Dálkové ovládání genů ječmene

 
Vědci odhalili, jak ječmen řídí aktivaci svých genů prostřednictvím vzdálených regulačních DNA sekvencí v dědičné informaci. Tyto nenápadné úseky DNA jsou rozmístěny po celém genomu a fungují jako dálkové ovládače, které zesilují nebo zeslabují aktivitu cílového genu v konkrétní části rostliny a ve správný okamžik vývoje. Uvedla to v tiskové zprávě Mgr. Lucie Peřinová ze Střediska společných činností AV ČR, v. v. i.

Tým z Ústavu experimentální botaniky AV ČR (ÚEB AV ČR) v Olomouci, vedený Ing. Hanou Šimkovou, Ph.D., popsal mechanismus fungování této komunikační sítě a vytvořil první komplexní mapu těchto míst u obilnin. Tyto poznatky otevírají cestu k cílenějším zásahům do genomu rostlin, což pomůže při vývoji výnosnějších a odolnějších odrůd. O objevu informoval prestižní časopis Cell Genomics.

Mapa regulačních prvků

Pro pochopení toho, jak rostlina „ví“, který gen má zapnout a kdy přesně, analyzovali vědci z ÚEB AV ČR a jejich partneři z německého IPK Gatersleben a Ústavu molekulární biologie rostlin AV ČR (ÚMBR AV ČR) tři vývojová stadia ječmenného embrya a mladé listy. Zkoumali přitom epigenetické značky v dědičné informaci, které rozhodují o tom, zda je gen aktivní, nebo umlčený. S využitím nejmodernějších metod sekvenování a strojového učení se jim podařilo vytvořit detailní mapu více než 77 tisíc předpokládaných regulačních prvků, které dohromady zabírají asi 1,5 % ječmenného genomu. Mnohé z těchto prvků působí na geny umístěné velmi daleko – desítky až stovky tisíc písmen v sekvenci DNA.

Jemně seřízené spínače

Vzdálené regulační sekvence na bázi DNA fungují jako jemně seřízené spínače, jež umožňují rostlině reagovat na podněty z prostředí, určují směr vývoje nebo řídí přechod do reprodukční fáze. Hlavní řešitelka projektu, Ing. Šimková z ÚEB AV ČR, vysvětluje: „Jejich poznání nám umožní přesněji pochopit, proč se některé odrůdy vyvíjejí odlišně, a nabízí nové nástroje pro jejich cílené vylepšování“.

Klíč k odolnosti a kvetení

Studie popisuje, že vzdálené regulační prvky přicházejí do kontaktu se svými cílovými geny vytvářením smyček DNA. Jedná se o přesně definované uspořádání vlákna DNA v buněčném jádře. Vědci z ÚEB AV ČR tento typ interakcí podrobně popsali například u skupiny genů kódujících bílkoviny LEA, které mají zásadní význam pro přežití rostlin v podmínkách sucha. Mapu regulačních oblastí využili také k odhalení oblastí důležitých pro gen Vrn3, jenž řídí přechod ječmene do kvetení.

Globální databáze pro udržitelné plodiny

Nově vytvořená databáze a interaktivní genomový prohlížeč, které vyvinuli a spravují vědci z ÚEB AV ČR a ÚMBR AV ČR, jsou volně dostupné vědecké komunitě po celém světě. Tato databáze může sloužit jako podklad pro další výzkum nejen u ječmene, ale i u příbuzných obilnin, jako jsou pšenice a žito. „Porozumění těmto regulačním sítím je klíčem pro další vývoj udržitelných plodin. Můžeme tím urychlit šlechtění rostlin, které lépe zvládnou stres, dávají stabilní výnosy a potřebují méně zásahů,“ dodává Ing. Šimková z ÚEB AV ČR.*

Více informací naleznete v ÚRODĚ č. 1/2026 na str. 24.