Jak si rostlina pamatuje zimu

V mírných zeměpisných šířkách bývají potíže se začátkem vegetačního období. Když se koncem zimy oteplí, neznamená to ještě, že se mrazy nevrátí. S větší jistotou přijde jaro poté, co chladno trvalo delší dobu – zimy už bylo dost. Na tom je také založen jeden ze způsobů, jímž rostliny regulují správnou dobu kvetení. Druhy mírného pásma potřebují různě dlouhou dobu (3–8 týdnů) relativního chladu (4–8 °C) k tomu, aby po oteplení přešly do reprodukčního stadia. Tento jev (vernalizace, česky jarovizace) je vědcům i zemědělcům znám dlouho, terpve nyní ale dovedou objasnit jeho molekulární a genetickou podstatu. Již delší dobu je známo, že za zpožděné kvetení je patrně odpovědný gen FLC (flowering locus C), který byl sledován na modelovém huseníčku (Arabidopsis thaliana). Terpve nedávno ale vědci z „John Innes Centre“ v Norwichi ve Velké Británii objasnili, jak se tento gen vypíná, tedy co způsobuje, že rostlina kvete dříve.

DNA je vázána na specifické bílkoviny – histony. A právě chemická modifikace (metylace) histonu H3 je odpovědná za to, že se gen FLC, který je s H3 v kontaktu, stane pro jeho čtecí mechanizmy „neviditelným“. Metylace proběhne, jestliže je rostlina (resp. její semena) vystavena po určitou dobu nízké teplotě. Časné kvetení (po 3–4 týdnech od vyklíčení) bylo prokázáno i u rostlin huseníčku s nefunkčním genem FLC. Naopak rostliny s funkčním FLC, které nebyly vystaveny chladu, kvetou až asi po 3 měsících…

Zdá se však, že gen FLC nedrží ve vypnutém stavu sám od sebe, jako zámek potřebuje další dva geny – VRN1 a VRN2. U rostlin mutantních se v těchto dvou genech sice v chladu aktivita FLC snížila, ale po návratu do teplého prostředí se zase vrátila k normálu. Tyto mutantní rostliny proto nebylo možno jarovizovat a kvetly až dlouho po vyklíčení.

Nevyřešenou otázkou zůstává, jak se chladová paměť vypíná v dalších generacích a jak univerzální je tento mechanizmus v rostlinné říši. (Nature 427, 164–167, 2004)