Vědci zjistili, jak rostliny dýchají. Chtějí vyšlechtit plodiny odolné proti suchu

26. 7. 2019 – 12:45 | autor: Radek Chlup | komentáře:

Vědci zjistili, jak rostliny dýchají. Chtějí vyšlechtit plodiny odolné proti suchu
Ilustrační snímek | zdroj: Profimedia.cz

Již od 19. století botanici vědí, že listy rostlin mají průduchy – stomata, které obsahují složitou vnitřní síť vzduchových kanálků. Dosud ale nebylo známo, jak tyto kanály uvnitř struktury listů fungují, aby na správná místa přiváděly stálý tok CO2 do každičké buňky plodiny. Nyní však vědci dokázali vysledovat, jak rostliny vytvářejí sítě vzduchových kanálků, které fungují jako plíce rostliny.

Rostlinám se podívali na kloub vědci ze Sheffieldské univerzity z Institutu pro udržitelnou výživu ve spolupráci s vědci z Nottinghamské a Lancasterské univerzity. K odhalení toho, co se v listech odehrává, použili genetickou manipulaci. Zjistili, že čím více má rostlina listů, tím větší množství vzduchu může vytvořit.

Kanály fungují v podstatě jako bronchioly – malé průchody, které přenášejí vzduch do lidských a zvířecích plic. Pohyb CO2 přes průduchy s největší pravděpodobností určuje tvar a rozsah sítě vzduchových kanálků.  

Toto zjištění představuje významný krok kupředu v našem chápání vnitřní struktury listů a toho, jak může funkce tvorby vzduchových kanálů ovlivnit jejich vývoj. Mohlo by to být prospěšné pro evoluční biologii. Studie také poukazuje na pšenici. Pšenice byla lidmi po generace pěstována s menším počtem průduchů a tedy s méně vzduchovými kanálky. Díky tomu jsou listy pšenice hustší a plodina může prosperovat i s nižším příjmem vody.

Plodiny nové generace

Vědci tedy mají potenciál učinit ze základních plodin, jako je pšenice, plodiny schopné přežít i v extrémním suchu. Stačí změnit strukturu jejich listů. K otestování byla vyvinuta rýže a pšenice, obě plodiny vznikly pro drsné podmínky v extrémním suchu. "Až dosud způsob, jakým rostliny utvářejí své složité vzory vzduchových kanálů, zůstal pro vědce překvapivě tajemný. Tento významný objev ukazuje, že pohyb vzduchu přes listy formuje jejich vnitřní fungování, což má vliv na způsob, jakým uvažujeme o evoluci rostlin,” řekl Andrew Fleming – profesor z Institutu pro udržitelnou výživu na Sheffieldské univerzitě.

Studie rostlin byla provedena pomocí souboru experimentů, které zahrnovaly rentgenové CT analýzy. Byly jim podrobeny druhy plodin s velmi odlišnými strukturami listů. "Donedávna bylo použití rentgenového skenování CT a CAT v přírodních vědách zaměřeno především na vizualizaci skryté části rostlin – na kořeny a to, jak v půdě rostou," řekl Sacha Mooney, profesor na Nottinghamské univerzitě, a dodal, že se ve spolupráci s vědci ze Sheffieldu povedlo vytvořit techniku vizualizace buněčné struktury listů ve 3D. Díky tomu mohli sledovat, jak komplexní síť vzduchových prostorů uvnitř listů řídí jejich chování.

Úprava rostlin pro jejich přežití v extrémním suchu je velmi prospěšná v období nadcházejícího oteplování, navíc jde o reálný a poměrně snadno dosažitelný cíl. Podívejme se například na již zmíněnou pšenici. Díky nevědomému vyšlechtění nepotřebuje tolik vody a snese i suché období.

Budoucnost je zcela závislá na plodinách, jako je pšenice. V případě klimatické krize by bez těchto plodin přišel hladomor. Institut pro udržitelnou výživu na Univerzitě ve Sheffieldu sdružuje multidisciplinární odborné znalosti a výzkumná zařízení světové úrovně, která pomáhají zajišťovat bezpečnost potravin a chránit přírodní zdroje, na nichž jsme všichni závislí.

Zprávu přinesl Science Daily.

Nejnovější články