Úvod » Téma » Jak to vidí rostliny

Jak to vidí rostliny

Přidat do mého PORTu

30. 1. 2008

Jak to vidí rostliny

Světlo je pro rostliny životně důležitým zdrojem energie. Proto je také velice citlivě vnímají. Na pokusech v laboratořích Ústavu experimentální botaniky AV ČR budeme sledovat, jak rostliny poznají nejen rozdíly mezi světlem a tmou, ale dokonce jak dovedou rozlišit směr a barvu dopadajícího světla. Dozvíme se, proč rostliny tyto schopnosti mají a poznáme orgány „rostlinného zraku“.

Tohle je detektivní příběh ze světa rostlin. Rozřešení jedné z velkých záhad botaniky trvalo téměř sedmdesát let. Na začátku byla docela nevinná dětská otázka: Jak dokážou rostliny poznat světlo a tmu, když nemají oči? A botanici k tomu přidali další nejasnost: Jak to, že dovedou rozlišit dokonce směr a barvu světla? A co je možná vůbec nejpodivnější, jak rozlišují délku dne a noci? Jak to všechno dovedou? Jaké orgány rostlinného těla k tomu používají?

Mgr. Jan Kolář, oddělení morfogeneze rostlin, ÚEB AV ČR: To je krásně vidět na téhle rostlině, která se prodává před vánoci. Je to populární vánoční hvězda. Botanicky je to druh pryšce. Tato rostlina vykvete pouze na krátkém dni. Proto se také prodává před vánoci a nikdy jindy.

Pokud si ji necháte a pěstujete po více let, pak dopadne pravděpodobně takhle.

Mgr. Jan Kolář, oddělení morfogeneze rostlin, ÚEB AV ČR: Může narůst do značné velikosti, ale asi už nikdy nepokvete. Je to proto, že ji většinou pěstujete v obýváku, kde svítíte v zimě i odpoledne, kdy už je venku tma. Pryšec si myslí, že je pořád léto, dlouhý den a tudíž nepokvete.

Jak tedy rostliny vnímají světlo? A jak informují svůj vzrostný vrchol, kde se zakládají květní poupata, že je třeba kvést? Už ve třicátých letech minulého století provedli rostlinní fyziologové jednoduchý pokus. Listy nebo vrchol stonku pokusných rostlin každý den zakrývali, aby napodobili krátké či dlouhé dny. Rostliny vykvetly pouze tehdy, když byly vhodné délce dne vystaveny jejich listy. Dokázalo se tak, že délku dne vnímají rostliny právě prostřednictvím listů.

Přesto zůstala další záhada: Jakou povahu má signál, který se z listů šíří do stonkového vrcholu rostliny a způsobí, ze se začnou tvořit květy? Biologové tento signál nazvali florigenem, ale jeho podstatu se nepodařilo odkrýt po sedm desetiletí. Kultivační místnost Ústavu experimentální botaniky Akademie věd. Automaty tu hlídají světlo i teplotu.

Mgr. Jan Kolář, oddělení morfogeneze rostlin, ÚEB AV ČR: Tohle je hlavní pokusná laboratorní myš moderní rostlinné biologie – huseníček rolní. Latinsky Arabidopsis Thaliana. Jeho výhoda je v tom, že je to rostlinka malá a rychle roste. Už za dva nebo tři měsíce má krásné plody, ze kterých se dají sklízet semena pro další generaci.

Pokusná plantáž huseníčku. Dvě stě padesát rostlinek na tak malém prostoru umožňuje opravdu velmi rozsáhlé a podrobné pokusy. Už několik let biologové znají genom huseníčku – jeho kompletní genetickou informaci, zapsanou v DNA. A tak se huseníček stal modelem pro studium reakce na délku dne. Sám je rostlinou dlouhodenní. Vykvétá tedy během pozdního jara a v létě. Každý druh rostlin však reaguje na délku dne jinak. Proto potřebujeme zkoumat také jiné rostliny.

Mgr. Jan Kolář, oddělení morfogeneze rostlin, ÚEB AV ČR: V tomhle klimaboxu pěstujeme naše současné modelové rostliny, a to merlík červený.

Merlík, donedávna běžný plevel, začíná být vzácný. Roste kolem hnojišť a má rád močůvku.

Mgr. Jan Kolář, oddělení morfogeneze rostlin, ÚEB AV ČR: Pro laboratorní účely je však merlík mimořádně výhodný.

Na rozdíl od huseníčku je merlík krátkodenní rostlina a co je zajímavé, už pětidenní semenáčky je možné přimět ke kvetení. Pokusy tak mohou trvat jen asi dva týdny.

Mgr. Jan Kolář, oddělení morfogeneze rostlin, ÚEB AV ČR: Co je pro mě naprosto fascinující, že i z takto titěrných rostlin je možné zjistit, které geny jsou v nich aktivní a jakým způsobem regulují kvetení.

Ano, za vším u živých organizmů hledej geny. Také pátrání fyziologů vedlo mezi tisíce genů huseníčku rolního. Jak ale mezi nimi najít ten pravý, který kvetení startuje? Tisíce genů se každé ráno zapínají a večer zase vypínají – anebo naopak – podle vnitřních rostlinných hodin. Protože rostliny, stejně jako my lidé a naprostá většina živých organizmů na Zemi, totiž mají své vnitřní hodiny. Na rozdíl od živočichů rostliny vnímají běh času každou buňkou. A jak je to s rostlinnýma očima? Se schopností vnímat světlo?

RNDr. Helena Štorchová, CSc., laboratoř morfogeneze rostlin, ÚEB AV ČR: Rostlina má fotoreceptory. Jsou to proteiny – třeba fytochrom. Má je v každé buňce své nadzemní části.

Také světlo tedy vnímá rostlina celým povrchem svého těla. Informaci o tom, že je na světle, spojuje právě v buňkách listu s informací, jaká část dne probíhá. Tak rostlina pozná, jestli je krátký nebo dlouhý den. Naši vědci zjistili, že pět dní staré rostlinky merlíku rozkvetou, když předtím projdou dvanácti hodinami tmy. Ale jak je to s nastartováním kvetení? Teprve nedávno byl odhalen gen, který u huseníčku vydává povel ke kvetení. Dostal označení FT. A bílkovina, za jejíž tvorbu je zodpovědný, je dlouho hledaný florigen.

RNDr. Helena Štorchová, CSc., laboratoř morfogeneze rostlin, ÚEB AV ČR: Produkt toho genu je právě ten signál, který putuje z listu do vzrostného vrcholu a rozhoduje o tom, že rostlina změní svůj život.

Místo zakládání dalších listů založí květenství. Naše detektivka však ještě neskončila. Chovají se všechny rostliny stejně? Využívají stejné geny? Existuje něco jako florigen i u rostlin krátkodenních jako je merlík? Pátrání teprve začíná. Určuje se podoba florigenu daná sekvencí základních bází rostlinné DNA. Porovnává se DNA několika různých rostlin. Je to jako hledat jedinou větu v ohromné knize o tisíci stranách. Fyziologům při tom pomáhá polymerázová řetězová reakce. Dovede hledaný gen najít a pak jej miliónkrát namnožit. Dokáže také stanovit hladinu aktivity tohoto genu. Japonští botanici používají jako krátkodenní model kvetení rýži. Její pěstování v laboratoři je však obtížné a rozhodně kvete později, než ve stáří pěti dnů jako náš merlík červený.

Jaký smysl má tento výzkum? Příbuznými merlíku jsou řepa cukrovka nebo špenát. Když porozumíme jejich kvetení, rychleji a lépe získáme odrůdy, přínosné pro zemědělce.

Vladimír Kunz

Vstoupit do diskuse

komentářů: 0

Video

Zajímavé odkazy

Nejsledovanější