Aktuální číslo:

2021/5

Téma měsíce:

150 let Vesmíru

První krok na cestě k rýži C4?

 |  5. 2. 2018
 |  Vesmír 97, 66, 2018/2

Rostliny s fotosyntézou typu C4 dokážou fixovat oxid uhličitý účinněji než ty s běžnější a déle známou fotosyntézou C3 a mají také vyšší výnosy. Podstatou je předběžná fixace oxidu uhličitého v cytoplazmě za vzniku organických kyselin se čtyřmi atomy uhlíku a jejich pozdější dekarboxylace (Vesmír 91, 35, 2012/1). Tím se v chloroplastech zvyšuje koncentrace CO2 a stoupá karboxylační aktivita klíčového enzymu rubisco na úkor aktivity oxygenační. Předběžná fixace probíhá nejčastěji v cytoplazmě buněk listového mezofylu a fixace v chloroplastech buněk pochev cévních svazků.

Fotosyntézu C4 má z důležitých zemědělských plodin zejména kukuřice. V posledních letech jsme svědky velkého úsilí o „přenesení“ fotosyntézy C4 do rýže (Vesmír 92, 264, 2013/5). Nejsme ale tak úspěšní, jak očekávali optimisté, i když nejnověji se zřejmě podařilo zopakovat klíčový krok. Vede k přeměně anatomické stavby listu typické pro rostliny C3 na stavbu, jaká asi existovala na počátku evoluce rostlin C4. Nazývá se „anatomie proto-Kranz“ („Kranz Anatomie“ je tradiční německý termín pro věnčitou anatomickou stavbu listů rostlin C4). Cévní svazky v mezofylu listů rýže jsou obaleny vnitřní a vnější pochvou. Zatímco buňky mezofylu obsahují velké chloroplasty, v buňkách obou pochev jsou jen drobné chloroplasty a nepočetné mitochondrie.

Po genetické transformaci nezralých embryí rýže pomocí bakterie Agrobacterium tumefaciens roste objem chloroplastů a zvýší se počet mitochondrií v buňkách obou pochev. Hromadí se také fotosyntetické enzymy a zvyšuje se počet plazmodesmů – spojení mezi buňkami. U transformovaných rostlin se vytvoří listy s „anatomií proto-Kranz“. Dokazují to snímky ze světelného a elektronového mikroskopu i kvantifikace enzymu rubisco a jeho aktivázy.

Tak byl patrně učiněn první, klíčový krok k umělému vytvoření rýže C4. Další pokusy ukázaly, že rychlost fotosyntézy se u transformované rýže nezvýšila. Poměr fotosyntetizujících pletiv pochev cévních svazků k mezofylu je zde ale nízký. S přechodem na „anatomii proto-Kranz“ se však výnosová zdatnost rostlin ani nesnížila. Snad proto může být tato cesta k vytvoření rýže C4 slibná, i když bude asi ještě dlouhá.

Current Biology 27, 3278–3287, 2017, DOI: 10.1016/j.cub.2017.09.040

Ke stažení

OBORY A KLÍČOVÁ SLOVA: Fyziologie
RUBRIKA: Mozaika

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.
Kutík Jaromír

Doporučujeme

Jaké to je být fanouškem

Jaké to je být fanouškem

Dan Bárta  |  3. 5. 2021
Jsem ročník 1969. Poprvé jsem uviděl Vesmír na stole v kuchyni u svého spolužáka z gymplu v půlce osmdesátek. Na mou nejapnou otázku, jestli „jede...
Složitá jednoduchost virů

Složitá jednoduchost virů uzamčeno

Ivan Hirsch, Pavel Plevka  |  3. 5. 2021
Místo tradičního redakčního rozhovoru tentokrát nabízíme dialog virologů dvou generací a odlišných specializací, Ivana Hirsche a Pavla Plevky.
Časy Vesmíru

Časy Vesmíru

Tomáš Hermann  |  3. 5. 2021
První číslo Vesmíru vyšlo 3. května 1871, časopis tedy letošním květnovým číslem slaví 150. narozeniny. Při cestě do jeho historie můžeme za...

Předplatným pomůžete zajistit budoucnost Vesmíru

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

 

Objednat předplatné