Článek
Cytokininy jsou hormony, které v rostlinách řídí mnoho důležitých životních procesů. Již desítky let vědci vědí, že mimo jiné oddalují stárnutí neboli senescenci. Zvlášť dobře je to vidět, když od rostliny oddělíme listy, zajistíme jim přísun vody a ponecháme je několik dnů potmě. Listy rychle ztrácejí zelené barvivo chlorofyl a postupně odumírají. Pokud na ně ovšem aplikujeme cytokininy, tento proces se výrazně zpomalí.
Molekulární mechanismy zodpovědné za tento snadno pozorovatelný jev ale dosud nebyly přesně popsány. Vědci z několika institucí se proto rozhodli přispět k jejich objasnění. Hlavní podíl na výzkumu měly týmy Ondřeje Plíhala z Laboratoře růstových regulátorů (společné pracoviště Ústavu experimentální botaniky Akademie věd ČR a Přírodovědecké fakulty Univerzity Palackého v Olomouci) a Martiny Špundové z Katedry biofyziky Přírodovědecké fakulty Univerzity Palackého v Olomouci.
Stav podobný hibernaci
Badatelé zkoumali vliv dvou látek s cytokininovou aktivitou na listy často používané pokusné rostliny huseníčku rolního. U oddělených listů inkubovaných ve tmě sledovali obsah chlorofylu a chlorofylovou fluorescenci, která - zjednodušeně řečeno - poskytuje informace o výkonnosti nebo fyziologické kondici fotosyntetického aparátu.
„Aplikace obou cytokininů zpomalovala senescenci, odbourávání chlorofylu a s tím spojený pokles fotosyntetické funkce, což jsme čekali. Velice nás ovšem překvapilo, že v kratších časech zatemnění listů, dříve, než se senescence spustila, aplikace cytokininů fotosyntézu naopak snížila, což obvykle znamená, že fotosyntetický aparát je ve špatném stavu,“ uvedla Martina Špundová.
Podrobnější výzkum nicméně prokázal, že tomu tak není. Cytokininy ve skutečnosti fotosyntetický aparát chránily a obrazně řečeno jej uvedly do jakési hibernace – podobně jako když se přepne počítač do režimu spánku.
V tomto stavu je sice fotosyntéza snížena, ale chloroplasty zůstávají nadále funkční a neprodukují dostatečně silný signál k tomu, aby buněčné jádro spustilo jejich destrukci. Díky tomu je list v pohotovosti a po opětovném vystavení světlu dokáže rychle a bezpečně obnovit fotosyntézu.
Výsledky navíc podle odborníků prokazují, že cytokininy chrání list i během této „startovní“ fáze. Snižují například tvorbu nebezpečných reaktivních forem kyslíku, která se zvyšuje při přechodu z dlouhé tmy do světla.
Výzkum pomůže při šlechtění
Vědci následně zjišťovali aktivitu mnoha tisíc genů a hladinu zhruba 3 000 proteinů v listech pokusných rostlin ponechaných ve tmě. Umožnilo jim to identifikovat molekulární mechanismy, které se pravděpodobně podílejí na přechodu fotosyntetického aparátu do klidového režimu a na výstupu z něj.
„Velmi důležitý objev byl, že studované účinky cytokininů jsou do značné míry závislé na fytochromu B – proteinu, který rostlinám umožňuje vnímat červené světlo. Bude jistě zajímavé v budoucnu detailněji zmapovat interakce mezi cytokininy a fytochromem B a také to, jak tyto vztahy souvisejí s funkcí dalších fotoreceptorů, tedy proteinů zajišťujících vnímání světla,“ konstatoval Ondřej Plíhal.
Poznatky mohou podle něj najít praktické využití rovněž při šlechtění nových odrůd plodin s výkonnější fotosyntézou nebo s lepší odolností vůči náhlým změnám osvětlení. „To může být relevantní i pro studium odpovědí rostlin na zastínění a další typy stresu,“ doplnil Plíhal.
Výsledky studie publikoval prestižní odborný časopis New Phytologist.
