Vědci odhalili, jak rostliny řídí své soužití s „přátelskými“ houbami

   

Většina rostlin žije v symbióze s půdními houbami. Mezinárodní tým s českou účastí zkoumal mechanismy, jimiž rostliny vzájemné soužití kontrolují, aby se houba ze spojence nestala parazitem.

   

Vědci nalezli geny zapojené v tomto procesu a objevili, že působí prostřednictvím rostlinných hormonů zvaných strigolaktony. Výsledky umožní lépe pochopit, jak symbióza s houbami pomáhá rostlinám – včetně zemědělských plodin – k lepšímu růstu a k větší odolnosti vůči nepříznivým podmínkám.

Článek s výsledky výzkumu zveřejnil prestižní odborný časopis Nature Plants.

   

U velké části rostlinných druhů se vyskytuje takzvaná arbuskulární mykorhiza. Jde o symbiózu s některými druhy hub, při níž houbová vlákna pronikají do buněk v kořeni. Soužití je pro rostlinu výhodné, protože jí houba dodává z půdy vodu a minerály, k nimž by se kořeny jinak nedostaly.

Rostlinu to ovšem něco stojí – na oplátku poskytuje houbě cukry a jiné organické živiny. Musí proto svého partnera držet „na uzdě“, tedy kontrolovat, zda se houbová vlákna nerozrůstají v kořeni víc, než je nutné. Jinak by soužití rostlině spíše škodilo.

   

Nízký obsah fosforu v půdě podporuje rozvoj arbuskulární mykorhizy. Dostatek fosforu naopak mykorhizu potlačuje, protože rostlina ho v takové situaci umí snadno získat i bez pomoci symbiózy.

Některé studie také ukazují, že pokud jsou už kořeny „obsazeny“ mykorhizní houbou, brání se rostlina před prorůstáním dalších houbových vláken.

   

Vlákno mykorhizní houby (zeleně) prorůstající do kořene. Uvnitř kořenových buněk tvoří houba útvary, které jsou charakteristické pro typ mykorhizy zvaný arbuskulární. Ten se vyskytuje u většiny druhů suchozemských rostlin. Foto: L. Müller, Boyce Thompson Institute, Ithaca, New York, USA.

   

Tým vědců z USA, Nizozemí a České republiky se rozhodl objasnit molekulární mechanismy, kterými rostlina za určitých podmínek tlumí rozvoj mykorhizy. Kromě regulačních bílkovin a příslušných genů se badatelé zaměřili také na rostlinné hormony ze skupiny strigolaktonů. Ty jsou totiž vylučovány z kořenů a stimulují růst mykorhizních hub.

   

Analýzy strigolaktonů prováděla česká zástupkyně v týmu doktorka Kristýna Floková společně s nizozemským kolegou prof. H. J. Bouwmeesterem, a to na pracovišti Plant Hormone Biology při Univerzitě v Amsterdamu.

Doktorka Floková působí v olomoucké Laboratoři růstových regulátorů, což je společné pracoviště Ústavu experimentální botaniky AV ČR a Univerzity Palackého. Laboratoř je zároveň součástí Centra regionu Haná pro zemědělský a biotechnologický výzkum.

   

 „Olomoucké pracoviště je na světové špičce v chemické analýze rostlinných hormonů. V tomto oboru spolupracujeme s vědci z mnoha zemí.“

„Jsem nesmírně ráda, že se mohu věnovat strigolaktonům. Jako rostlinné hormony byly popsány teprve roku 2008 a od té doby postupně vychází najevo, co všechno v rostlinách ovlivňují. Jde tedy o velmi zajímavou skupinu látek.“

„Mají navíc i potenciál pro praktické využití – například v zemědělství v boji proti parazitickým plevelům, které napadají hospodářsky významné plodiny a způsobují obrovské ztráty na výnosech, zejména v oblastech centrální Afriky, jižní a východní Evropy,“ říká Kristýna Floková, která s Univerzitou v Amsterdamu spolupracuje již třetím rokem.

   

Kristýna Floková u hmotnostního spektrometru – přístroje, který je prakticky nepostradatelný pro moderní chemické analýzy rostlinných hormonů. Foto Bora Kim, Universiteit van Amsterdam.

   

Výzkumný tým zvolil za svou hlavní pokusnou rostlinu tolici druhu Medicago truncatula, blízce příbuznou vojtěšce. Vědci zkoumali, jak se mění intenzita mykorhizy v závislosti na hladině fosforu nebo na předchozí kolonizaci kořenů houbou.

Molekulárněbiologickými metodami a analýzou strigolaktonů se podařilo identifikovat geny, které reagují na studované podněty a v případě potřeby tlumí rozvoj mykorhizy. Působí přitom prostřednictvím strigolaktonů – snižují jejich koncentraci v kořenech, což potlačuje růst houbových vláken.

   

„Naše práce ukázala, že strigolaktony jsou důležité pro jemné vyladění vztahů mezi rostlinou a mykorhizními houbami. Pomáhají tak zajistit, aby symbióza přinášela užitek oběma partnerům,“ shrnuje doktorka Floková.

   

* * *

   

Citace článku:

L. M. Müller, K. Floková, E. Schnabel, X. Sun, Z. Fei, J. Frugoli, H. J. Bouwmeester, M. J. Harrison (2019): A CLE–SUNN module regulates strigolactone content and fungal colonization in arbuscular mycorrhiza. Nature Plants: https://doi.org/10.1038/s41477-019-0501-1.

Článek je dostupný na webu časopisu (placený přístup).

   

Text: Jan Kolář