Jedným z najzávažnejších problémov a zároveň najväčšou výzvou dneška je narastajúce znečistenie pôd ťažkými kovmi. Ak sú rastliny pestované na takýchto pôdach, nie sú vôbec schopné rásť alebo je ich prirodzený vývin narušený, hovoríme že rastliny sú pod stresom. Takýto stres rastlín má následne dopad na poľnohospodársky výnos a ľudské zdravie, keďže rastliny rastúce v takýchto oblastiach sú poškodené, navyše v sebe hromadia toxické ťažké kovy, ktoré sa takto dostávajú aj do potravového reťazca.
Aby vedci mohli menované problémy riešiť, musia najprv pochopiť mechanizmus, ktorý sa v rastlinách spúšťa počas stresu z ťažkých kovov a akým spôsobom tomuto stresu dokážu čeliť. „Existuje mnoho rôznych molekúl, ktoré sa zúčastňujú odpovedí rastlín na stres,“ uvádza Loriana Demecsová, ktorá pracuje v skupine riešiacej projekt Interakcie oxidu dusnatého, fytohormónov a aktívnych foriem kyslíka v odpovedi koreňa jačmeňa na ťažké kovy (Nitric oxide, phytohormones and reactive oxygen species interactions in barley root responses to heavy metals). Ako zodpovedný riešiteľ pôsobí RNDr. Ladislav Tamás, PhD., Centrum biológie rastlín a biodiverzity SAV.
Hlavným cieľom projektu je pochopenie úlohy oxidu dusnatého (NO) vo vzťahu k signalizácii fytohormónov, ako napr. auxín, a k aktívnym formám kyslíka (AFK) v odpovedi koreňov jačmeňa na ťažké kovy, a to používaním fyziologických, biochemických a molekulárnych metód.
Ako modelový organizmus slúži poľnohospodársky dôležitá plodina – jačmeň. Vedci sa konkrétne snažia o charakterizáciu morfogénnych odpovedí koreňov, napr. zmena rastu koreňa, čo môže byť spojené s toxickými symptómami vyvolanými ťažkými kovmi.
„Toxickým symptómom môže byť napr. bunková smrť. Zameriavame sa na bunkové systémy, organely a iné súčasti bunky, produkujúce AFK počas stresových odpovedí indukovaných ťažkými kovmi v koreňoch. Okrem AFK sa venujeme aj charakterizáciám zmien v hladine NO vplyvom ťažkých kovov. V neposlednom rade sa zaoberáme aj opisom metabolických dráh hormónov počas realizácie stresových odpovedí,“ vysvetlila Loriana Demecsová.
Vplyv auxínu, jedného z fytohormónov
Ide o projekt končiaci v roku 2019. Momentálne riešiteľský tím pracuje na objasnení vplyvu auxínu, jedného z fytohormónov, na správny rast koreňa jačmeňa počas stresových podmienok spôsobených kadmiom. Sledujú zmeny v aktivite antioxidačných enzýmov, ktoré eliminujú aktívne formy kyslíka, po tom ako narušia tvorbu alebo signalizáciu auxínov. Zároveň skúmajú vplyv auxínov na tvorbu oxidu dusnatého, a naopak, vplyv oxidu dusnatého na účinky auxínov.
Loriana Demecsová priblížila, že očakávajú, že sa nim podarí prehĺbiť znalosti o spolupôsobení aktívnych foriem kyslíka, oxidu dusnatého a fytohormónov počas stresu z ťažkých kovov, ako aj vplyv oxidu dusnatého a auxínov na vybrané antioxidačné enzýmy.
„V tomto projekte sa nezaoberáme priamo aplikačnými metódami, avšak je veľmi ťažké zrealizovať aplikačný výskum, ak neexistuje základný výskum, a v tom spočíva naša práca. Základným výskumom sa snažíme popísať mechanizmy, ktoré prebiehajú v rastlinách počas stresových podmienok tak, aby sa tieto poznatky dali následne pretaviť do praxe, čo môže neskôr zlepšiť poľnohospodársky výnos plodín, ako aj prispieť k možnosti pestovať zdravšie potraviny. Zároveň, pochopenie signalizácie týchto molekúl prispieva k objasneniu fyziológie stresu v rastlinách,“ dodala členka riešiteľského tímu.
Kadmium, jeden z ťažkých kovov, je rozšíreným polutantom životného prostredia. Vyznačuje sa negatívnym vplyvom na rast a vývin rastlín. Po tom ako ho koreň rastliny absorbuje z pôdy dochádza v koreňových bunkách k nadmernej tvorbe rôznych reaktívnych molekúl ako napr. superoxid (B), peroxynitrit (D) či oxid dusnatý (F). Všetky tri spomenuté molekuly spôsobujú vo väčšom množstve poškodenie koreňových buniek, vedúce až k bunkovej smrti (H,I). V morfológii koreňa sa tieto zmeny prejavia ako zhrubnutiny a zároveň dochádza k značnému spomaleniu rastu koreňa (K), v extrémnych prípadoch k odumretiu celého koreňa a rastliny
Informácie a ilustráciu poskytla: Loriana Demecsová
Spracovala: Slávka Cigáňová (Habrmanová), NCP VaT pri CVTI SR
Ilustračné foto: Pixabay.com /Hans/
Uverejnila: VČ