Prestižní grant Evropské výzkumné rady míří do Olomouce. Určen je na výzkum morfogeneze rostlin

Částkou 10 milionů eur (zhruba čtvrt miliardy korun) byl v kategorii Synergy Grants podpořen projekt STARMORPH zaměřený na výzkum role rostlinného hormonu auxinu při růstu a tvarování rostlin, informovala olomoucká univerzita.

V následujících šesti letech se na něm bude Ondřej Novák podílet spolu s koordinátorkou projektu Stéphanií Robertovou ze Švédské univerzity zemědělských věd, Jürgenem Kleine-Vehnem z Freiburské univerzity a Alexanderem Jonesem z Univerzity v Cambridgi.

Podle Ondřeje Nováka z Laboratoře růstových regulátorů, společného pracoviště Přírodovědecké fakulty UP a Ústavu experimentální botaniky AV ČR, je cílem pečlivě složeného mezinárodního interdisciplinárního týmu popsat složitosti morfogeneze (růstu a vývoje) rostlin tak, jak se to dosud nikomu nepodařilo.

„Získání grantu je obrovský úspěch kolegy Ondřeje Nováka jako nesporné vědecké osobnosti, ale i celého našeho ústavu. Potvrzuje se tím skutečnost, že v oboru výzkumu rostlinných hormonů je ústav na světové špičce. Jde zároveň o příslib nových objevů, které mají potenciál přispět k řešení globálních problémů, jež přináší změna klimatu,“ zdůraznil ředitel Ústavu experimentální botaniky Jan Martinec.

Získané poznatky mohou být podle Nováka v budoucnu využity pro zvýšení výnosů zemědělských plodin, což může přispět ke zlepšení potravinové bezpečnosti a udržitelnosti.

Vědci v projektu STARMORPH využívají modelovou rostlinu huseníček rolní a zaměřují se na studium vývoje jejího tzv. apikálního háčku, který hraje klíčovou roli v dalším růstu a vývoji rostliny po jejím vyklíčení ze semene.

Apikální háček je zakřivená část stonku blízko jeho vrcholu, s jehož pomocí může rostlina bezpečně prorůst půdou. Háček se vytvoří díky tomu, že na vnitřní straně vznikajícího stonku je potlačen růst buněk. Když sazenička pronikne půdou na povrch, buňky se na vnitřní straně začnou opět prodlužovat a háček se otevře.

„Tato vlastnost činí z apikálního háčku jedinečný model pro studium toho, jak může rostlina regulovat procesy potlačení nebo podpory růstu buněk. Studium této tematiky je velmi důležité, protože pokud pochopíme, jak regulovat růst rostlin, mohli bychom tento proces cíleně přeprogramovat,“ podotkl Novák.

Hlavní roli v diferenciálním růstu, kdy různé části orgánů rostlin rostou různou rychlostí, hraje fytohormon auxin. V závislosti na koncentraci auxinu a jeho lokalizaci v rostlinném pletivu lze zpomalit nebo naopak urychlit prodlužování buněk, zastavit nebo podpořit buněčné dělení, přimět buňky ke specializaci či je nechat navrátit se do nediferencovaného stavu.

„Výsledky našeho výzkumu by měly odhalit, jak fytohormon auxin, mechanické signály a vývojové programy společně interagují na více úrovních. Projekt zavádí koncept ‚auxinového podpisu‘, který zahrnuje dynamiku auxinu uvnitř rostlinné buňky v reakci na mechanické signály,“ popsal Novák.

Po celá desetiletí se vědci zaměřují na pochopení mnoha rolí auxinu a soustředí se na jeho pletivovou a mezibuněčnou dynamiku nebo signalizaci auxinu prostřednictvím receptorů v buněčném jádře. „V poslední době se objevují poznatky, že auxin je vnímán odlišnými mechanismy v jádře, mimo jádro a v prostoru vně buňky,“ uvedl Novák.

Projekt podle něj využívá interdisciplinární přístup kombinující fyziologii rostlin, buněčnou biologii, genetiku, biofyziku, syntetickou biologii a bioanalytickou chemii. Čtyři vědecké týmy budou zkoumat, jak změny v distribuci a koncentraci auxinu ovlivňují morfogenezi rostlin, tedy jejich tvar a růst.

„Vyvineme nové chemické a bioinženýrské metody k mapování auxinu uvnitř buněk a sledování jeho dynamiky v čase a prostoru,“ zmínil vědec.

„Pomocí genetiky a biochemických metod se budeme snažit také pochopit, jak mechanické signály a dynamika auxinu společně řídí morfogenezi na různých úrovních od buněk po celé orgány,“ dodal.