Vědci rozluštili funkci genu důležitého pro vývoj semen

Fen Yang se věnuje výzkumu proteinového SMC komplexu huseníčku rolního několik let.
Foto: ÚEB
Monday 4 October 2021, 13:00 – Text: R. Kvasničková, M. Šaradínová

Funkci nově objeveného genu, který ovlivňuje tvorbu a kvalitu semen, objasnili jako první na světě vědci z olomouckého pracoviště Ústavu experimentální botaniky Akademie věd ČR (ÚEB AV ČR). Objev může pomoci při šlechtění kvalitnějších a odolnějších zemědělských plodin. Na výzkumu, o němž informuje prestižní časopis Plant Cell, se podíleli také španělští odborníci z Complutense University of Madrid.

Vědecká skupina z Centra strukturní a funkční genomiky rostlin ÚEB AV ČR, které je součástí Centra regionu Haná pro zemědělský a biotechnologický výzkum, navázala pod vedením Aleše Pečinky na svůj dřívější výzkum jednoho z proteinových SMC komplexů, které se podílejí na uložení chromozomů v buněčném jádře. Už tehdy olomoučtí vědci objevili u huseníčku rolního gen, který souvisí s tvorbou semen. Nyní, po dalších dvou letech bádání, dokážou přesně popsat proces, který je nutný ke vzniku kvalitních a životaschopných semen.

„Nejprve jsme se snažili zjistit, jestli se vlohy ke špatnému vývoji semen dědí od obou rodičů, nebo jenom od jednoho z nich. Překvapilo nás, že poškozená semínka vznikají pouze z otcovské strany, že je tedy způsobuje pouze dědičná informace otce. To nás navedlo k dalšímu kroku, podrobně jsme se zaměřili na výzkum pylových zrn. Zjistili jsme, že zkoumané rostliny netvoří pravidelná oválná a stejně velká pylová zrna, ale naopak velmi různorodá, od poměrně malých až po hodně velká,“ vysvětlila Fen Yang z výzkumného týmu.

Následně badatelé začali zkoumat redukční dělení buňky, tzv. meiózu. A právě tehdy se objevily nesmírně zajímavé a průlomové výsledky.

„Ukázalo se, že při dělení buňky docházelo k chybám a přeskočení určitých procesů. Výsledkem bylo, že přibližně třetina nových pohlavních buněk získala deset otcovských chromozomů místo obvyklých pěti a pylová zrna, která je obsahovala, byla proto mnohem větší. Pokud došlo k oplodnění vajíčka, vzniklo embryo, které mělo dvě místo jedné kopie otcovské dědičné informace. Zjistili jsme, že takové semínko se pak většinou vůbec nevyvinulo. Pokud ano, bylo abnormálně velké a netvořilo zásobní látky,“ uvedl Aleš Pečinka.

Tyto nové informace předčily podle vedoucího laboratoře a laureáta Národní ceny vlády Česká hlava Jaroslava Doležela veškerá očekávání a budou mít velký dopad do zemědělské praxe.

„Prohloubili jsme znalosti o fungování proteinového komplexu SMC 5/6, kterému se nyní ve světě věnuje velká pozornost. Díky tomuto objevu můžeme mnohem lépe pochopit mechanismus odpovídající za redukční dělení buňky, které přímo ovlivňuje tvorbu semen. To je pro šlechtitele i zemědělce velmi důležitý proces, který nyní mají možnost ovlivnit. Studium tohoto zajímavého genu tak může přispět k tvorbě nových odrůd plodin s vyššími výnosy,“ objasnil Doležel.

Olomoučtí vědci budou ve výzkumu dále pokračovat. Podle Aleše Pečinky chtějí zjistit, proč dochází k tomu, že neproběhne redukční dělení. „Zatím předpokládáme, že by na vině mohla být narušená organizace vlákének, která táhnou chromozomy nebo sesterské chromatidy k opačným pólům buňky. Nebo je možné, že se chromozomy dělí hodně pomalu, takže se buňka rozhodne přistoupit k dalšímu kroku, aniž by k rozdělení došlo. To jsou zatím jen naše hypotézy, které budeme testovat,“ doplnil.

Už nyní mohou vědci a šlechtitelé na celém světě začít využívat nové vědecké poznatky z Olomouce. Mohou například začít ověřovat, jestli tento mechanismus funguje i u jiných rostlin i živočichů.

Back

Privacy settings

We use cookies and any other network identifiers on our website that may contain personal data (e.g. about how you browse our website). We and some of the service providers we use have access to or store this data on your device. This data helps us to operate and improve our services. For some purposes, your consent is required to process data collected in this way. You can change or revoke your consent at any time (see the link at the bottom the page).

(Essential cookies enable basic functions and are necessary for the website to function properly.)
(Statistics cookies collect information anonymously. This information helps us to understand how our visitors use our website.)
(They are designed for promotional purposes, measuring the success of promotional campaigns, etc.)