Sciencemag.cz
Doporučujeme
Rostliny mají něco jako „záložní plán“, který jim umožňuje vytvořit nový organismus z jediné buňky. Vědci z CEITEC Masarykovy univerzity nyní zjistili, že tuto schopnost řídí alternativní forma jednoho konkrétního genu, která dokáže přimět běžnou rostlinnou buňku, aby začala růst v celou novou rostlinu. Tento objev by mohl otevřít cestu k efektivnějším metodám množení rostlin a ochraně ohrožených druhů.
Rostliny mají mimořádnou schopnost vytvořit celý nový organismus z jediné buňky, která se znovu „přenastaví“ do vývojového stádia. Tento proces, známý jako somatická embryogeneze, se v laboratořích využívá k množení rostlin, záchraně ohrožených druhů i k vývoji nových plodin. Přesný molekulární signál, který rostlinným buňkám říká, aby se vrátily na počátek svého vývoje, však dosud nebyl znám.
Výzkumný tým vedený Hélène Robert Boisivon z CEITEC Masarykovy univerzity (MUNI) nyní ukázal, že tato schopnost souvisí s alternativní formou genu MONOPTEROS, označovanou jako MP11ir. Tento gen vytváří zkrácenou verzi proteinu MONOPTEROS, která dokáže zahájit tvorbu malých rostlinných struktur (tzv. somatických zárodků), jež vznikají z běžných buněk, nikoli ze semen, a funguje nezávisle na auxinu – hormonu, který v tomto vývojovém procesu hraje klíčovou roli. Jinými slovy, rostliny mají zabudovaný záložní mechanismus, který jim umožňuje začít růst i tehdy, když běžný růstový signál selže.
„Naše výsledky ukazují, že rostlinné buňky jsou mimořádně přizpůsobivé. I když hlavní hormonální cesta selže, dokážou najít jiný způsob, jak zahájit vývoj,“ vysvětluje Samia Belaidi, první autorka studie z týmu Hélène Robert Boisivon z CEITEC MUNI. „U živočichů by se to dalo přirovnat ke kmenovým buňkám – základním buňkám, ze kterých tělo může vytvořit téměř jakýkoli jiný typ buněk, například nervové, svalové nebo kožní. Rostlinné buňky mají podobnou schopnost, jen ji využívají přirozeně a velmi efektivně.“
Barbara Wójcikowska z University of Silesia v Katovicích, která se na studii podílela stejnou měrou jako Samia Belaidi, doplňuje: „Pochopit, jak se rostlinné buňky dokážou ‚resetovat‘ a znovu definovat svou identitu, nám pomáhá zkoumat jednu z nejzákladnějších biologických schopností – začít život znovu z jediné buňky. Tento poznatek je zásadní jak pro základní výzkum rostlin, tak pro jeho praktické využití.“
Vědci kombinovali genetické metody, mikroskopii a analýzu genové exprese u modelové rostliny Arabidopsis thaliana. Zjistili, že obě formy proteinu MONOPTEROS – běžná MP i její alternativní verze MP11ir – musí spolupracovat, aby vývoj somatických zárodků probíhal správně. Pokud obě varianty chybí, tvorba těchto zárodků se úplně zastaví. Když je však množství MP11ir příliš vysoké, rostlina na hormonální signály sice reaguje, ale místo nových struktur vytváří pouze nediferencované pletivo zvané kalus.
Podle vědců by tento objev mohl mít praktické využití v zemědělství i ochraně přírody. Lepší pochopení toho, jak rostlinné buňky zahajují vývojové procesy, může zlepšit laboratorní množení plodin, zvýšit úspěšnost kultivace druhů, které je obtížné pěstovat, a přispět k ochraně ohrožených rostlin.
„Naším cílem je porozumět, jak rostlinné buňky rozhodují o svém osudu – zda se z buňky stane list nebo kořen,“ říká Hélène Robert Boisivon. „Toto poznání by v budoucnu mohlo přispět k udržitelnému zemědělství i k ochraně biodiverzity v době klimatických změn.“
Studie byla publikována v časopise Plant Physiology.
Plant Physiology, kiaf602, https://doi.org/10.1093/plphys/kiaf602
