Olomoučtí vědci rozluštili funkci důležitého genu u rostlin
Rostlinní genetici z olomoucké laboratoře Ústavu experimentální botaniky Akademie věd ČR (ÚEB AV ČR) popsali jako první na světě funkci dvou genů huseníčku rolního a jejich vliv na vlastnosti této modelové rostliny. O jejich práci, která by se v budoucnu dala využít v praxi, informuje prestižní časopis Plant Cell.
Vědecká skupina z Centra strukturní a funkční genomiky rostlin ÚEB AV ČR, které je součástí Centra regionu Haná pro zemědělský a biotechnologický výzkum, studovala pod vedením Aleše Pečinky jeden ze tří takzvaných SMC komplexů, podílejících se na uložení chromozomů v buněčném jádře huseníčku rolního: „Tato rostlina má téměř 30 tisíc genů, což je více než u člověka. U mnoha z nich už jejich funkci známe, o jiných se toho ale mnoho neví. Vytipovali jsme dva dosud nepoznané sesterské geny, u kterých jsme předpokládali, že jsou součástí SMC5/6 komplexu a snažili se objasnit, jakou mají roli“.
Výsledek čtyřleté práce podle Pečinky předčil veškerá očekávání: „U jednoho z genů jsme zjistili, že je schopný opravovat chyby v dědičné informaci. To je zásadní zpráva, znamená to, že je nezbytný pro život rostliny. Mimořádné je, že se podílí také na vývoji semen, čehož by se v budoucnu dalo využít v praxi, konkrétně při aplikaci nejnovějších biotechnologických metod ve šlechtění.“ Přestože oba geny vzniky zdvojením jediného genu před asi 30 miliony lety, druhý zkoumaný gen funguje zcela jinak: „Náš výzkum vyloučil, že by se podílel na opravách dědičné informace. Předpokládáme ale, že pravděpodobně souvisí s jejím kopírováním“, dodává Aleš Pečinka. Na tomto výzkumu, který byl zahájen v kolínském ústavu Maxe Plancka v Německu, se podílela další prestižní zahraniční pracoviště, například Tokyo University of Science nebo University of Zürich.
Částečné vyřazení funkce nově popsaného genu NSE4A vede ke zpomalenému růstu, což se projevuje např. kratšími kořínky. Úplné vyřazení funkce genu NSE4A je letální.
Tato práce ukazuje podle vedoucího laboratoře a laureáta Národní ceny vlády Česká hlava prof. Jaroslava Doležela, jak podstatný je ve vědě základní výzkum: „Na začátku kolegové samozřejmě netušili, že právě tento gen bude tak důležitý. Odhalili ale jeho zásadní význam pro stabilitu dědičné informace rostlin a zároveň popsali mechanismy, které bude možné využít ve šlechtění. Nakonec tak může původně necílené studium zajímavého genu přispět ke vzniku nových odrůd plodin s vyššími výnosy. Důkazem významu těchto výsledků je jejich zveřejnění ve velmi prestižním časopise Plant Cell, který publikuje jen ty nejpodstatnější výsledky.“
Olomoučtí vědci budou ve výzkumu huseníčku rolního pokračovat. Kromě toho, že se budou snažit detailněji objasnit funkci druhého genu, budou se i nadále intenzivně zabývat funkcí celého SMC5/6 komplexu při vývoji semen a rostlinných pohlavních buněk.
Aplikace činidla poškozujícího DNA vede k rozsáhlé buněčné smrti v kořenových špičkách rostlin s částečně funkčním genem NSE4A. Kořeny byly barveny propidium iodidem, který značí buněčné stěny a vyplňuje mrtvé buňky, které se jeví jako červené sektory uvnitř kořene.
Vědci z olomoucké laboratoře ÚEB AV ČR studují dědičnou informaci rostlin. Snaží se lépe poznat funkci buněčného jádra, chromozomů a genů, které určují důležité vlastnosti rostlin. Toto poznání je klíčové, protože pouze využíváním nejnovějších technologií bude možné získat zemědělské plodiny, které zvládnou změny klimatu, poradí si se suchem, škůdci nebo chorobami a přitom budou kvalitní a výživné.
Text: Radka Kvasničková, Aleš Pečinka
Fotografie: Skupina A. Pečinky