Aktuální číslo:

2019/6

Téma měsíce:

Výboj

K čemu možná také slouží stromuly plastidů

 |  31. 10. 2013
 |  Vesmír 92, 601, 2013/11

Stromuly, krátké i dlouhé trubicovité výrůstky plastidů, charakteristických organel rostlinných buněk, budí už řadu let pozornost rostlinných biologů. Ti se snaží zjistit, k čemu tyto nápadné struktury slouží (viz Vesmír 92, 95, 2013/2 – zřejmě neslouží ke vzájemnému splývání plastidů).

K zajímavému závěru došla jedenáctičlenná skupina čínských autorů v čele s Yan Wangem z Tsinghua University v Pekingu, kteří u modelových rostlin tabáku (Nicotiana benthamiana) a huseníčku (Arabidopsis thaliana) prokázali, že se stromuly podílejí na nočním odbourávání škrobu, který vzniká ve dne ve fotosyntetizujících listových plastidech – chloroplastech.

Škrob je nejhojnější rostlinný zásobní polysacharid a najdeme ho pouze v plastidech. Jeho makromolekuly jsou tvořeny velkým počtem polymerovaných molekul jednoduchého cukru, glukózy. V podobě zásobního škrobu, jehož zrna vznikající v bezbarvých plastidech – amyloplastech – najdeme například v buňkách hlíz bramboru nebo obilek pšenice, má zásadní význam pro výživu lidstva. Důležitý je ovšem v první řadě pro samotné rostliny, zejména při zajištění jejich rozmnožování.

Velký význam pro rostliny mají i drobnější zrna přechodného (transitorního, asimilačního) škrobu, který se ve dne ukládá ve fotosyntetizujících chloroplastech. V noci je enzymaticky rozkládán na rozpustné cukry, které umožňují rostlinám dýchat a růst i v době, kdy neprobíhá fotosyntéza. Enzymatické odbourávání škrobu se odehrává především v samotných plastidech.

Uvedení čínští autoři začali zkoumat, jestli se na každodenní (vlastně každonoční) mobilizaci transitorního škrobu nepodílí také proces autofagie, který má u rostlin i ostatních mnohobuněčných organismů mnoho funkcí. Při tomto procesu jsou „nepotřebné“ molekuly nebo celé buněčné organely obaleny váčkem tvořeným dvěma membránami (autofagosomem) a jím přepraveny do jednou membránou tvořeného vaku, autolysosomu (v rostlinných buňkách do vakuoly). Tam jsou enzymaticky rozloženy a jejich stavební složky jsou využity jinde v organismu. Z literatury jim bylo známo, že se autofagie podílí na mobilizaci zásobního škrobu. Čínští autoři ve své práci kromě toho, že stanovili množství škrobu v listech, použili zejména molekulárně biologické metody, které jim umožnily ve fluorescenčním mikroskopu selektivně zviditelnit škrobová zrna a autofagozomy (označením enzymů charakteristických pro tyto struktury), a také transmisní elektronovou mikroskopii, poskytující obraz ultratenkého řezu buňkou s velmi vysokým rozlišením. Buňky fotosyntetizujícího listového pletiva sledovali v průběhu noci, od půlnoci do ranních hodin.

Zjistili, že velmi malá škrobová zrna jsou transportována z chloroplastů do základní cytoplazmy buněk, tam jsou obklopena autofagozomy a přenesena do vakuoly, membránou odděleného prostoru v centrální části rostlinné buňky. Enzymy přítomnými ve vakuole jsou pak degradována na rozpustné cukry, bezprostředně využitelné pro metabolismus rostliny. Jako transportní kanály pro jejich přepravu z chloroplastů zřejmě slouží právě stromuly. Přímé pozorování tohoto transportu je ovšem vzácné v důsledku nepatrných rozměrů oněch škrobových zrnek a složitého a měnícího se tvaru stromulů.

Čínští autoři tak potvrdili účast autofagie, vedle převládajícího enzymatického odbourávání přímo v chloroplastech, na mobilizaci asimilačního škrobu. Jejich práce ukazuje velmi nezvyklé, lze říci senzační, pohledy na malá škrobová zrna mimo plastidy – v cytoplazmě a ve vakuole (kde jsou postupně rozkládána). Je třeba zodpovědět otázky, jak tato malá a pro transport z plastidů vhodná škrobová zrna vznikají a jak přesně jsou prostřednictvím stromulů uvolňována do cytoplazmy a potom obalována autofagosomy. Zdá se však, že byla nalezena další role stromulů, zřejmě velmi aktivních útvarů v rostlinné buňce, o kterých klasičtí cytologové nevěděli.

Plant Cell 25, 1383–1399, 2013

Ke stažení

OBORY A KLÍČOVÁ SLOVA: Botanika
RUBRIKA: Glosy

O autorovi

Jaromír Kutík

Doc. RNDr. Jaromír Kutík, CSc., (*1948) vystudoval fyziologii rostlin na Přírodovědecké fakultě UK v Praze. Jako emeritus se na této fakultě věnuje zejména rostlinné cytologii.

Doporučujeme

Když se rodí nová země: příběh ostrova Surtsey

Když se rodí nová země: příběh ostrova Surtsey

Petr Brož  |  14. 6. 2019
Když jednoho listopadového rána 1963 spatřila posádka rybářské lodě nedaleko Islandu stoupat nad horizontem černý kouř, domnívala se, že má co...
Jak vosy dobývají svět

Jak vosy dobývají svět uzamčeno

Pavel Pipek  |  3. 6. 2019
Vosy jsou pro lidi jedním z nejnenáviděnějších organismů. Zatímco v původním areálu výskytu je jejich špatná pověst nezasloužená, protože v něm...
Hledá se blesk

Hledá se blesk uzamčeno

V chápání elektrických jevů jsme za uplynulých 250 let udělali obrovský pokrok. Úplnému porozumění ale stále vzdoruje záhadné chování obyčejných...

Předplatným pomůžete zajistit budoucnost Vesmíru

Tištěná i elektronická
verze časopisu
Digitální archiv
od roku 1994
Speciální nabídka
pro školy a studenty

 

Objednat předplatné