Jak ovládnout kořeny rostlin

Změny klimatu a potravinová krize tlačí na zemědělce, aby ve stále složitějších podmínkách sklízeli z polí větší úrodu s nižšími náklady. Není to lehký úkol. Hnojiva jsou drahá, protože jejich výroba je energeticky náročná, a vody pro závlahy je v mnoha částech světa zoufalý nedostatek. Zabírání nové půdy na pole a pastviny má za následek ničení cenných přírodních lokalit.

Východiskem z této obtížné situace by mohly být zemědělské plodiny s mnohem bohatším kořenovým systémem schopné čerpat z půdy vodu a živiny s podstatně vyšší účinností. Britští biologové vedení Angaharadem Jonesem z University of Bristol objevili jeden z klíčových mechanismů, který ovlivňuje utváření jemných vláskových kořínků rostlin.

Každý vláskový kořínek je tvořen jedinou silně protáhlou buňkou. Délka buňky závisí na dostatečném přílivu rostlinného hormonu auxinu. O tom, že auxiny napomáhají tvorbě kořenů, botanici věděli už dlouho. Záhadou zůstávalo, jak se hormony v rostlinném organismu dostanou na místo určení - k buňce vláskového kořínku.

Angaharad Jones a jeho spolupracovníci zjistili, že auxin nevstupuje přímo do buňky vláskového kořínku. Putuje zvláštními buňkami, které vystupují v roli dopravního kanálku. Z něj auxin „prosakuje“ do okolí a řídí růst vláskových kořínků.

Botanici se snažili zvýšit výkonnost zemědělských plodin zmnožením vláskových kořínků. Nový objev Jonesova týmu, zveřejněný prestižním vědeckým časopisem Nature Cell Biology, odhalil, že je to slepá ulička, protože zároveň dochází k narušení reakce rostliny na zemskou přitažlivost a ani větvení kořenů neprobíhá tak, jak by mělo. Výkonnější zemědělské plodiny by měly mít zhruba stejně vláskových kořínků, ale ty by mohly být podstatně delší. Takový kořenový systém by fungoval s vyšší účinností a neohrožoval by vývoj rostliny.

Jasněji je ve tvorbě kořenového systému rostlin i díky týmu nizozemských botaniků, vedených Benem Schuresem z Utrechtské university. Ti studovali větvení kořenů rostlin a zjistili, že vznik nového kořenu nastartuje pouhé ohnutí základního kořenu. Na vnější straně „kořenové zatáčky“ stoupne koncentrace auxinu a následně tam vypučí nový kořen. Velmi podobným způsobem je řízen růst nových listů na vrcholu rostliny. Zjištění, že formování nadzemní a podzemní části rostliny se řídí v zásadě stejnými pravidly, považují nizozemští autoři studie zveřejněné prestižním vědeckým časopisem PLoS Biology za velké překvapení.

Kořeny vidí ultrafialové světlo

Tým amerických biologů odhalil, že mladé klíčící rostlinky reagují překvapivě citlivě na ultrafialové světlo. Rostlina vnímá toto záření díky genu RUS1. Protein, který se podle tohoto genu v rostlině vyrábí, reaguje na ultrafialové světlo a předává tuto informaci dál, aby na ni mohla reagovat celá rostlina. Kořeny nemají mnoho příležitostí k tomu, aby byly vystaveny ultrafialovému záření. Výjimkou jsou počáteční stádia vývoje, kdy se kořínky klíčící rostlinky ocitají na povrchu země.

Pro rostlinu je důležité, aby ji intenzivní ultrafialové záření nepoškodilo. Správný růst a vývoj jí usnadní právě funkce genu RUS1. Bez něj je narušen jak vývoj kořenového systému, tak i růst nadzemní části rostliny. Správná reakce na ozáření kořenů ultrafialovým světlem může být důležitá i u plně vyvinuté rostliny, například když její kořeny obnaží vodní příval nebo sesun půdy.

Objev týmu vedeného Winslowem Briggsem z washingtonského Carnegie Institute zveřejnil prestižní vědecký časopis Proceedings of the National Academy of Sciences.

Autor: Jaroslav Petr