Vědci z Univerzity Palackého a AV ČR odhalili dosud neznámý způsob, jak rostliny řídí tvorbu a dopravu svých hormonů

Odborníci z Ústavu experimentální botaniky AV ČR a Univerzity Palackého v Olomouci přispěli k významnému objevu týkajícího se rostlinných hormonů - brassinosteroidů. Mezinárodní výzkumný tým pod vedením profesorky Eugenie Russinové z belgické univerzity v Gentu odhalil, že prekurzory, které jsou základem aktivních hormonů, putují mezi buňkami prostřednictvím mikroskopických kanálků nazývaných plasmodesmata. Tento objev umožní lepší porozumění regulaci růstu a vývoje rostlin, včetně důležitých zemědělských plodin, prostřednictvím brassinosteroidů. Výsledky této studie byly publikovány v renomovaném časopisu Nature Chemical Biology.

Brassinosteroidní hormony mají vliv na mnoho klíčových procesů spojených s růstem a vývojem rostlin a také na jejich reakce na nepříznivé podmínky životního prostředí. Tým vědců z Laboratoře růstových regulátorů (LRR), spolupracujícího pracoviště Ústavu experimentální botaniky Akademie věd ČR a Univerzity Palackého v Olomouci, se již dlouhodobě zaměřuje na výzkum této skupiny hormonů.

Dříve se tým LRR podílel na projektu, který se zabýval tvorbou a biologickým působením brassinosteroidů během raného vývoje kořenů. Výzkum ukázal, že prekurzory, z nichž se tyto hormony utvářejí, musí pro své vzniknutí nějakým způsobem cestovat mezi buňkami kořene, ale způsob této migrace nebyl znám.

Na vyřešení této významné otázky se následně zaměřil projekt vedený profesorkou Eugenií Russinovou z belgické univerzity v Gentu. Výzkumný tým, tvořený vědci z pěti zemí, včetně Miroslava Kvasnici a Karolla Ferrera z olomoucké LRR, využil širokou škálu vzájemně se doplňujících metod z oblastí biochemie, organické chemie, molekulární biologie a pokročilé mikroskopie.

Mezinárodní tým objevil, že prekurzory brassinosteroidních hormonů se v rostlinách pohybují pouze na krátké vzdálenosti, a to způsobem, který dosud nebyl popsán. Tyto prekurzory procházejí z jedné buňky do druhé skrze mikroskopické kanálky, známé jako plasmodesmata. Hotové hormony zpětně ovlivňují propustnost plasmodesmat, což reguluje transport svých prekurzorů a tím i koncentraci brassinosteroidů v buňkách. Tato zpětná vazba pravděpodobně pomáhá rostlině udržovat optimální hladinu brassinosteroidů v různých částech svého těla.

Miroslav Kvasnica a jeho kolegyně Karoll Ferrer jsou chemici působící v Laboratoři růstových regulátorů (LRR). Zaměřují se na syntézu brassinosteroidů a souvisejících látek a na testování jejich biologických účinků. Nedávno společně úspěšně provedli syntézu 22-hydroxycampesterolu, který sehrál klíčovou roli při prokázání transportu prostřednictvím plasmodesmaty. „Tato sloučenina se vyskytuje v rostlinách jako prekurzor brassinosteroidních hormonů. Není ale komerčně dostupná jako čistá látka, a navíc je její syntéza poměrně komplikovaná. V Olomouci jsme ji ovšem zvládli – stejně jako přípravu dalších podobných látek, které byly použity v tomto i jiných projektech,“ říká Miroslav Kvasnica.

Nové poznatky zveřejněné v prestižním časopise Nature Chemical Biology představují zásadní pokrok ve studiu brassinosteroidů. Tyto objevy mají zásadní význam nejen pro základní vědecký výzkum, ale nabízejí také praktické aplikace. Důkladnější pochopení molekulárních procesů spojených s těmito hormony nám umožní v budoucnu využít naše poznatky například při šlechtění nových odrůd plodin. Tím bude možné přesněji upravit růst, vývoj a odolnost plodin vůči nepříznivým podmínkám dle konkrétních potřeb zemědělců.