Sciencemag.cz
Doporučujeme
Různé stresové podmínky v rodičovské generaci rostlin mohou mít silně negativní, ale také velmi pozitivní vliv na růst a reprodukční úspěch potomků. Někteří potomci mohou zvýšit produkci semen až o 40 %. Vyplývá to z nejrozsáhlejší mezinárodní studie, kterou vedli vědci z Botanického ústavu AV ČR a která byla publikována v renomovaném botanickém časopise New Phytologist. Poznatky, při kterých výzkumný tým vystavil rostliny 24 různým stresům a jejich kombinacím, mohou být využity např. při šlechtění nových odolných plodin.
Vědci již před časem zjistili, že jednotlivé stresující podmínky působící v rodičovské generaci rostlin, jako je nedostatek živin či vysoká teplota, mohou ovlivnit i růst a produkci semen jejich potomků, kteří sami takové podmínky nezažili. Tyto informace potomci od svých rodičů nezískávají geneticky, ale díky mezigenerační paměti. Zda se jedná pouze o nahodilé případy či je to obecný jev a do jaké míry jejich život ovlivňuje, je otázka, na kterou se mezinárodní výzkumný tým zaměřil v nové studii.
Vědci uskutečnili dosud nejrozsáhlejší studii na několika genotypech modelového druhu huseníčku rolního. Rodiče vystavili 24 různým stresům či jejich kombinacím a sledovali, jaké budou mít zkušenosti rodičů vliv na reprodukční úspěch potomků.
„Zjistili jsme, že různé stresové podmínky a jejich kombinace v rodičovské generaci mohou mít jak silně negativní, tak i velmi pozitivní vliv na reprodukční úspěch potomků. Zažije-li například rodič stres chladem, jeho potomci mohou produkovat až o 40 % více semen než potomci rodičů, kteří tento stres nezažili,“ říká autor studie Vít Latzel z Oddělení populační ekologie Botanického ústavu AV ČR a dodává: „Naopak, pokud rodiče zažijí stres chladem, ale jsou zároveň stíněni jinou rostlinou, jejich potomci produkují o 20 % semen méně než potomci rodičů bez této zkušenosti.“
Díky rozsahu studie vědci zjistili, že je velmi obtížné či skoro nemožné předpovědět, jaký efekt bude mít určitý stres na mezigenerační paměť. Zaznamenali případy, kdy stres měl jen zanedbatelný vliv na růst rodičů, ale způsobil velmi silnou mezigenerační odpověď. A naopak i případy, kdy značný negativní vliv stresu na rodiče neměl žádný vliv na růst a reprodukci potomků.
Mezi stresové podmínky patřila například infekce bakteriálním patogenem nebo půda kontaminovaná těžkými kovy. Potomci rodičů, kteří byli této zátěži vystaveni, snížili produkci semen o 30 %.
V případě mírného stresu horkem (30 °C po dobu 10 dnů) potomci zvýšili produkci semen o 28 %. Naopak pokud rodiče byli vystaveni intenzivnímu horku (37 °C po dobu 24 hodin), jejich potomci produkovali o 15 % méně semen než potomci rodičů bez této zkušenosti.
Zajímavý výsledek ukázalo také vystavení rodiče suchu, kdy potomci měli o 20 % více semen. Pokud rodiče zažili kontaminaci půdy solí, na potomky to nemělo vliv. Avšak kombinací sucha a soli v půdě, došlo k poklesu produkce semen o 35 %. Sucho tedy samo zvyšuje produkci, ale v kombinaci se solí, která sama o sobě nemá vliv, se produkce semen dramaticky sníží.
„Mezigenerační paměť může být velmi účinný, i když doposud málo prozkoumaný a pochopený mechanismus adaptace rostlin na stresové a měnící se prostředí. Studie díky své robustnosti dokazuje, že mezigenerační paměť je u rostlin běžný fenomén. Toto zjištění může hrát důležitou roli například při šlechtění plodin, kdy lze například připravit osiva pro stresové podmínky, které lze předpokládat v důsledku globální změny klimatu, a to daleko rychleji než při použití klasických šlechtitelských postupů,“ dodává Vít Latzel.
Výzkum probíhal pod vedením Botanického ústavu AV ČR ve spolupráci s Univerzity of Bern, Gregor Mendel Institute of Molecular Plant Biology in Vienna, University of Hohenheim a Radboud University Nijmegen.
Vít Latzel, Markus Fischer, Maartje Groot, Ruben Gutzat, Christian Lampei, Joop Ouborg, Madalin Parepa, Karl Schmid, Philippine Vergeer, Yuanye Zhang, Oliver Bossdorf (2022) Parental environmental effects are common and strong, but unpredictable, in Arabidopsis thaliana. New Phytologist https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.18591
