Aktuální číslo:

2022/6

Téma měsíce:

200 let G. J. Mendela

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

Slavný všude, jen ne u nás

Slavný všude, jen ne u nás

Marek Vácha  |  30. 5. 2022
„Nikdy si nepsal deník a jeho dopisy vrhají na jeho vnitřní život jen málo světla. Jakožto kněz musel být obzvláště obezřelý při vyjádření svých...
Nejstarší Evropanka

Nejstarší Evropanka uzamčenovideo

Ve čtvrtek 14. září 1950 se v lomu pod návrším Zlatý kůň u Berouna chystají k odstřelu vápence. Je určen pro výrobu cementu. Zahřmí výbuch...
Prolévat luteránskou krev

Prolévat luteránskou krev uzamčeno

Petr Vorel  |  30. 5. 2022
Když se řekne „křížová výprava“, vybaví si čtenář nejspíš tažení středověkých rytířů k Božímu hrobu do Palestiny. Anebo zbabělé křižáky, prchající...

Předplatným pomůžete zajistit budoucnost Vesmíru

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

 

Objednat předplatné