Česko – americký tým popsal změny uspořádání vodivých pletiv, které před stovkami milionů let pomohly rostlinám zvládat sušší prostředí na pevnině, informoval o tom Botanický ústav Akademie věd ČR. Poznatky z výzkumu mohou podle vědců v současnosti přispět k lepšímu šlechtění rostlin odolných vůči suchu. Studii publikoval prestižní časopis Science.
Vodivá pletiva podle odborníků mimo jiné zajišťují zásobování nadzemních částí rostlin vodou. Pokud je však rostlina vystavena suchu, šíří se pletivem embolie, kdy vzduchové bubliny tok vody nevratně přeruší. Začne vysychání, které rostlinu zabíjí.
»První suchozemské rostliny, které se z vody dostaly na břeh, byly velmi malého vzrůstu a přežívaly jen v bezprostřední blízkosti vody. Asi před 400 miliony let se ale jejich vzrůst začal zvyšovat, vznikaly rozmanitější formy a zároveň začaly osidlovat sušší stanovišťě. Zaujalo nás, že zatímco první cévnaté rostliny soustředily svá vodivá pletiva ve válci uprostřed stonku, skoro žádné žijící rostliny si toto uspořádání neudržely,« uvedl k počátkům výzkumu vedoucí autor studie Martin Bouda. Právě tento fakt byl podle vědce klíčem k rozluštění této evoluční kapitoly. Bouda působí v Botanickém ústavu AV.
Šíření embolie mezi cévicemi vodivých pletiv dvou odlišných uspořádání. V obou případech embolie překonává přibližně 50 % stěn mezi sousedními cévicemi. Rozdílný výsledek je dán pouze tvarem: rostlina vlevo usychá, ta vpravo žije.
Bouda s Craigem Brodersenem z Yaleovy univerzity a dalšími americkými vědci zkoumal uspořádání vodivých pletiv žijících i vyhynulých rostlin reprezentujících více než 400 milionů let evoluce. Ze zkamenělin zjistili, že rostliny začaly uzpůsobovat svá vlákna krátce poté, co se na pevnině vyskytly větší druhy a různost uspořádání vodivých pletiv přetrvala dodnes.
Tým pak podle vědce pomocí simulací šíření embolie potvrdil, že období sucha přežívají spíše rostliny, které mají vodivá pletiva uspořádané do úzkých vláken. »Pokud jsou cévice shluklé pohromadě, poskytují jejich stěny četná spojení a tedy spoustu nezávislých příležitostí pro šíření embolie. V úzkém vlákně jsou cévice seřazeny jedna za druhou, takže embolie musí překonávat každou jednotlivou stěnu mezi nimi. Je tedy mnohem vyšší pravděpodobnost, že se někde zastaví a rostlina přežije,« vysvětlil botanik. Uzpůsobení pletiv tak bylo jedním ze zásadních faktorů, které umožnily liniím zvětšujících se rostlin šíření dále od vodních zdrojů.
Zkamenělý kmen stromové kapradiny Dernbachia brasiliensis z Permu (před 250-300 miliony let). Vodivé pletivo zvýrazněné modře.
Výsledky výzkumu mohou být přínosem při současném šlechtění plodin odolných vůči suchu. Vyšších výnosů bylo podle expertů u řady plodin dosaženo za cenu snížení jejich odolnosti. V období změny klimatu však může být odolnost vůči suchu stejně důležitá jako výnos. »Když teď lépe rozumíme tomu, jak jsou vodivá pletiva uspořádána a jak to ovlivňuje schopnost rostliny snášet sucho, můžeme na to uspořádání zacílit šlechtitelské programy. To znamená, můžeme se pokusit vytvořit lepší cévní systém rostlin,« dodal Brodersen.
Výzkum přináší také řešení sto let staré záhady v botanice. Už v roce 1920 ve své přednášce na setkání Královské společnosti v Edinburghu ukázal její prezident F. O. Bower, že komplexita uspořádání vodivých pletiv je vázána především na velikost stonku. Neměl ale pro svá pozorování uspokojivé vysvětlení. Navzdory živé vědecké debatě trvající sto let se otázku podařilo objasnit až teď. K napájení větší rostliny se silnějším stonkem vodou je samozřejmě třeba více vodivých drah. Chce-li rostlina odolat suchu, musí vzrůstající počet vodivých buněk uspořádat do stále komplexnějších tvarů, aby si pletivo na průřezu stonkem zachovalo úzký profil, zabraňující šíření embolie. Nový objev tak poskytuje i odpověď na Bowerovu záhadu.
Vědci se v další práci zaměří na způsoby, kterými se rostlinám podařilo tuto překážku překonat při vývoji dřevnatých forem růstu.
(mac)
FOTO – ibot.cas.cz, Muzeum für Naturkunde/Ludwig Luthardt, Julian Kiely