Hranaté melouny? Proč ne!

Odpovědi hledají v Laboratoři molekulární analýzy vývoje rostlin Biofyzikálního ústavu AVČR v Brně, kde se studiem zákonitostí rostlinného růstu a tvarování - tzv. morfogenezí zabývají.

Tvarový vývoj - morfogeneze všech živých organismů je řízena geneticky. Například výšku člověka ovlivňuje několik genů (výška těla je příkladem tzv. polygenně dědičné charakteristiky). Může ji ovlivnit dostupnost a kvalita potravy, ale je více méně daná.

Základní tvar rostlinného těla je samozřejmě také zakódován v genech, ale velkou roli při jeho vývoji hrají všechny faktory vnějšího prostředí. Co se týče tvaru těla, jsou rostliny zkrátka plastičtější než živočichové.

Kdo se změní vyhraje...

Příčiny vysoké plasticity rostlinných těl je samozřejmě nutné hledat ve způsobu jejich života. Když se totiž změní místní podmínky, nemohou na rozdíl od živoči změnit místo svého růstu. Musí se novým okolním podmínkám přizpůsobit.

Kultivace|foto: Hana Staňková

Co tvaruje rostliny?

Jaké faktory tedy mají vliv na tvar rostlinného těla? "Všechny." Zněla odpověď doc. Břetislava Brzobohatého, vedoucího Laboratoře molekulární analýzy vývoje rostlin. Z abiotických faktorů je to například teplota nebo vlhkost.

V hlavní roli světlo

Výjimečnou roli ale samozřejmě hraje světlo. Rostliny jsou autotrofní organismy, pro které je světlo hlavním zdrojem energie. Proto musí být světlo současně i signálem pro jejich růst. Fytochromovými fotoreceptory jsou rostliny schopny vnímat a rozlišit různé vlnové délky (různou spektrální kvalitu) světla. Tak se "dozvídají" odkud světlo přichází a kam je tedy potřeba růst.

Jak se cítí semenáček ve stínu lesa?

Krásným příkladem vývoje tvaru rostlinného těla v závislosti na světle je situace ve stínu podrostu tropického lesa. Aby mohla rostlina růst za světlem, musí být schopna rozeznat rozdíl v intenzitách červeného a vzdáleného červeného světla. Vysoký podíl červeného světla ve světle bílém odpovídá v tomto případě osluněnému místu. Podíl vzdáleného červené světla vůči světlu červenému vzrůstá průchodem a odrazem bílého světla o listy jiných stromů v důsledku pohlcení červeného světla v listech, takže rostlina "pozná", že je zastíněná.

Když nelze utéct, tak alespoň povyrůst!

Vysoká intenzita vzdáleného červeného světla aktivuje u rostlin dlouživý růst stonku a souboj o světlo začíná. Aby rostlinka zbytečně neztrácela energii, rozvine listy až teprve potom, co se poměr červeného a vzdáleného červeného světla příznivě změní. Tedy, až když "ví", že je na výsluní.

Světlo tedy může být pro rostliny nejen potravou, ale také signálem k růstu a morfogenezi. Možná vás napadne, jaké další faktory hrají při procesu růstu a tvarování rostlin roli? A nešlo by toho nějak využít? Tak tím přesně se zabývá i doc. Břetislav Brzobohatý a jeho výzkumná skupina. Specializují se konkrétně na spolupůsobení růstových rostlinných hormonů cytokininů a intenzity světla.

Výhoda dlouhých kořenů

Cytokininy jsou negativní regulátory vývoje kořene (to znamená, že ho potlačují) a pozitivní regulátory vývoje prýtu. To znamená, že pokud by se podařilo snížit v kořenovém systému produkci cytokininů - stimulovali bychom jejich růst. Využití takové manipulace je nasnadě - rostliny s delším a rozvětvenějším kořenovým systémem by byly schopny čerpat vláhu a živiny z větších hloubek. A dalo by se toho využít také při fytoremediacích - kdy rostlina vstřebává těžké kovy z půdy právě kořeny.

Kultivační miska s rostlinkami huseníčku|foto: Lab. molek. analýzy vývoje rostlin

Podobně bychom mohli dosáhnout stimulace růstu nadzemní části rostliny zvýšením hladiny cytokininů. Pokud by se ale cytokininy aplikovaly v nevhodném vývojovém období mohlo by dojít místo očekávané produkce biomasy k degeneraci. V Laboratoři molekulární analýzy vývoje rostlin se zabývají kombinací vlivu světla a zvýšené hladiny cytokininů na růst rostliny.

Pokud se totiž skombinuje vysoká hladina cytokininů a intenzivní osvětlení, začnou rostlinné buňky hynout v důsledku nadměrné fotosyntézy a tím způsobené nadměrné produkce reaktivních forem kyslíku - který působí jako nitrobuněčný jed.

Hormony na růst ano, ale s mírou!

Takže ovlivňovat růst cytokininů v rostlinách ano, ale s mírou! A tu se právě snaží najít v Laboratoři molekulární analýzy vývoje rostlin Biofyzikálního ústavu AVČR v Brně.