Jak rostliny zajišťují pravidelné rozmístění semínek

Jistě všichni znají hrachové lusky, možná se ale někdo zamyslel nad uspořádáním jednotlivých kuliček v lusku. Když se otevře lusk hrachu, je patrné, že všechny hrášky uvnitř mají stejnou velikost a stejné rozestupy od sebe. Taktéž je tomu u fazolí, sójových bobů a různých dalších luštěnin i dalších rostlin. To je překvapivé, protože jak velikost a počet semen, tak velikost lusku nebo tobolky se u jednotlivých odrůd podstatně liší.

Tým vědců analyzoval genetické mechanismy, které za tímto fenoménem stojí. Tým použil divoké odrůdy huseníčku rolního (Arabidopsis thaliana). Huseníček rolní je známý modelový organismus používaný v biologii, v tomto případě ke zkoumání genetických procesů, které stojí za iniciací zárodečných vaků (ze kterých se po oplodnění tvoří semena) a růstu lusku. Nutno dodat, že odrůdy huseníčku pocházely z různých míst. Jednotlivá semena mezi sebou soutěží o živiny. Aby bylo zajištěno, že každé semeno bude mít stejný přísun živin a bude se dobře vyvíjet, je důležité, aby byla semena v lusku rozložena co nejrovnoměrněji.

Existují značné rozdíly ve velikosti plodů a počtu semen i mezi různými divokými odrůdami Arabidopsis thaliana. Vědci ale objevili genetický mechanismus, který řídí polohu semen v lusku bez ohledu na faktory prostředí (jako je například teplota).

Tým zjistil, že tvorba semen je řízena několika signálními cestami v přesně definovaných pozicích. Tyto signální dráhy jsou aktivovány malými sekretovanými proteiny z rodiny EPFL. Tyto peptidy jsou na povrchu buněk detekovány pomocí receptorů z rodiny ERECTA. Jeden z peptidů, EPFL2, se tvoří mezi vyvíjejícími se zárodečnými vaky a upravuje mezeru mezi semeny. Tam, kde tento peptid přítomen nebyl, byly zjištěny nepravidelné rozestupy. To znamená, že tam sousední semena soutěží o živiny více nebo se dokonce ze zárodečných vaků stala dvojčata, což obecně vede k tomu, že se ani jedno semeno plně nevyvíjí. EPFL2 a velmi blízce příbuzný peptid, EPFL9, také řídí vývoj plodu. Výsledky ukazují, že rozmístění semen je úzce spojeno s růstem lusku.

Zdroj: phys.org, Citovaná studie: Curret Biology
Titulní obrázek: Rachael Gorjestani, unsplash