Po čtyřech letech výzkumu rostlinní genetici z Ústavu experimentální botaniky [ÚEB] AV ČR vyvinuli nástroj, který umožňuje živé sledování procesů množení buněk v ječmeni. Objev podle vědců přispěje k lepšímu šlechtění obilovin.
Vědci z olomouckého Centra strukturní a funkční genomiky rostlin ÚEB jako první na světě v reálném čase sledovali pod mikroskopem buněčné dělení ječmene. Díky tomuto objevu budou moci zjistit, jak ječmen reaguje na různé stresové podněty. Což přispěje ke šlechtění odolnějších a výnosnějších odrůd obilovin. Dosud vědci pod mikroskopem sledovali pouze neživé vzorky pletiv. O důležitém objevu, na kterém experti ÚEB spolupracovali s týmy z Univerzity Palackého, informoval významný vědecký časopis The Plant Journal.
„Zjistili jsme, což dosud nikdo nevěděl, že buněčné dělení u ječmene trvá přibližně 80 minut. Víme také, kde se konkrétní buňka nachází. V jaké pozici je vůči okolním buňkám a dokážeme pozorovat i jejich vzájemné interakce,“ uvedl vedoucí výzkumné skupiny Centra strukturní a funkční genomiky rostlin ÚEB Aleš Pečinka.
Podle něj vědci díky objevu nyní například změří některé procesy při množení buněk. Dosud bylo možné studovat pod mikroskopem jen neživé vzorky pletiv. Od nového zjištění si vědci slibují posun ve šlechtění odolnějších a výnosnějších odrůd obilovin.
Barevné proteiny pomohly vědcům „vidět“
Experti si jako modelovou rostlinu vybrali ječmen, protože jde o klasickou českou plodinu. Výhodou jsou také jeho velké chromozomy. Aby sledovali proces dělení, upravili 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,“ říká Kateřina Kaduchová z Ústavu experimentální botaniky AV ČR.
„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. To proto, že kořínky ječmene rychle odrůstají a velmi obtížně se zaostřuje mikroskop do hlubších vrstev buněk,“ popisuje výzkum.
Usměrnění kořínků a opakované měření
Olomoučtí vědci ale vyvinuli vlastní systém na usměrnění růstu kořenů v mikroskopu. Při výzkumu používali konfokální mikroskop, který dokázal buňku zvětšil 630×. Hodně času jim zabralo nastavení celého experimentu. Dělení buněk je totiž rychlé a neodehrává se ve stejném čase.
„Snažili jsme se tedy nasnímat několik fází dělení buňky a měření jsme museli opakovat. U mikroskopu jsem strávila stovky hodin,“ říká Kaduchová.
Podle Aleše Pečinky nová studie posouvá hranice znalostí a otevírá u ječmene další možnosti výzkumu.
„Například u chromozomů se vědělo, že se v průběhu střední fáze buněčného dělení zkracují. Díky našemu novému objevu jsme změřili jejich délku také u dřívějších a pozdějších fází dělení. A teď už víme, že zkracování pokračuje až do poslední fáze dělení buňky, kdy se chromozomy obalí jadernou membránou a proces vzniku dceřiných buněk se dokončí vytvořením buněčné stěny,“ vysvětluje Pečinka.
Nástroj pro celý svět?
Olomoučtí experti tak vytvořili platformu pro studium vlivu různých růstových podmínek na dělení buněk u ječmene, která je už nyní dostupná celosvětové vědecké komunitě. A vědci z olomouckého pracoviště Ústavu experimentální botaniky AV ČR ve výzkumu dále pokračují. Chtějí poznat dynamiku a chování buňky při dělení z jiné perspektivy. Chystají se například zjistit, jak se v průběhu buněčného dělení chová jaderná membrána nebo jaký vliv mají na množení buněk různé stresové faktory a cizorodé látky.
Průmyslově zpracované potraviny zvyšují riziko infarktu a mrtvice
„Do budoucna mohou vědci díky tomuto nástroji hodnotit vliv různých podmínek na růst obilovin. To je v době, kdy řešíme vliv klimatické změny na růst a výnos plodin a zajištění dostatku potravin pro stoupající světovou populaci, klíčové,“ objasnil Jan Bartoš, vedoucí olomouckého pracoviště ÚEB AV ČR.
–RED–
