Mezinárodní tým vědců jako první na světě popsal v modelové rostlině huseníčku rolním (Arabidopsis thaliana) enzym, který má vliv na aktivitu rostlinného hormonu auxinu. Je jím enzym ze skupiny oxidáz, který získal označení DAO1. Skvělý výsledek, který zveřejnil ve třech článcích odborný časopis PNAS, se povedl i díky ojedinělé metodice, již vyvinuli olomoučtí vědci z Centra regionu Haná pro biotechnologický a zemědělský výzkum a Laboratoře růstových regulátorů.
Rostlinný hormon auxin zásadně ovlivňuje růst a vývoj rostliny, působí na dělení, prodlužování a diferenciaci rostlinných buněk. Jeho výskyt v rostlině je nerovnoměrný. Právě existence lokálních maxim a minim auxinu rozhoduje o tom, která část rostliny v daný okamžik poroste a která naopak ne. Hladiny auxinu jsou výsledkem souhry biosyntézy, metabolismu a transportu auxinu rostlinou. Auxin může být mobilizován nebo naopak deaktivován oxidací nebo tvorbou konjugátů s jinými molekulami, nejčastěji cukry či aminokyselinami.
„Zatímco enzymy zodpovědné za konjugaci auxinu jsou již dávno známy, o enzymu zodpovědném za jeho oxidaci se naopak vědělo velmi málo. Nám se podařilo popsat a charakterizovat enzym DAO1 (dioxgenase for auxin oxidation 1) a prokázat, že právě on je v rostlinách odpovědný za odbourávání auxinu oxidací,“ uvedl jeden z autorů Aleš Pěnčík.
Studium mutantů huseníčku rolního se sníženou, nebo naopak zvýšenou aktivitou enzymu DAO1 přineslo ještě další zajímavé zjištění. „Například mutant se sníženou aktivitou DAO1 není schopen oxidace, nebo jen v omezené míře. Paradoxně tím rostliny nijak netrpí. Pokud je tato oxidační dráha zablokována, rostlina si to vykompenzuje zvýšenou konjugací auxinu s aminokyselinami, aniž by nastalo dramatické narušení jejího vývoje,“ objasnil Pěnčík.
Nerovnoměrnou akumulací auxinu vzniká takzvaný auxinový gradient, který je nezbytným předpokladem pro správný růst a vývoj jednotlivých rostlinných orgánů. Auxin hraje například důležitou roli při tvorbě kořenového systému. „Výsledky tohoto základního výzkumu jsou důležité pro pochopení toho, jak funguje transport auxinů a jak rostlina kontroluje množství auxinu v jednotlivých orgánech. Potřebná hladina auxinů ve správném čase a na správném místě je totiž výsledek složité souhry. Výzkum pokračuje dále. Sledujeme, jak jsou tyto procesy provázané,“ uvedl další z autorů Ondřej Novák.
Cílem vědců je pochopit celý proces homeostázy, tedy schopnosti rostlin zachovat si stabilní vnitřní prostředí, jež je nezbytnou podmínkou pro jejich fungování a existenci, i při změně vnějších podmínek. Zatímco u rostlinných hormonů cytokininů to již výzkumníci dokázali, u auxinů je ještě řada nezodpovězených otázek. „Porozumění biosyntézy auxinů by ve výsledku mohlo vést k nalezení způsobu, jak rostlinu přimět, aby se chovala tak, jak je to pro ni prospěšné a současně to poslouží člověku. Například u zemědělských rostlin bychom mohli ovlivňovat tvar rostlin, zvětšovat kořenový systém nebo dosáhnout vzniku plodů bez potřeby opylovačů,“ naznačil možné budoucí využití výzkumu Novák.
Publikování tří článků v odborném časopise předcházel zhruba tříletý výzkum. Velmi důležitým faktorem byla i skutečnost, že olomoučtí vědci mají metody, kterými mohou hladiny auxinu a jeho metabolitů změřit.