Objav umožní lepšie porozumieť tomu, ako hormóny regulujú rast a vývoj rastlín vrátane dôležitých poľnohospodárskych plodín.
Miroslav Kvasnica a jeho kolegyňa Karoll Ferrerová z olomouckého Laboratória rastových regulátorov. Zdroj: Foto: Ota Blahoušek, UPOL.
Odborníci zo spoločného pracoviska Ústavu experimentálnej botaniky Akadémie vied ČR a Univerzity Palackého v Olomouci sa podieľali na objave, ktorý podstatne rozširuje znalosti o dôležitých rastlinných hormónoch brassinosteroidoch.
Medzinárodný tím ukázal, že prekurzory (čiže látky, z ktorých rastlina vytvára aktívne hormóny) putujú medzi bunkami cez mikroskopické kanáliky zvané plazmodezmy. Vzniknuté hormóny navyše spätne ovplyvňujú transport prekurzorov, a tým riadia svoju vlastnú hladinu v bunkách.
Objav umožní lepšie porozumieť tomu, ako brassinosteroidy regulujú rast a vývoj rastlín vrátane dôležitých poľnohospodárskych plodín. Výsledky výskumu publikoval prestížny časopis Nature Chemical Biology.
Ovplyvňujú mnoho dôležitých procesov
- Brassinosteroidy boli medzi rastlinné hormóny oficiálne zaradené na konferencii v Japonsku v roku 1998. Objavil ich J. W. Mitchell v roku 1970 v peľovom extrakte repky olejnej (Brassica napus), ktorý stimuloval rast rastlín fazule.
- Aktívnu zložku izolovali v Northern Regional Research Center v roku 1979 a nazvali ju brassinolid.
- Castasteron, ďalší brassinosteroid, bol objavený v roku 1982 v gaštanovníku (Castanea crenata).
- Do roku 2000 bolo už známych 56 rôznych brassinosteroidov. Ukázalo sa, že sú v rastlinách všeobecne rozšírené.
Brassinosteroidné hormóny ovplyvňujú mnoho dôležitých procesov, ktoré súvisia s rastom a vývojom rastlín a ich reakciami na nepriaznivé podmienky prostredia. Výskumom tejto skupiny zlúčenín sa dlhodobo zaoberá tím vedcov z Laboratória rastových regulátorov (LRR), spoločného pracoviska Ústavu experimentálnej botaniky Akadémie vied ČR a Univerzity Palackého v Olomouci.
Už pred nejakým časom sa experti z LRR podieľali na projekte, ktorý študoval tvorbu a biologické pôsobenie brassinosteroidov počas raného vývoja koreňov. Výskum dokázal, že prekurzory, v ktorých tieto hormóny vznikajú, musia nejakým spôsobom putovať v koreni medzi bunkami. Vedci však nevedeli ako.
Na zodpovedanie tejto dôležitej otázky sa teraz zameral projekt pod vedením profesorky Eugenie Russinovej z univerzity v belgickom Gente. Sily v ňom spojili vedci z piatich krajín vrátane Miroslava Kvasnicu a Karoll Ferrerovej z olomouckého Laboratória rastových regulátorov.
Bádatelia využili širokú paletu vzájomne sa doplňujúcich metód z odboru biochémie, organickej chémie, molekulárnej biológie a pokročilej mikroskopie. Prišli na to, že prekurzory brassinosteroidných hormónov sa v rastlinách pohybujú iba na krátke vzdialenosti, a to spôsobom, ktorý doteraz nik neopísal. Prechádzajú totiž z bunky do bunky mikroskopickými kanálikmi zvanými plazmodezmy.
Pozrite si
Ešte zaujímavejšie však je, že hotové hormóny spätne ovplyvňujú priepustnosť plazmodeziem, a tak regulujú transport svojich prekurzorov a v dôsledku toho i svoju vlastnú koncentráciu v bunkách. Spätná väzba zrejme pomáha rastline udržiavať optimálnu hladinu brassinosteroidov v rôznych častiach jej tela.
Miroslav Kvasnica a jeho kolegyňa Karoll Ferrerová z LRR sú chemici, ktorí sa špecializujú na syntézu brassinosteroidov a im príbuzných látok a na testovanie ich biologických účinkov. Spoločne syntetizovali 22-hydroxycampesterol, ktorý zohral kľúčovú rolu v preukázaní transportu plazmodezmami.
„Táto zlúčenina sa vyskytuje v rastlinách ako prekurzor brassinosteroidných hormónov. Nie je ale komerčne dostupná ako čistá látka a navyše je jej syntéza pomerne komplikovaná. V Olomouci sme ju však zvládli. Rovnako sme zvládli aj prípravu ďalších podobných látok, ktoré boli použité v tomto projekte a v iných,“ hovorí Miroslav Kvasnica.
Mikroskopický dôkaz, že hormóny brassinosteroidy znižujú priepustnosť medzibunkových kanálikov zvaných plazmodezmy, a tým regulujú svoju koncentráciu. V jednej bunke koreňa arábovky aktivovali vedci svetelným impulzom špeciálne svietiacu (fluorescenčnou) bielkovinu, ktorá slúži ako viditeľná značka. Horný rad: v kontrolnej vzorke sa aktivovaná bielkovina (na žlto sfarbená) rýchlo šíri do okolitých buniek. Dolný rad: vo vzorke ošetrenej brassinosteroidom sa fluorescenčná značka takmer nešíri. Autor: Marija Smokvarska, Université de Bordeaux.
Nové objavy zverejnené v Nature Chemical Biology sú v štúdiu brassinosteroidov veľkým krokom vpred, čo je dôležité nielen pre základný výskum, ale aj z praktického hľadiska.
Pokiaľ lepšie pochopíme molekulárne deje spojené s týmito hormónmi, môžeme poznatky do budúcna využiť napríklad pri šľachtení nových odrôd plodín, ktorých rast, vývoj či odolnosť proti nepriaznivým podmienkam budú vyladené podľa konkrétnych potrieb poľnohospodárov.
Zdroje: Ústav experimentálnej botaniky AV ČR, Wikipedia
(af)
