I S ROSTLINAMI CVIČÍ HORMONY

Jak kořeny vědí, kam mají růst? Proč se květy natáčejí za sluncem? Jak odolávají rostliny nepřízni počasí? Ve všem mají prsty rostlinné hormony. A fytohormony plní hned několik funkcí. Podle diktátu těchto látek se vyvíjí všech 350 tisíc rostlinných druhů, které na Zemi odhadem existují. Výsledný vzhled každé květiny, keře nebo stromu je dílem hormonů.

„Na rozdíl od živočichů nemohou před nepřízní počasí nebo nebezpečím nikam utéct. Musí proto neuvěřitelně mazaně koordinovat svůj růst a vývoj a umět se pružně přizpůsobit změnám prostředí. A přesně to jim umožňují rostlinné hormony neboli fytohormony," vysvětluje působení hormonů v rostlinách Jan Petrášek z Ústavu experimentální botaniky AV ČR.

Zatímco lidské hormony vznikají ve specializovaných orgánech, rostlinné se tvoří prakticky ve všech buňkách jejich těla. Na místo potřeby pak pletivy cestují i za pomoci přenašečů - buňky si tedy látku předávají mezi sebou a jejich toky rozhodují o reakci rostliny. Každý z devíti dosud popsaných druhů fytohormonů pak plní hned několik funkcí a ve svém působení se všelijak doplňují. U lidí přitom platí: co hormon, to striktně daný úkol v konkrétní části organismu.

Za vším hledej auxin

„Proč v přírodě na místech, kam často chodíme ‚na malou', roste tráva rychleji než jinde?" lámali si hlavu naši předkové. I snaha získat odpověď na tuto zdánlivě banální otázku přispěla k objevu jednoho z nejvšestrannějších fytohormonů - auxinu. Jeho účinky studoval britský přírodovědec Charles Darwin už na konci devatenáctého století, neměl však tušení o chemické podstatě této látky. Tu vědci objasnili až ve čtyřicátých letech století následujícího, a to právě díky analýzám lidské moči, v níž hledali růstové látky a která shodou okolností obsahuje obrovské množství strukturou naprosto totožné sloučeniny.

Rostlinný hormon auxin je klíčovým regulátorem mnoha vývojových procesů u rostlin.

Hraje zásadní úlohu v regulaci prostorových a časových aspektů růstu rostlin a přispívá tak ke koordinaci a integraci jejich vývoje.

„Tento hormon ovlivňuje především dělení a prodlužování buněk, a tím růst stonků, větví i kořenového systému. Vedle toho má však na svědomí také všechny ohybové reakce rostlin za světlem i to, že každá bylina nebo strom má hlavní stonek, který řídí růst ostatních výhonů," popisuje Jan Petrášek.

Tím však výčet rolí auxinu nekončí. Může třeba také za to, že kořeny spořádaně rostou ve směru gravitace. Částečně je k tomu nutí těžká škrobová zrna v buňkách jejich špičky, která ji táhnou dolů. Nicméně to, že kořen dokáže obrůst případnou překážku a na původní trasu navázat, už je zásluhou auxinu. Začne se více produkovat a přesouvat na jednu stranu špičky kořene. V části, kde je auxinu více, se pak pletivo neprotahuje tak intenzivně a kořen se ohýbá.

Laboratoř hormonálních regulací u rostlin Ústavu experimentální botaniky AV ČR se právě na výzkum auxinu specializuje. Na kontě má spoustu důležitých objevů. Nedávno se například tamním vědcům ve spolupráci s kolegy z Vídně podařilo jako prvním na světě přinést důkazy o tom, že sofistikovaný mechanismus přenosu auxinu z buňky do buňky za pomoci přenašečů v podobě bílkovin zvaných PIN má stovky milionů let starý původ.

„Zjistili jsme, že tuto schopnost měly už zelené sladkovodní řasy, což jsou evoluční předci vyšších rostliny. Auxin tedy využíval tyto přenašeče už před přechodem rostlin na souš, který se odehrál asi před čtyři sta padesáti miliony let," shrnuje experimentální botanik Petrášek výsledky studie publikované v prestižním vědeckém časopise Nature Plants.

Stres u rostlin

Přílišné horko či zima, sucho nebo napadení škůdci a chorobami - to jsou zdroje stresu u rostlin. I vystresovaná rostlina se však dokáže nepříznivým podmínkám aktivně bránit, a to právě prostřednictvím fytohormonů. Ty totiž určují, jaké obranné strategie organismus v boji o přežití zaujme.

Třeba před okusem housenek některé rostliny chrání kyselina jasmínová. Ve chvíli, kdy se hladový tvor zakousne do prvního lístku, spustí tento hormon produkci speciálních bílkovin, které zajistí, že další sousta už si nenechavý mlsoun rozhodně nevychutná. Pletivo celé rostliny se totiž díky zásahu kyseliny jasmínové promění v pro housenku zcela nechutnou a nestravitelnou hmotu.

Když si na bylinku troufne houba nebo bakterie, o její záchranu se postará kyselina salicylová, která zahájí syntézu ochranných proteinů.

Při nedostatku vláhy pak zasahují cytokininy - zvládnou totiž v případě potřeby přetvořit rostlinná pletiva tak, aby byla odolnější. Cytokininy pomáhají rostlinám odolávat stresu.

„Konkrétní obranné mechanismy rostlin v reakci na stres zkoumáme za pomoci nejrůznějších experimentů. Týden je třeba nezaléváme, vystavujeme je teplotním šokům a podobně. Každý pokus tedy potřebuje úplně jiný režim. Kultivačních boxů však máme k dispozici jen pár, takže máme na vědecké ‚týrání' kytek neustále málo prostoru a o místo v boxech je často lítý boj," směje se Jan Petrášek.

Zklidni hormon, bylino!

Hormon jménem kyselina abscisová brání rostlinám klíčit, pokud jsou k tomu nepříznivé podmínky. Striktně a vytrvale. Když už jsou ale podmínky pro vyklíčení konečně dokonalé, vstupuje do děje kyselina giberelinová, která semínku dovolí vesele bujet. Stejná látka rozhoduje i tom, zda a kdy rostlina vykvete.

„Tehdy nastává jakési období rozbouřených hormonů, kdy v rostlině probíhá mnoho důležitých vývojových procesů nejednou," vypráví Jan Petrášek. „I s rostlinami tedy v podstatě cloumá puberta. Jen to na nich není tak vidět, jako na našich potomcích," usmívá se vědec.

Co by se ale stalo, kdyby žádné fytohormony neexistovaly? 

„Možná, že se v rostlinách skrývá ještě něco dalšího, co by jim umožnilo i bez pomoci hormonů obsloužit všechny jejich základní funkce. Zatím to tak ale nevypadá. Vždyť jen to, aby se nějaký jejich orgán protáhl, vyžaduje okamžitou součinnost hned tří fytohormonů," uvažuje Jan Petrášek. „Tyto látky zkrátka v rostlinách strkají prsty prakticky do všeho a bez nich bychom zeleň zřejmě ani neznali."

Celý článek s dalšími zajímavostmi najdete v časopise A / Věda a výzkum,.

Zdroj:  Divize vnějších vztahů SSČ AV ČR

Foto: Archiv Jana Petráška, Ústav experimentální botaniky AV ČR