Sdílet
24. září 2020
Tisková zpráva;
Grantová agentura České republiky ocenila tři vědce a vědkyně a jejich projekty základního výzkumu. Mezi oceněnými byla i cytogenetička rostlin Terezie Mandáková z výzkumného institutu CEITEC Masarykovy univerzity. Vědci a vědkyně převzali ceny při slavnostní ceremonii, která se konala v refektáři budovy Matematicko-fyzikální fakulty Univerzity Karlovy v Praze na Malostranském náměstí. Předsedkyně GAČR Alena Valkárová, která ceny předávala, zdůraznila, že všechny navržené projekty dosahují světové úrovně. Grantová agentura podporuje základní výzkum už sedmadvacet let a průběžně možnosti podpory přizpůsobuje aktuálním podmínkám a trendům. Role základního výzkumu je stěžejní, protože rozšiřuje hranice lidského poznání a tvoří základy pro budoucí aplikované výsledky.
Rostliny se vyznačují obrovskou variabilitou ve struktuře genomu. Genomy se liší například počtem chromozomů nebo ploidií, tedy počtem chromozomových sad, zatímco jednotlivé chromozomy mají různou velikost a vnitřní strukturu. Jak se struktura chromozomů a genomů měnila v průběhu evoluce a jakou roli hrály tyto změny v diverzifikaci a speciaci, tedy vzniku nových druhů? To je jedna z otázek, která fascinuje Dr. Terezii Mandákovou, mladou vědkyni v oboru cytogenetiky rostlin. Dr. Mandáková působící ve výzkumném centru CEITEC a na PřF MU v Brně se zabývá převážně studiem evoluce genomů čeledi brukvovitých a její výsledky významně přispěly k našemu pochopení vývoje chromozomů a genomů rostlin. Ve svém úspěšném grantu se spolu se svými kolegy z výzkumné skupiny Martina Lysáka a americkými kolegy z Washington University a Missouri Botanical Garden zaměřila mj. na studium genomu plodiny lničky seté.
Lnička setá, latinsky Camelina sativa, je rostlina z čeledi brukvovitých, blízce příbuzná rostlinnému modelu huseníčku rolnímu. Camelina je starověká olejnatá plodina, která se v Evropě pěstovala již v roce 4000 př.n.l. Během minulého století byla camelina jako plodina téměř zapomenuta ve stínu své příbuzné – řepky olejky. V současnosti se však camelině jako olejnaté plodině navrací její zašlá sláva, především v Kanadě a Spojených státech, a to díky unikátním vlastnostem oleje z jejích semen a také odolnosti této plodiny vůči suchu, což je v kontextu měnícího se klimatu velmi žádaná vlastnost.
Lničkový olej extrahovaný ze semen má velmi vysoký obsah vitamínu E a omega-3 nenasycených mastných kyselin (39 %). Tyto „dobré tuky“ jsou nezbytné pro zdravé fungování buněk v našem těle a vedou například ke snížení rizika srdečních chorob. Lničkový olej je znám svými antioxidačními a protizánětlivými vlastnostmi, díky kterým je ideální podporou našeho imunitního systému. Je možné jej použít na vaření, jako čistý olej, potravinový doplněk nebo jako přísada do kosmetických přípravků. Lničkový olej je také stále populárnější jako obnovitelné průmyslové palivo, především v leteckém průmyslu. Lnička je mimo jiné známa svou velmi dobrou odolností vůči suchu, díky které ji lze pěstovat téměř všude, což činí tuto plodinu ještě cennější.
Terezie Mandáková a její kolegové analyzovali strukturu genomu lničky seté a příbuzných druhů s využitím nejmodernějších cytogenetických metod. Klíčovou metodou v této studii byl tzv. comparative chromosome painting neboli malování chromozomů. Tato metoda je běžně používána v cytogenetickém výzkumu živočichů a člověka, ale jen několik vědců na světě ji používá pro studium rostlinných genomů. Metoda je založena na podobnosti mezi genomy modelového druhu huseníčku s jinými druhy z čeledi brukvovitých. Tento přístup vědcům umožňuje rekonstruovat neznámé chromozomové struktury různých druhů na základě porovnání se znánou sekvencí huseníčku. Malování chromozomů použité v této studii je extrémně přesné. Molekulárně-cytogenetické mapy mnoha druhů z čeledi brukvovitých vytvořené Terezií Mandákovou a jejími kolegy byly ve spolupráci s jinými prestižními zahraničními vědeckými institucemi použity jako základ pro skládaní genomů nebo specifikaci konkrétních genetických struktur a přestaveb.
Díky kombinaci několika cytogenetických metod, jakými jsou comparative chromosome painting, genomická in situ hybridizace, a také fylogenetických analýz, se Terezii Mandákové podařilo odhalit strukturu genomu známých diploidních, tetraploidních a hexaploidních druhů z rodu Camelina. U některých chromozomů se podařilo identifikovat mnoho po sobě jdoucích dramatických vnitrochromozomových přestaveb – tzv. chromosome shattering. Podobný proces známý jako chromothripsis byl pozorován i v lidských nádorových buňkách. Výsledky dr. Mandákové a jejích kolegů byly publikovány v prestižním časopise Plant Cell a dočkaly se také velkého ohlasu v médiích. „Podařilo se nám identifikovat rodičovské genomy plodiny lničky seté, objasnit její evoluční historii a mechanismy zodpovědné za současnou strukturu jejího genomu, stejně jako dalších studovaných genomů v rodu Camelina. Naše poznatky o historii genomu lničky seté poskytují informace potřebné k prozkoumání možností budoucího šlechtění této starověké a ekonomicky významné plodiny,“ dodává Terezie Mandáková.
Průlomový objev dr. Mandákové a jejích kolegů má mnoho uplatnění s pozitivním dopadem na společnost. Cílem šlechtitelů je zvýšení výnosu semen, obsahu oleje a dalších žádaných agronomických vlastností ekonomicky významných plodin jako je lnička setá. Toho lze dosáhnout vytvořením nových linií lničky křížením nyní identifikovaných rodičovských druhů této plodiny. Nově odhalená struktura genomů diploidních a tetraploidních příbuzných lničky seté by měla pomoci při celogenomovém sekvenování, a tak pomoci najít klíčové geny ovlivňující např. výnos.
Odhalení původu genomu plodiny lničky seté však není jediným skvělým výsledkem, kterého dr. Mandáková a její kolegové v rámci řešení grantu GAČR dosáhli. Podařilo se jim také popsat strukturu genomu dalších významných plodin z čeledi brukvovitých, příbuzných lničce seté, křenu a potočnice, a zrekonstruovat evoluční historii asijského invazního druhu rodu řeřišnice. Tyto výsledky byly podobně jako evoluční historie lničky seté publikovány ve velmi prestižních vědeckých časopisech.
Terezie Mandáková zdůrazňuje, že za úspěchem tohoto projektu stojí skvělá týmová práce. „Spolupracovali jsme s americkými kolegy z Washington University a Missouri Botanical Garden. Ale můj dík patří především českým kolegům, laborantkám a studentům a v také velké podpoře ze strany administrativy CEITECu.“
Terezie Mandáková
Terezie Mandáková je považována za světově uznávanou vědkyni v oblasti cytogenetiky rostlin a za jednu z nejúspěšnějších vědkyň na brněnském institutu CEITEC. Jako členka výzkumné skupiny Martina Lysáka se zabývá evolucí genomu rostlinné čeledi brukvovitých. Svou vášní pro vědu, nadšením a skvělými organizačními schopnostmi jde inspirativním příkladem jak svým studentům, tak i kolegům. Terezie Mandáková již během svého doktorského studia a počátečních let své vědecké kariéry publikovala několik vysoce citovaných článků, které významně přispěly k pochopení vývoje chromozomů a genomu rostlin. Své výsledky publikovala v mnoha významných časopisech ve spolupráci se svou kmenovou laboratoří nebo s vědeckými kolegy ze zahraničí. Stala se uznávanou členkou vědecké komunity a je často zvána, aby přednášela na mezinárodních konferencích, čímž skvěle reprezentuje nejen svůj domovský výzkumný ústav, ale českou vědu jako takovou.
Autor: Ester Jarour
