Pokroky při studiu smrku ztepilého

16 Zář

Smrk ztepilý je vedle borovice a jedle nejdůležitějším evropským jehličnatým druhem a zejména v hornatějších krajích tvoří rozsáhlé lesy. Vzhledem k tomu, že nemá zvláštní nároky na půdní podmínky, sahá areál jeho výskytu vysoko do hor a daleko na sever.

Smrk ztepilý se spokojí s kyselou písčitou půdou a dospělý les, jehož zdravé stromy dosahují výšky kolem 35 metrů, je nádherným přírodním prostředím. Ve druhé polovině dvacátého století se stalo poškození lesních porostů (pozorované především ve vyspělých průmyslových zemích a nazývané od sedmdesátých let „úhynem lesa“) velmi diskutovaným a sledovaným problémem. Již déle než jedno desetiletí se pozoruje především ve vyšších polohách severní hemisféry – Skandinávie, střední Evropy a Severní Ameriky.

Jehličnany byly v pozadí

Diskuse vedené o Národním parku Šumava, zejména o zvládání kůrovce na jeho území, se vedou již řadu let. Během nich se spotřebovalo velké množství papíru, emocí a energie jak intelektuální, tak organizační. Tyto příklady naznačují, že hlubší pochopení fyziologických procesů probíhajících u smrku je nezbytnou podmínkou pro jeho zachování jako autochtonního člena rostlinných společenstev v celoevropském měřítku. Český výzkum je v tom směru velmi aktivní už vzhledem k tomu, že problém „úhynu lesa“ se našeho regionu týká velmi bezprostředně. Hluboké molekulárně-biologické výzkumy a aplikace moderních metod fyziologie rostlin jsou využívány buď u tzv. modelových druhů rostlin, nebo u druhů hospodářsky významných. Rostliny s tak zásadním ekologickým významem, jako jsou jehličnany, stály do nedávné doby spíše v pozadí.

Komplikovaný genom

Rostliny mají mnohdy velmi komplikované genomy, často složitější, než je genom lidský. Asi jen u 5 % genů je jasná funkce. Jelikož smrk je rostlina se značným ekologickým rozsahem, dá se předpokládat využití většiny genů na adaptaci k přírodním stresovým podmínkám. Očekává se, že nejkonzervativnější budou geny pro elementární fungování buňky – geny pro součásti cytoskeletu, buněčné dělení, syntézu bílkovin a další. Jednou z možností, jak studovat fyziologické procesy rostlin, je použití metod molekulární cytogenetiky. Lokalizace genů přímo na buněčných jádrech (u nedělících se buněk) nebo chromozomech (u buněk dělících se) a bližší charakterizace genomu rostlin je zásadní pro pochopení obecných mechanismů jejich evoluce.

Viditelná DNA

Při lokalizaci genů přímo na buněčných jádrech resp. chromozomech se využívá metoda in situ hybridizace a její četné modifikace. Principem metody je, že zahříváním dvoušroubovicové molekuly DNA na vyšší teplotu (kolem 80 °C) zanikají vodíkové vazby a vlákna DNA se od sebe oddělují (denaturují). Za mírnějších teplot nebo v přítomnosti určitých chemikálií může dojít k částečné denaturaci. Pokud se jednotlivá vlákna setkají se svými komplementárními partnery, mohou za příznivých podmínek vytvořit zpětně dvojitou šroubovici DNA. Je-li komplementární vlákno DNA (sonda DNA) radioaktivně nebo neradioaktivně naznačena, můžeme vzniklou molekulu DNA prokázat přímo na mikroskopických preparátech. Sonda DNA je laboratorně připravené vlákno (nebo jeho část – gen), které tvoří vazbu s určitým cílovým místem DNA na mikroskopickém preparátu a tím oblast DNA v rámci jádra nebo chromozomu vizualizuje.

Jen otázka času

U smrku ztepilého byly na chromozomech a jádrech lokalizovány tzv. ribozomální DNA geny, které mají význam při tvorbě buněčných struktur, na kterých probíhá tvorba bílkovin (ribozomů). Tyto geny jsou lokalizovány na koncových úsecích chromozomů, a to ještě ne na všech. Smrk je charakteristický přítomností 24 chromozomů v rámci buňky (člověk jich má 46), geny pro ribozomální RNA byly lokalizovány na 12 z nich. Jiná je situace např. u genů SaU3A a PATR140, které byly lokalizovány ve středu (centromeře) chromozomů, a to každý pouze na 6 chromozomech. Funkce těchto genů ještě není plně objasněna. Z uvedeného vyplývá, že moderní molekulární přístupy si našly cestu i k jehličnatým druhům rostlin a je jen otázkou času, kdy budou výsledky získané v rámci základního výzkumu využity v rámci aplikovaného výzkumu a praxe.

Leave a Reply