Pozorovanie prispeje k poznaniu, ako jačmeň reaguje na rôzne stresové podnety, a umožní šľachtenie odolnejších a výnosnejších odrôd obilnín.
Kateřina Kaduchová pri mikroskope počas analýzy rastlinných vzoriek. Zdroj: ÚEB AV ČR
Vynikajúcim výsledkom sa môžu pochváliť rastlinní genetici z Ústavu experimentálnej botaniky (ÚEB) Akadémie vied Českej republiky (AV ČR). Po štyroch rokoch výskumu vyvinuli nástroj, ktorý umožňuje sledovať naživo procesy množenia buniek v jačmeni. O objave, na ktorom odborníci z ÚEB AV ČR spolupracovali s tímami z Univerzity Palackého v Olomouci, informuje významný vedecký časopis The Plant Journal.
Vedci z olomouckého Centra štruktúrnej a funkčnej genomiky rastlín ÚEB AV ČR ako prví na svete v reálnom čase sledovali pod mikroskopom bunkové delenie jačmeňa. Vďaka tomuto objavu budú môcť zistiť, ako jačmeň reaguje na rôzne stresové podnety, čo prispeje k šľachteniu odolnejších a výnosnejších odrôd obilnín. Doteraz bolo možné študovať pod mikroskopom len neživé vzorky pletív.
Podľa Aleša Pečinku, vedúceho výskumnej skupiny Centra štruktúrnej a funkčnej genomiky rastlín ÚEB AV ČR, prináša objav mnoho nových dôležitých poznatkov. „Teraz môžeme napríklad merať niektoré procesy pri množení buniek. Zistili sme, čo doteraz nikto nevedel, že bunkové delenie v prípade jačmeňa trvá približne 80 minút. Vieme tiež, kde sa konkrétna bunka nachádza, v akej pozícii je voči okolitým bunkám a dokážeme pozorovať aj ich vzájomné interakcie,“ uviedol Aleš Pečinka.
Farebné proteíny pomohli vedcom „vidieť“
Experti si ako modelovú rastlinu vybrali jačmeň, pretože ide o klasickú českú plodinu. Výhodou sú i jeho veľké chromozómy. Na sledovanie procesu delenia museli upraviť rastliny tak, aby niektoré časti ich bunkového jadra pod mikroskopom svietili. „Pomocou metód génového inžinierstva sme na vybrané bunkové štruktúry naviazali proteín svietiaci na zeleno, červeno, modro alebo žlto. Takto sme v bunke označili chromozómy, jadierka a mikrotubuly,“ vysvetlila Kateřina Kaduchová z Ústavu experimentálnej botaniky AV ČR.
Na obrázku, ktorý je zväčšený 630-krát, dobre vidieť okrúhle modro-žlté bunkové jadrá v živých korienkoch jačmeňa. Uprostred snímky je zachytené delenie chromozómov. Zdroj: ÚEB AV ČR
Výskum trval štyri roky a bol náročný. „Z mladých naklíčených dvojdenných rastlín jačmeňa sme sa zamerali na rastúce korienky, v ktorých prebieha bunkové delenie najčastejšie. Veľkou výzvou boli práve mikroskopia a zachytenie celého procesu delenia, pretože korienky jačmeňa rýchlo odrastajú a je veľmi ťažké zaostriť mikroskop do hlbších vrstiev buniek,“ dodáva Kateřina Kaduchová.
Usmernenie korienkov a opakované meranie
Olomouckí vedci si však poradili aj s touto výzvou. Vyvinuli vlastný systém na usmernenie rastu koreňov v mikroskope. Počas výskumu používali konfokálny mikroskop, ktorý dokázal bunku zväčšiť 630-krát. „Veľa času zabralo nastavenie celého experimentu, pretože delenie buniek je rýchle a neodohráva sa v rovnakom čase. Snažili sme sa teda nasnímať niekoľko fáz delenia bunky a merania sme museli opakovať. Pri mikroskope som strávila veľa času, išlo o stovky hodín,“ vysvetľuje vedkyňa náročnosť živého sledovania bunkového delenia.
Podľa Aleša Pečinku posúva nová štúdia hranice znalostí a pri jačmeni otvára ďalšie možnosti výskumu. „Napríklad o chromozómoch sa vedelo, že sa v priebehu strednej fázy bunkového delenia skracujú. Vďaka nášmu novému objavu sme mohli zmerať ich dĺžku aj v skorších a neskorších fázach delenia a teraz už vieme, že skracovanie pokračuje až do poslednej fázy delenia bunky, keď sa chromozómy obalia jadrovou membránou a proces vzniku dcérskych buniek je dokončený vytvorením bunkovej steny,“ dodáva Aleš Pečinka.
Nástroj pre celý svet
Olomouckí experti tak vytvorili platformu na štúdium vplyvu rôznych rastových podmienok na delenie buniek jačmeňa, ktorá je už teraz dostupná celosvetovej vedeckej komunite. „Do budúcnosti môžu vedci vďaka tomuto nástroju hodnotiť vplyv rôznych podmienok na rast obilnín, čo je v čase, keď riešime vplyv klimatickej zmeny na rast a výnos plodín a tiež zabezpečenie dostatku potravín pre zväčšujúcu sa svetovú populáciu, kľúčové,“ objasnil Jan Bartoš, vedúci olomouckého pracoviska ÚEB AV ČR.
Vedci z olomouckého pracoviska Ústavu experimentálnej botaniky AV ČR budú vo výskume pokračovať. Chcú poznať dynamiku a správanie sa bunky pri delení z inej perspektívy. Chystajú sa napríklad prísť na to, ako sa v priebehu bunkového delenia správa jadrová membrána alebo aký vplyv budú mať na množenie buniek rôzne stresové faktory a cudzorodé látky.
Zdroj: AV ČR
(zh)
