Vědci z olomouckého Centra regionu Haná pro biotechnologický a zemědělský výzkum (CRH) učinili spolu s kolegy z Univerzity v Nottinghamu a Max Planck Institutu molekulární buněčné biologie v Drážďanech další výrazný krok ve zkoumání vývoje rostlin i jejich vnitřního uspořádání pomocí fluorescenční mikroskopie. Od modelové rostliny huseníčku pokročili k mnohem větší vojtěšce, kterou dokáží ve speciálním mikroskopu sledovat v přirozeném stavu až několik dní. Unikátní zkušenosti shrnuli v článku pro prestižní časopis Nature Plants, v němž navíc nastínili celému světu perspektivy metody. Do budoucna ji hodlají využít i na jiné plodiny, především ječmen.
Odrazovým můstkem výzkumu byl detailní protokol pro dlouhodobé a šetrné zkoumání rostlin s vysokým rozlišením pomocí komerčně dostupných laserových mikroskopů, který vědci CRH publikovali před třemi lety v časopise Nature Protocols a jenž vzbudil značný zájem ve vědecké komunitě. Následně se badatelé rozhodli upravit techniku pro dlouhodobé a šetrné zkoumání rostlin tak, aby mohli snímat větší objekty než huseníček, například embrya vojtěšky a z nich vyvíjející se rostliny.
„Podařilo se nám posunout dále metodu, která dokáže zatím jako jediná snímat rostliny v různých úrovních od nitrobuněčné až po celé rostliny. Skutečnost, že jsme od huseníčku pokročili k vojtěšce, považujeme za velký milník. Rostlinu můžeme sledovat od několika hodin až po několik dní podobně, jako by byla v přirozeném prostředí. Vidíme nejen její vývoj, ale i interakce s vnějším prostředím a mikroby ve stanovených a přísně kontrolovaných podmínkách. Získáme tak mnohem lepší odpovědi na řadu biologických a biotechnologických otázek,“ uvedl vedoucí olomoucké výzkumné skupiny Jozef Šamaj, podle nějž jsou získané informace jstěžejní například pro zvýšení výnosů rostlin či jejich odolnosti vůči nepříznivým vlivům prostředí včetně sucha či chorob.
Podle jeho kolegy a dalšího spoluautora článku Miroslava Ovečky bylo přenesení metody z modelové rostliny na vojtěšku technicky poměrně složité. „Využíváme komerčně dostupný mikroskopický systém, takže jsme museli brát v úvahu jeho technické parametry. Důležité bylo připravit podmínky pro dlouhodobou kultivaci. Rostlina dostává ve sterilním prostředí čerstvé živiny, má zajištěný světelný režim i přísun vzduchu. Výsledky tak nejsou zkresleny sekundárními stresy způsobenými samotnou mikroskopií. Ve vědecké oblasti spočívá posun v tom, že doposud neexistoval systémový přístup, který by hodnotil vojtěšku na takové úrovni. Popsali jsme i technologické problémy, které mají jiné skupiny, a navrhli, jak by se tato progresivní metoda mohla využívat pro vývojové studie pro jakýkoliv typ rostlinných objektů. I z tohoto pohledu je článek unikátní, na základě dosažených výsledků otevíráme vědecké obci nové perspektivy,“ vysvětlil Ovečka.
Olomoučtí vědci hodlají i nadále metodiku vylepšovat a i v rámci projektu Operačního programu Výzkum, vývoj a vzdělávání s názvem Rostliny jako prostředek udržitelného globálního rozvoje ji upravit pro využití u ječmene. Díky článku v respektovaném časopise budou navíc moci ještě více prezentovat na konferencích a odborných seminářích pokrok v této technice i její možné uplatnění při výzkumu rostlin.
CRH sdružuje vědecké týmy Univerzity Palackého a olomouckých pracovišť Ústavu experimentální botaniky Akademie věd ČR a Výzkumného ústavu rostlinné výroby.