Rostliny uvažují jako architekti, aby si zajistily dostatek vody, zjistil tým vědců z institutu CEITEC brněnské Masarykovy univerzity a dalších pracovišť. Hormony cytokininy brání předčasnému zpevnění buněčných stěn v cévních svazcích, čímž zajišťují optimální vývoj vodivých pletiv. Pokud stěna předčasně ztuhne, cévy mají menší průměr a vedou méně vody. Objev může mít význam nejen pro porozumění růstu rostlin, ale i pro jejich šlechtění a adaptaci na sucho, oznámil institut v tiskové zprávě.

Vědci se zaměřili na vývoj stonku huseníčku rolního. Pomocí genetických úprav, analýzy genové aktivity a měření vlastností cévních pletiv zkoumali, jak cytokininový signál ovlivňuje tvorbu sekundární buněčné stěny, která zajišťuje pevnost a stabilitu rostlinných buněk, zejména v cévních svazcích.

Při vývoji cév se buňky nejprve musí roztáhnout do potřebné velikosti. Teprve potom může jejich stěna zesílit a zpevnit natolik, aby byla schopna odolávat velkému tlaku a efektivně rozvádět vodu do všech částí rostliny

„Z našeho výzkumu vyplývá, že cytokininový signál funguje jako pojistka proti ‚unáhlenému‘ vývoji rostliny. Bez něj se rostlina začne předčasně připravovat na mechanickou zátěž, i když ještě není dostatečně vyvinutá,“ uvedl první autor článku Vojtěch Didi.

„Zajímavé bylo sledovat, že i relativně mírné změny v signální dráze cytokininu měly výrazný dopad na aktivitu genů a funkčnost cévních svazků. Ukazuje to, jak přesně si rostliny načasovávají své vývojové procesy,“ doplnil spoluautor Dominique Arnaud.

Na molekulární úrovni výzkum ukázal, že cytokininy tlumí aktivitu genů, které nesou návod na tvorbu takzvaných NST transkripčních faktorů, tedy hlavních spínačů procesu zpevňování buněčné stěny. Jakmile je aktivita genů potlačena, rostlina oddálí přechod do fáze zpevňování buněk, a tím si zajistí, že vodivé pletivo bude mít správné rozměry a funkci.

„Znalost tohoto mechanismu nám pomáhá lépe chápat, jak rostliny řídí růst svých pletiv v čase a prostoru. To může být důležité například při vývoji odrůd, které budou efektivněji hospodařit s vodou,“ uvedl vedoucí týmu Jan Hejátko.

Na studii spolupracovali molekulární biologové z CEITEC a odborníci z dalších vědeckých pracovišť z Brna, Olomouce a Kanady. Publikoval ji časopis Development.