Sdílet
V souvislosti s klimatickými změnami jsou stále častější sucha a vlny veder. V minulých letech se výnos sklizně semen výrazně snížil, což mělo za následek méně vyrobených potravin, s nižší kvalitou a vyšší cenou. Kateřina Mácová a výzkumný tým Helene Robert Boisivon se snaží odhalit, jak vysoké teploty ovlivňují produkci semen, od okamžiku květu až po dobu zrání semen. Ve své nedávné publikaci zkoumaly vědkyně vývoj semen u řepky a zjistily, že jsou ovlivněny všechny fáze vývoje a že rostliny produkují méně životaschopná semena s nižším obsahem olejnatých látek. Část semen klíčí uvnitř plodu a nelze je skladovat pro další vlnu výsevu, zatímco jiná část produkuje neživotaschopná embrya. Embryo rostoucí uvnitř semene (jako dítě v matčině lůně) vyklíčí do nové rostliny. Neživotaschopné embryo nevyroste, a tím pádem je ztracena jedna celá generace semen. Výsledky tohoto výzkumu byly nedávno zveřejněny v časopise Frontiers in Plant Science.
„Účinky tepla na sníženou produkci semen jsou známé. Doposud se většina studií zaměřovala na vývoj pylu, protože tepelné šoky jsou pro vývoj pylu fatální. A nedostatek pylu znamená automaticky i nedostatek semen. Vliv vysokých teplot na vývoj semen s podrobným popisem toho, co se v rostlině děje, doposud neexistovala. Studium vlivu tepla na plodiny, jako je řepka, s životním cyklem osm měsíců nebo více, je časově velmi náročné. Proto jsme pracovali také s nejčastěji používanou modelovou rostlinou Arabidopsis thaliana, která má jen tříměsíční životní cyklus a je kompatibilní s mnoha dostupnými genetickými nástroji,“ vysvětluje Helene Boisivon, korespondenční autorka studie.
Vědci musí nejprve popsat, co se děje, aby mohli dále zkoumat, proč se to děje. Pochopení mechanismů problému je prvním krokem k nalezení řešení problému. Vzhledem k tomu, že změna klimatu je nevyhnutelná, je pro společnost klíčové najít cestu k řešení proti škodlivým účinkům tepla na produkci semen. Spolu s dalšími výzkumníky zaměřujícími se na odolnost vůči suchu a chorobám rostlin se Helene Boisivon snaží pomoci vyvinout strategie pro šlechtění odolných plodin.
„Pro náš výzkum potřebujeme rostliny pěstovat ve velmi specifických a stabilních podmínkách. Moderní vybavení a odborná podpora v Laboratoři rostlinného výzkumu na CEITECu nám umožnila nastavit podmínky růstu pro dlouhodobou fenotypizaci rostlin. Náš výzkum trval déle něž tři roky a po celou dobu jsme pěstovali rostliny ve sklenících. Fenotypování rostlin jsme doplnili mikroskopickým pozorováním. Strávili jsme dlouhé hodiny u světelných a konfokálních mikroskopů v Centrální laboratoři buněčného zobrazování, abychom mohli realizovat naše pozorování. Jsme velmi vděční za podporu a expertízu kolegů ze sdílených laboratoří,‘ uzavírá Helene Boisivon.
První autorkou tohoto výzkumu je doktorandka Kateřina Mácová, která dále spolupracovala s Unnikanannem Prabhullachandranem (rovněž doktorandem) a Marií Štefkovou. Výzkumný tým se spojil s Lenkou Endlovou ze společnosti OSEVA v Opavě, která poskytla expertízu v oblasti analýzy kvality osiva. Tým také těžil z odborných znalostí Ioannise Spyrogloua, biostatistika z Laboratoře rostlinného výzkumu. Dále se na výzkumu podílel Aleš Penčík a Ondřej Novák z Laboratoře růstových regulátorů Univerzity Palackého a Ústavu experimentální botaniky AV ČR v Olomouci, kteří přispěli hormonálním profilováním semen.
Výzkum byl financován z projektu GAČR (GA19-05200S, Unraveling the thermoregulation of seed development in Brassica napus) a projektu SINGING PLANT (MŠMT, CZ.02.1.01/0.0/0.0/16_026/0008446).