„Odlišnost fotosyntetického aparátu smrku spočívá v absenci světlosběrných proteinů Lhcb3 a Lhcb6. Ty spolu s dalšími proteiny tvoří světlosběrné antény, jimiž je absorbováno světlo, které následně rostlina využívá pro fotochemické reakce,“ vysvětlil hlavní autor výzkumu Roman Kouřil.

Dosud se mělo za to, že tyto dva proteiny mají všechny suchozemské rostliny. „Bývají dokonce považovány za součást charakteristiky suchozemských rostlin. Vyvinuly se při přechodu fotosyntetických organismů z vody na souš. Dle současné představy hrály klíčovou roli při adaptaci rostlin na suchozemské podmínky, které jsou v porovnání s vodním prostředím méně stabilní,“ pokračoval.

Na úrovni zelených řas

Podle vědců je otázkou, proč se smrk v průběhu evoluce obou proteinů „vzdal“ a proč se jeho fotosyntetický aparát podobá zeleným řasám, které v tzv. evolučním stromu figurují výrazně níže.

Olomoučtí výzkumníci genetickou analýzou přišli na to, že absence obou proteinů se netýká jen smrku, ale i dalších zástupců z čeledi borovicovitých a řádu liánovcotvarých.

„V průběhu evoluce suchozemských rostlin se v období zhruba před 250 milióny let odehrála na Zemi dosud největší přírodní katastrofa, v jejímž důsledku vyhynulo více než 70 procent suchozemských organismů a změnily se podmínky života na planetě. Následné klimatické změny vedly k vývoji nových rostlinných druhů, které patří mezi borovicovité a liánovcotvaré. Ty ,přišly‘ o již zmíněné proteiny, a tím se, co se světlosběrného aparátu týče, dostaly na úroveň zelených řas,“ uvedl další z autorů a vedoucí oddělení biofyziky CRH Petr Ilík.

Nelze vyloučit, že dané rostliny musely čelit vysoké intenzitě světla. „Oba proteiny za určitých podmínek dostatečně nevytvářejí ani zelené kvetoucí rostliny. A to ani tehdy, když jsou po delší dobu vystaveny vyšší intenzitě světla,“ dodal Ilík.

Schopnost zbavit se nadbytečného světla

Na převratnou novinku vědci narazili při studiu jiné vlastnosti smrku, tzv. nefotochemického zhášení. Jedná se o schopnost zbavit se za určitých okolností nadbytečného absorbovaného světla, které nedokáže zužitkovat ve fotochemických reakcích a mohlo by strom poškodit.

Předběžné výsledky naznačují, že tento mechanismus u smrku funguje jinak než u ostatních rostlin. Badatelé se nyní hodlají zabývat i tím, zda obě tyto unikátní vlastnosti smrku spolu nesouvisejí.

Centrum regionu Haná pro biotechnologický a zemědělský výzkum (CRH) je společným pracovištěm Přírodovědecké fakulty Univerzity Palackého a olomouckých pracovišť Ústavu experimentální botaniky Akademie věd ČR a Výzkumného ústavu rostlinné výroby.