Článek
Vědci z olomouckého Centra strukturní a funkční genomiky rostlin ÚEB jako první na světě v reálném čase sledovali pod mikroskopem buněčné dělení ječmene, díky čemuž budou moci zjistit, jak tato plodina reaguje na různé stresové podněty. Dosud bylo možné studovat pod mikroskopem jen neživé vzorky pletiv, stojí v aktuální tiskové zprávě.
Podle Aleše Pečinky, vedoucího výzkumné skupiny ze zmíněného centra, přináší objev mnoho nových, důležitých poznatků.
„Nyní můžeme například měřit některé procesy při množení buněk. Zjistili jsme, že buněčné dělení u ječmene trvá přibližně 80 minut. To dosud nikdo nevěděl. Víme také, kde se konkrétní buňka nachází, v jaké pozici je vůči okolním buňkám, a dokážeme pozorovat i jejich vzájemné interakce,“ popsal.
Výzkumníci z Olomouce odhalili tajemství přenosu DNA v chromozomech ječmene
Barevné proteiny pomohly „vidět“
Proč vlastně ječmen? Experti si ho jako modelovou rostlinu vybrali z toho důvodu, že jde o klasickou českou plodinu; výhodou jsou též jeho velké chromozomy. Aby dokázali sledovat proces dělení, museli badatelé upravit rostliny tak, aby některé části jejich buněčného jádra pod mikroskopem svítily.
„Pomocí metod genového inženýrství jsme na vybrané buněčné struktury navázali zeleně, červeně, modře nebo žlutě svítící protein. Takto jsme v buňce označili chromozomy, jadérka a mikrotubuly,“ vysvětlila Kateřina Kaduchová z Ústavu experimentální botaniky AV ČR.
Pro zvýšení produkce potravin musíme zavést odolné a výnosné odrůdy, upozorňují vědci
Výzkum trval čtyři roky a byl podle zapojených vědců náročný. „Z mladých naklíčených, dvoudenních rostlin ječmene jsme se zaměřili na rostoucí kořínky, ve kterých probíhá buněčné dělení nejčastěji. Velkou výzvou byla právě mikroskopie a zachycení celého procesu dělení, protože kořínky ječmene rychle odrůstají a je velmi obtížné zaostřit mikroskop do hlubších vrstev buněk,“ doplnila Kaduchová.
Zvětšit buňku 630krát
Olomoučtí vědci vyvinuli vlastní systém na usměrnění růstu kořenů v mikroskopu. Při výzkumu používali tzv. konfokální mikroskop, který dokázal buňku zvětšit 630krát.
Na obrázku, který je zvětšený 630×, jsou vidět kulatá modro-žlutá buněčná jádra v živých koříncích ječmene. Uprostřed snímku je zachyceno dělení chromozomů.
Podle Kaduchové zabralo hodně času samotné nastavení celého experimentu, protože dělení buněk je rychlé a neodehrává se ve stejném čase. „Snažili jsme se nasnímat několik fází dělení buňky a měření jsme museli opakovat. U mikroskopu jsem tak strávila stovky hodin,“ zmínila.
Podle Pečinky studie posouvá hranice znalostí a otevírá u ječmene další možnosti výzkumu. „U chromozomů se vědělo, že se v průběhu střední fáze buněčného dělení zkracují. Teď už víme, že zkracování pokračuje až do poslední fáze dělení buňky, kdy se chromozomy obalí jadernou membránou a proces vzniku dceřiných buněk je dokončen vytvořením buněčné stěny,“ řekl.
Čeští výzkumníci tak vytvořili platformu pro studium vlivu různých růstových podmínek na dělení buněk u ječmene, která je už nyní dostupná celosvětové vědecké komunitě.
„Do budoucna mohou vědci díky tomuto nástroji hodnotit vliv různých podmínek na růst obilovin, což je v době, kdy řešíme vliv klimatické změny na růst a výnos plodin a také zajištění dostatku potravin pro stoupající světovou populaci, klíčové,“ poznamenal vedoucí olomouckého pracoviště ÚEB AV ČR Jan Bartoš.
Vědci budou ve výzkumu pokračovat – hodlají kupříkladu zjistit, jak se v průběhu buněčného dělení chová jaderná membrána či jaký vliv budou mít na množení buněk různé stresové faktory a cizorodé látky.
O objevu tuzemských odborníků informuje i vědecký časopis The Plant Journal.
Vědci vyvíjejí ekologické přípravky na ochranu rostlin trpících klimatickými jevy
