Rostliny nemají mapu podzemí. Přesto dokážou najít vodu, popisuje vědec. Jak to dělají?

Co je to proteomika?

Zkoumá proteiny, tedy látky, jejichž vznik je řízen informací uloženou v genomu. Jsou to efektorové molekuly.

Přijel jste den poté, co na třech čtvrtinách stanic v Česku byly překonány teplotní rekordy. Je to pro vaši práci, to, co se děje v počasí, i nějaký akcelerátor? Tlačí vás to, abyste dělali výzkumy rychle, aby byly plodiny odolné suchu, abychom mohli dál zasévat a sklízet?

Dá se to tak říct. Nikdo nad námi nestojí, aby nám říkal, co máme dělat. V tom je krása vědecké práce, že nás může vést na prvním místě zvědavost, pokud na to dostaneme peníze, což je poslední dobou čím dál tím těžší. Ale je to jeden z důležitých motivů, protože všichni, kdo dělají vědu, chtějí, aby práce k něčemu byla. Takže když vidíme, jaká je situace, tak samozřejmě to nikoho nenechává chladným.

Ale asi byste také byli radši, kdyby se řešila spíš příčina než následek, kdyby se člověk choval ohleduplně, abyste nemuseli bádat nad tím, jak eventuálně opravit rostlinu, aby odolala suchu, soli a dalším…

Čtěte také

Evropské léto se mění. Hlavní příčinou sucha už není nedostatek deště, ale extrémní horko, ukazuje vědecká studie

Určitě. Ono bez boje na vícero frontách, to znamená i bez řešení těch příčin, to určitě nepůjde.

Co dělají rostliny, když udeří vedro?

Spoustu věcí. První věc, kterou rostliny udělají, je, že když je hodně teplo, tak přiškrtí průduchy v listech. To jsou otvory, kterými vypouštějí vodní páru a přijímají oxid uhličitý, který potřebují, aby fotosyntetizovaly a vytvářely cukr z oxidu uhličitého z prostředí…

Co rostlinu tahle úspora stojí?

Jednak sníží přívod CO₂, to znamená, že sníží množství produkovaného cukru, to je první věc. A druhá věc, a velmi důležitá právě vzhledem k teplotě, rostlina vypařováním vody přes průduchy chladí samu sebe. To je věc, kterou si leckdo neuvědomí, a sám jsem byl překvapený, když jsem se podíval termokamerou na naši modelovou rostlinu, tak ta je o dva až tři stupně chladnější než substrát, ve kterém roste. A to je díky tomu, že může aktivně ochlazovat. Sucho má devastující účinek, jednak zabraňuje růstu rostliny a zároveň ji poškozuje horkem.

Některé rostliny po zalití téměř hned ožijí, u jiných tohoto efektu nedocílíme. Kde je ta hranice?

Čtěte také

Přehrady problém sucha nevyřeší, došly nám řeky. Nadějí jsou inovace v zemědělství, říká Kotecký

To je velmi specifické, týká se to jednotlivých druhů. Schopnost znovuobnovit své tělo je různá, může být extrémní, ale závisí to na typu adaptace, kterou si daný druh vytvořil během evoluce.

Rostlina přijímá vláhu svým kořenovým systémem. Kořeny nemají žádnou mapu podzemí, kde působí. Jak poznají, kterým směrem má smysl růst a jaké nové větve vytvářet?

Rostliny mají schopnost takzvaného hydrotropismu. Kořeny rostlin dokážou vnímat, kde je vlhkost v půdě. Mechanismus vnímání ještě není úplně jasný. Rostliny a hormony se podílejí na směrování kořenů ke zdroji vlhka. Konkrétně jsou to rostlinné hormony cytokininy.

Je pro sucho, nebo reakci na sucho, výhodnější, když má rostlina nějaký hluboký kořen, nebo když má kořeny mělce rozprostřené na ploše?

Záleží na typu prostředí. V okamžiku, kdy tam jsou srážky, které jsou méně vydatné, ale relativně frekventní, tak potom je pro rostlinu výhodnější mít kořenový systém rozprostřený do šířky. V okamžiku, kdy je to prostředí, že substrát není příliš propustný nebo srážky jsou méně časté a musí hledat vodu níž, tak potom vytváří kořeny více do hloubky. To je jedna z adaptací rostlin na sucho.

Kořenový systém

Vypadá to, jako by rostlina měla vědomí, ale ona přece vědomí nemá. Kdo tam řídí procesy?

To je to, na co se snažíme přijít, jak jsou mechanismy navzájem koordinovány. Komplexita rozhodování je značná a byl jsem překvapený, když jsem dělal matematické modely na toto téma, jak málo prvků systému, v tomto případě genů, které jsou navzájem regulovány, stačí k tomu, aby vznikl systém, který se dokáže samoorganizovat a vytvářet výstupy, nad kterými žasneme.

Čtěte také

Přežije člověk spolknutí velrybou? Na Zeptej se vědce! chodí různá témata, usmívá se vědkyně

V týmu vašich vědců se objevuje bílkovina s názvem DIR13. Co to je?

Zkratka pro dirigent. Je to protein, který byl izolován z rostliny zlatý déšť, a je to velice zajímavá bílkovina. Nemá vlastní enzymatickou funkci, ale funguje jako molekulární lešení, které umožňuje spojování dvou látek, dvou jiných molekul. Dlouho se nevědělo, k čemu tyto proteiny jsou. Je jich 25 a jejich funkci známe u pěti nebo šesti z nich. To, co jsme zjistili, je, že tento protein umožňuje tvorbu lignanu, které rostliny mohou používat právě pro boj s nepříznivými podmínkami včetně sucha.

Ovlivňují to, co bude dělat kořenový systém?

Ano, umí to. Kontrolují produkci něčeho, čemu říkáme reaktivní formy kyslíku. Ty byly dlouho považovány pouze za vedlejší produkt metabolismu buněk, za něco, co je škodlivé, co vzniká při stresu a negativně ovlivňuje organismus. Nicméně za několik posledních let se zjistilo, že tyto molekuly mohou mít velmi důležitou signální funkci…

Co je to odolnost vůči zasolení?

Proces, při kterém dochází k hromadění soli v půdě. Často k tomu dochází, když dochází k výraznému výparu, to znamená, že soli, které se vypustí v podzemní vodě, zůstávají v půdě a způsobují tento problém.

Proč jsou pro rostlinu důležité rostlinné hormony? Poslechněte si celý rozhovor.