Revoluce ve výzkumu kořenů

Výzkum česko-norského týmu vědců z Ústavu experimentální botaniky Akademie věd ČR, Přírodovědecké fakulty Univerzity Karlovy, České zemědělské univerzity a Norské univerzity vědy a technologie odhalil, že dlouhodobě uznávaná představa o růstu kořenových buněk neplatí. Takzvaný kyselý růst se sice podílí na ohybu kořenů v reakci na gravitaci, překvapivě ale nehraje klíčovou roli při jejich vývoji. „Teorie kyselého růstu vznikla již v sedmdesátých a osmdesátých letech minulého století a docela dobře vysvětluje například prodlužování stonků. V případě kořenů však dosud panovaly nejasnosti,“ vysvětluje v tiskové zprávě vedoucí vědeckého týmu Matyáš Fendrych z Ústavu experimentální botaniky Akademie věd ČR.

Miniaturní senzor

K objasnění těchto nejasností odborníci vyvinuli speciální proteinovou molekulu, která funguje jako miniaturní senzor pH přímo v buněčných stěnách. „Tento senzor je jedním z nejdůležitějších výsledků projektu a věřím, že najde využití i v dalších výzkumech,“ říká Pavel Krupař z ÚEB AV ČR a Přírodovědecké fakulty Univerzity Karlovy, hlavní autor článku věnovaného této problematice, který byl zveřejněn v časopise Nature Plants. Dodává, že díky vazbě senzoru na celulózu lze měřit pH přímo v buněčné stěně, nikoli v jejím okolí. Tato technologie umožnila sledovat procesy, které byly dříve skryté.

Překvapivé výsledky měření

Výsledky měření přinesly velké překvapení, které odporuje dosavadním předpokladům o vlivu hormonu auxin na kyselost prostředí (dlouhodobě uznávaná teorie kyselého růstu hovoří o tom, že auxin způsobuje změny v kyselosti buněčných stěn neboli v jejich pH – čím je prostředí kyselejší, tím více se buněčná stěna uvolní a buňky se mohou prodlužovat). „Podle teorie kyselého růstu by mělo být pH buněčných stěn nejnižší tam, kde buňky nejvíc rostou do délky. Jenže my jsme naměřili něco zcela jiného,“ popisuje Pavel Krupař a doplňuje, že v oblasti nejrychlejšího prodlužování je pH ve skutečnosti spíše vyšší.

Nové možnosti šlechtění

Ačkoliv je kyselý růst v kořenech důležitý při rychlých reakcích na gravitaci či světlo, pro samotný vývoj kořene musí vědci hledat jiné mechanismy. Podle Matyáše Fendrycha tyto výsledky představují začátek zajímavého pátrání, které má i praktický přesah pro zemědělství. „Když lépe porozumíme růstu kořenů, můžeme například pomoci šlechtitelům vytvářet odrůdy plodin, které budou odolnější vůči suchu nebo budou mít menší nároky na hnojení,“ uzavírá Fendrych.

Úvodní obrázek: pH na povrchu mladého rostoucího kořene huseníčku a v jeho okolí – barva samotného kořene nevypovídá o jeho pH. Dole: rychlost prodlužování buněk v kořeni. Podle teorie kyselého růstu by se měly buňky nejrychleji prodlužovat tam, kde je pH nejnižší. Z obrázku je však zřejmé, že tomu tak není. V oblasti maximálního růstu je naopak pH spíše vyšší. Zdroj vědecký tým, upraveno, licence CC BY 4.0.*