K tomu, aby se rostlina rozmnožila, je třeba procesu opylování. Ten v případě ječmene zahrnuje přenos pylových zrn na pestík. Existuje však i alternativní cesta, která celý proces dokáže zjednodušit, což má následně velký význam při šlechtění kultivarů s vysokým ekonomickým významem.

„Předmětem našeho zájmu byl proces androgeneze. Jde o mimořádně zajímavý jev, který rostlině umožňuje regenerovat se z nezralého pylového zrna,“ uvedla pro us.edu.pl spoluautorka objevu Dr. Monika Gajecka z Fakulty biologických věd Slezské univerzity. „Máme schopnost přeprogramovat cestu vývoje pylového zrna v rané fázi jeho vývoje. Pokud dáme mikrosporám správný stresový faktor, tak tato nezralá pylová zrna pak nedozrají, ale mohou se vyvinout v rostlinu,“ dodala.

Dva druhy stresu

Biologové pro tyto potřeby využívají nezralé klasy ječmene, které vystavují dvěma druhům stresu. Při prvním z nich jim jsou odříznuty stonky, které se následně na dva týdny vloží do ledničky, čímž nastane jejich podchlazení. Pomocí dalších kroků se dojde až k vyvolání vývoje embryí ječmene a následné regeneraci. „V embryu je takzvaná rostlinná specifikace, což znamená, že v jeho aplikovaném pólu se objeví výhonek a v jeho základním pólu kořen. Tento proces se nazývá regenerací,“ řekla Monika Gajecka.

Zato ve druhé fázi nedochází k žádnému podchlazení, ale naopak k hladovění. Zhruba po šesti týdnech je pak pozorováno klíčení. „V obou případech pozorujeme přeprogramování, v důsledku čehož můžeme okamžitě získat novou rostlinu z mikrospór. Tedy nikoliv, jako v případě přirozeně se vyskytujícího procesu, zralé pylové zrno,“ dodala bioložka ze Slezské univerzity.

O šest let rychlejší proces

Získané poznatky jsou velmi důležité pro šlechtění rostlin. „Díky popsanému a vyzkoušenému procesu jsme schopni zkrátit čas potřebný k zavedení nových odrůd obilovin, jako je ječmen,“ uvedla Gajecka, podle níž je nyní možné zkrátit náročný osmiletý proces na pouhé dva roky. „Vynecháme jednu z klíčových fází reprodukce rostlin, tedy oplodnění a několikaletý cyklus křížení,“ doplnila.

V průběhu výzkumu bylo třeba vyřešit ještě jeden problém. Rostliny by totiž měly být kvůli fotosyntéze zelené, jenže během procesu docházelo k vývojovým poruchám chloroplastů v rané fázi diferenciace, takže takto vytvořené organismy byly bílé a bez chlorofylu. To se ale povedlo napravit. „Zahájili jsme kultivaci in vitro v konkrétních dobách vývoje rostlin. Když se plastidy již dokázaly diferencovat na amyloplasty, rostlina se albinoticky regenerovala. Pokud se to však ještě nestalo, získali jsme zelené rostliny,“ uvedla Gajecka, která spokojeně dodala: „Když jsme objevili tento klíčový vztah, stačilo naznačit správný okamžik k zahájení kultury in vitro. Díky tomu se nyní můžeme pochlubit působivými výsledky vysoké regenerace zelených rostlin bez ohledu na odrůdu ječmene.“

autor: Petr Sobol