Poprvé v historii je možné sledovat, jak rostliny v reálném čase aktivují svou obranu proti chorobám, a to díky unikátnímu proteinovému senzoru, který vyvinuly vědecké týmy z Ústavu experimentální botaniky Akademie věd ČR, Velké Británie, Německa a Srí Lanky.

Objev publikovaný v prestižním časopise Science přináší zcela nový pohled na kyselinu salicylovou, imunitní hormon, a otevírá nové možnosti pro zemědělství i medicínu.

Kyselina salicylová, látka známá z vrbové kůry, působí v rostlinách jako klíčový hormon, který spouští a řídí jejich imunitní reakce. Když rostlinu napadne patogen, její buňky zvýší produkci tohoto hormonu a vyšlou varování do okolních pletiv. Až dosud však nebylo možné tento proces sledovat v živých rostlinách s dostatečnou přesností. Tým vedený Alexanderem Jonesem z Univerzity v Cambridge proto vytvořil proteinový biosenzor nazvaný SalicS1. Senzor mění fluorescenci, tedy světelnou vlastnost, kterou lze sledovat mikroskopem, podle množství kyseliny salicylové v buňce. Když se hladina hormonu v buňce zvýší, senzor začne doslova svítit jinak. Tento revoluční nástroj bylo ale zapotřebí důkladně otestovat a potvrdit, zda spolehlivě měří hladiny kyseliny salicylové v různých scénářích imunitní odpovědi. Se zadáním si díky své praxi s různými rostlinnými patogeny úspěšně poradil tým Laboratoře patofyziologie rostlin Ústavu experimentální botaniky AV ČR. „Vidět imunitní reakci rostliny v přímém přenosu jsme si ještě před pár lety neuměli představit. Tohoto výsledku bylo možné dosáhnout díky propojení různých vědeckých přístupů a zkušeností z více zemí. Naším úkolem bylo ověřit funkci senzoru při napadení rostlin bakteriemi, mikroskopickými houbami i mšicemi přímo v živých rostlinách,“ vysvětlila vedoucí laboratoře Lenka Burketová z ÚEB AV ČR.

„Poprvé jsme mohli reálně sledovat, jak rostlina reaguje na infekci,“ řekla vědkyně Tetiana Kalachova z ÚEB AV ČR, jedna z autorek článku. Podle ní bylo fascinující pozorovat, jak se vlna imunitního signálu šíří z místa napadení do okolních pletiv. „Díky tomu získáváme unikátní pohled na to, jak rostliny vyvažují obranu a růst. Nyní mohou vědci začít hledat způsoby, jak tuto rovnováhu ovlivnit ve prospěch odolnějších plodin,“ vysvětlila.

Další z autorek, Hana Leontovyčová, zdůraznila mimořádnou přesnost nové metody. „Pro běžné chemické stanovení kyseliny salicylové jsme dříve potřebovali vzorky listů o velikosti několika centimetrů. Se senzorem jsme řádově na úrovni tisícin milimetru. Máme tak mnohem detailnější představu o tom, co se v rostlině skutečně děje,“ dodala.

Kyselina salicylová se podílí také na tzv. systémové rezistenci – stavu, který pomáhá rostlině bránit se i při dalších napadeních. Lepší pochopení tohoto mechanizmu může přispět k vyšlechtění plodin s přirozenou a dlouhodobou odolností, a tím omezit potřebu chemické ochrany. „Patogeny se vyvíjejí velmi rychle a dokážou imunitu rostlin potlačovat,“ doplnila Tetiana Kalachova. „Díky SalicS1 nyní vidíme dynamiku rostlinné imunitní odpovědi na úrovni jednotlivých buněk. To je zásadní pro pochopení toho, jak rostliny dokážou přežívat ve věčném boji s nemocemi a škůdci.“

Výzkum má také přesah mimo rostlinnou říši. Protože kyselina salicylová je přírodní předchůdce aspirinu, vědci z Cambridge mají v plánu, že využijí variantu senzoru i pro zkoumání metabolizmu aspirinu v lidských buňkách.

(tz)