sa nachádza v mnohých rastlinách. Je to hydrofóbny polymér, tvorený mastnými kyselinami s prídavkom fenolických látok, ktorý je zložkou bunkových stien. Zvyšuje ich pevnosť a znižuje priepustnosť.
Suberín zabraňuje prúdeniu vody nahor k listom, kde by sa rýchlo odparila. Bez tejto látky by rastlina stratila asi toľko vody, ako keby sme nechali pustený vodovodný kohútik. Je charakteristický pre bunky korku. V niektorých rastlinách suberín produkujú endodermálne bunky, ktoré lemujú cievy vnútri koreňov. V iných rastlinách, napríklad v paradajkách, sa tvorí v exodermálnych bunkách, nachádzajúcich sa tesne pod pokožkou koreňa.
Suberín a paradajky
Úloha exodermálneho suberínu, ktorý sa tvorí aj v paradajkách, bola dlho nejasná. Paradajky ukladajú suberín do vonkajšej vrstvy koreňa, takže doteraz sa nevedelo, či takto uložený suberín dokáže účinne regulovať prítok vody do cievneho systému.
Nová štúdia vedcov z Kalifornskej univerzity v Davise pod vedením Siobhan Bradyovej, profesorky na katedre biológie rastlín a genómového centra, ukázala, že exodermálny suberín spĺňa tú istú funkciu ako endodermálny suberín. Bez neho by paradajky sucho zvládali horšie.
Ochranné „vrecko z igelitu“
Paradajky prežijú sucho vďaka tomu, že si korene obalia do suberínu. Rastlina si vyrobí ochranu podobnú igelitovému vrecku, ktorá odpudzuje vodu. Zabraňuje tak tomu, aby sa cenná voda dostala k listom a tam sa vyparila. Podľa vedcov by táto schopnosť, ktorou disponujú paradajky, mohla pomôcť aj iným plodinám.
„Toto robí z exodermálneho suberínu jeden z nástrojov, s ktorým sa rastliny vyrovnajú so suchom lepšie,“ uviedla Siobhan Bradyová, hlavná autorka článku. „Je to takmer ako puzzle. Ak dokážete zistiť, ktoré bunky obsahujú modifikácie chrániace rastlinu v náročných životných podmienkach, môžete si začať klásť otázky, či dokážete posilniť odolnosť rastliny postupným budovaním týchto obranných mechanizmov.“
Editovali gény paradajky
Ako uvádzajú vedci v publikovanej štúdii, suberín je nevyhnutný na to, aby paradajka prežila fázy sucha trvajúce niekoľko dní. V štúdii, ktorú uverejnil časopis Nature Plants, tím píše, že identifikoval sedem génov regulujúcich tvorbu suberínu. Tieto zistenia chcú odborníci využiť na to, aby boli paradajky a iné rastliny odolnejšie proti suchu.
Bradyová a jej tím začali identifikáciou všetkých génov, ktoré aktívne využívajú exodermálne bunky koreňa. Potom editovali gény a vytvorili zmutované kmene paradajok, ktorým chýbali funkčné verzie niekoľkých génov, o ktorých predpokladali, že by sa mohli podieľať na produkcii suberínu. Objavili sedem génov nevyhnutných na ukladanie suberínu.
Následne výskumníci testovali exodermálny suberín a jeho vplyv na schopnosť rastliny tolerovať sucho tým, že niektoré zo zmutovaných paradajok nechali desať dní bez vody. Pri týchto experimentoch sa vedci zamerali na dva gény: SIASFT, enzým podieľajúci sa na produkcii suberínu, a SlMYB92, transkripčný faktor, ktorý riadi expresiu iných génov podieľajúcich sa na produkcii suberínu.
Pozrite si
Paradajky odolnejšie proti suchu
Experimenty potvrdili, že oba gény sú nevyhnutné na produkciu suberínu a že bez nich sú paradajky menej schopné vyrovnať sa s nedostatkom vody. Pri dostatku vody prospievali rastliny s editovanými génmi rovnako ako normálne rastliny. Po desiatich dňoch bez vody však povädli oveľa viac.
Tímu okolo Siobhan Bradyovej sa teraz podarilo preukázať, že suberín reguluje v paradajkách aj prísun vody, čím rastlinu robí odolnou proti suchu. Ako tím dokázal, divoká paradajka Solanum pennellii, oveľa odolnejšia príbuzná kultivovanej paradajky, produkuje podstatne viac suberínu ako pestovaná paradajka. Bez génov pre reguláciu suberínu sa rastlina nedokáže vyrovnať s nedostatkom vody.
Vedci testovali účinok suberínu v paradajkách zatiaľ len v prostredí skleníka. Teraz by chceli otestovať potenciál suberínu v paradajkách rastúcich na poli. Cieľom je vytvoriť paradajku, ktorá produkuje viac suberínu, vďaka čomu bude odolnejšia proti suchu.
Zdroj: UC Davis, Spektrum.de, Katedra botaniky a genetiky FPV UKF Nitra
(zh)
