Vědci popsali, jak přesně se vyvíjí a roste pyl

Při výzkumu použili i metodu genového inženýrství označovanou jako CRISPR, za niž byla letos udělena Nobelova cena. Pyl slouží při pohlavním rozmnožování semenných rostlin k přenosu samčí genetické informace.

Když se přichytí na blizně, vyklíčí z pylového zrna pylová láčka – tenký buněčný výběžek, který prorůstá od blizny skrz čnělku až do semeníku k jednomu z vajíček. U rostlin s největšími květy dosahují pylové láčky délky až 30 cm a mohou se prodlužovat až o centimetr za hodinu, což z nich dělá nejrychleji rostoucí buňky v přírodě. Po dosažení vajíčka dojde k řízenému prasknutí špičky pylové láčky, a tím se uvolní samčí genetická informace. Po splynutí se samičí genetickou informací se z oplozeného vajíčka začne vyvíjet semeno.

Související

Martin Pokorný

Biologové z Brna odhalili další část mechanismu…

Radek Chlup

Zachraňte svého kraba poustevníčka, stačí poslat…

Protože pylové láčky rostou pouze na špičce, jsou vynikajícím modelovým systémem pro studium polarizovaného buněčného růstu. Tento typ růstu vyžaduje intenzivní a precizně směrovaný přísun stavebního materiálu pro neustále expandující buněčnou membránu a buněčnou stěnu. Potřebný materiál se transportuje v sekrečních váčcích, jejichž navádění do správného místa řídí makromolekulární komplex zvaný exocyst, který se skládá z osmi různých proteinů. Doktorandka Vedrana Marković a její kolegové, které vedl Viktor Žárský a Lukáš Synek, ve své práci identifikovali součást komplexu exocyst, protein EXO70-A2, který specializovaně působí v pylu.

Výzkum komplexu exocyst komplikuje fakt, že jeho součást EXO70 se u rostlin nachází v mnoha variantách, jejichž funkce se v průběhu evoluce rozrůznily. Například huseníček (Arabidopsis thaliana), obecně vyžívaná rostlina pro experimentální práci, obsahuje 23 variant (z toho sedm v pylu). V praxi to znamená po jednom inaktivovat geny kódující tyto varianty a sledovat, zda některý takto připravený mutant bude mít poruchu funkce pylu. V tomto případně to byl až třetí z předpokládaných kandidátů.

Není bez zajímavosti, že gen EXO70-A2 byl inaktivován pomocí nové metody genového inženýrství označované jako CRISPR, za niž byla letos udělena Nobelova cena. Pylová zrna s nefunkčním genem EXO70-A2 byla často špatně vyvinutá a praskala. Pokud vyklíčila, pylové láčky byly širší, rostly velmi pomalu a kolabovaly, což jsou typické znaky mutantů s poškozeným komplexem exocyst zapříčiněné neefektivním naváděním sekrečních váčků.

Dále vědci spojili gen EXO70-A2 s genem pro zelený fluorescenční protein (GFP) z japonské medúzy (opět aplikace oceněná Nobelovou cenou) a vložili jej zpět do DNA huseníčku. Buňkami produkovaný hybridní protein pak zeleně fluoreskuje a lze ho v experimentální rostlině jednoznačně sledovat pomocí fluorescenčního mikroskopu. Tím výzkumníci potvrdili, že se EXO70-A2 nachází, společně s ostatními součástmi komplexu exocyst, právě ve špičkách rostoucích pylových láček. Zcela novým poznatkem bylo zjištění role komplexu exocyst ve vývoji pylových zrn, kdy je exocyst důležitý pro transport materiálu pro vznikající obaly, jež chrání pylová zrna.