Aktuální číslo:

2020/4

Téma měsíce:

Jazyk

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

Bitva o život začíná

Bitva o život začíná

Marek Janáč  |  6. 4. 2020
Bylo mu 32 let, když opouštěl republiku s vizí dvouleté stáže za velikou louží. Dnes je Karel Pacák celosvětově nejcitovanějším vědcem ve svém...
Záhada „zmenšujícího se“ protonu

Záhada „zmenšujícího se“ protonu uzamčeno

Petr Slavíček  |  6. 4. 2020
Rozměr protonu patřil až do roku 2010 k údajům, o kterých se příliš nepochybovalo. Shodovaly se na něm různé experimenty, všechny vedly k poloměru...
(Korona)virus je virus, je virus, je virus...

(Korona)virus je virus, je virus, je virus...

Libor Grubhoffer  |  31. 3. 2020
Vypůjčil jsem si odpověď francouzského mikrobiologa André Lwoffa na otázku, co je to virus. André Lwoff (1902-1994), Nositel Nobelovy ceny za...

Předplatným pomůžete zajistit budoucnost Vesmíru

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

 

Objednat předplatné