Ondřej Novák | 10. 11. 2022

Rostliny si pamatují stres napříč generacemi. Mezigenerační paměť má vliv na produkci semen

Stres, který zažije rodičovská generace rostlin, má vliv na produkci semen u jejich potomků. A to jak pozitivní, tak i negativní, zjistili vědci z Botanického ústavu Akademie věd.

Nejrozsáhlejší mezinárodní studii, kterou vedli čeští výzkumníci, publikoval prestižní botanický časopis New Phytologist. Vědci vystavovali rostliny 24 různým typům stresu, případně jejich kombinacím. Potomci těchto rostlin, kteří samotný stres nezažili, v některých případech zvýšili produkci semen až o 40 procent. Poznatky z výzkumu mohou pomoci vyšlechtit odolnější plodiny.

Stres, kterým rostliny běžně čelí, má celou řadu podob. Může jít třeba o nedostatek vláhy či živin, působení chladu nebo naopak vysoké teploty. Vědci už před časem zjistili, že rostliny jsou schopné si tuto zkušenost předávat napříč generacemi. Informace ale potomci od svých rodičů nezískávají geneticky, nýbrž prostřednictvím mezigenerační paměti.

V nejnovější studii botanici z Akademie věd zkoumali vliv různých forem stresu či jejich kombinací na huseníček rolní. Jde o drobný dvouděložný plevel, který v molekulární genetice rostlin často působí jako modelový organismus. Vědci následně sledovali, jak se stres či kombinace jeho různých forem projevil na množství semen, které vyprodukovali potomci původních rostlin.

„Zjistili jsme, že různé stresové podmínky a jejich kombinace v rodičovské generaci mohou mít jak silně negativní, tak i velmi pozitivní vliv na reprodukční úspěch potomků. Zažije-li například rodič stres chladem, jeho potomci mohou produkovat až o 40 % více semen než potomci rodičů, kteří tento stres nezažili,“ říká autor studie Vít Latzel z Oddělení populační ekologie Botanického ústavu AV ČR.

Předpověď je zatím nemožná

Mezigenerační paměť rostlin ale u každého typu stresu zřejmě funguje jinak. Zatímco některé nepříznivé podmínky, kterým jsou rodičovské rostliny vystaveny, produkci semen u jejich potomků podpoří, jiné naopak vedou k tomu, že mladší generace je v produkci semen zdrženlivější. „Naopak pokud rodiče zažijí stres chladem, ale jsou zároveň stíněni jinou rostlinou, jejich potomci produkují o 20 % semen méně než potomci rodičů bez této zkušenosti,“ porovnává jednotlivé situace Latzel.

Podobně negativní vliv na produkci semen u potomků mělo i třeba to, že rodičovské rostliny čelily bakteriální infekci nebo rostly v půdě kontaminované těžkými kovy. Jejich potomci následně produkovali o 30 procent méně semen, než rostliny bez této zkušenosti. Negativní vliv mělo i vystavení rodičů horku o teplotě 37 stupňů Celsia po dobu 24 hodin. Taková zkušenost snížila produkci semen u potomků o 15 procent. Naopak mírný, avšak déletrvající stres horkem (o teplotě 30 stupňů Celsia po dobu deseti dnů) vedl ke zvýšení produkce semen u potomků o 28 procent.

Podobně zajímavý výsledek přinesl také scénář, kdy rodiče byli vystaveni suchu. Jejich potomci vyprodukovali o 20 procent více semen. Kontaminace půdy solí se na následující generaci v tomto ohledu nijak neprojevila. Ale kombinace sucha a soli v půdě vedla k poklesu produkce semen u následující generace o 35 procent.

„Mezigenerační paměť může být velmi účinný, i když doposud málo prozkoumaný a pochopený mechanismus adaptace rostlin na stresové a měnící se prostředí. Studie díky své robustnosti dokazuje, že mezigenerační paměť je u rostlin běžný fenomén. Toto zjištění může hrát důležitou roli například při šlechtění plodin, kdy lze například připravit osiva pro stresové podmínky, které lze předpokládat v důsledku globální změny klimatu, a to daleko rychleji než při použití klasických šlechtitelských postupů,“ dodává Latzel.

Výzkum probíhal pod vedením Botanického ústavu AV ČR ve spolupráci s University of Bern, Gregor Mendel Institute of Molecular Plant Biology in Vienna, University of Hohenheim a Radboud University Nijmegen.

Autor: Ondřej Novák

Foto: Botanický ústav Akademie věd