Rostliny si během evoluce vyvinuly řadu důmyslných mechanismů proti nepříznivým vlivům prostředí. Vytvářejí si také obranné látky, mezi něž se řadí stresové proteiny – dehydriny. K jejich tvorbě dochází v souvislosti se suchem, s nízkými teplotami, mrazem či zasolením půdy, tedy s jevy, které rostlině přímo či nepřímo způsobují vodní stres. Zjednodušeně řečeno – dehydriny chrání v těžkých časech rostlinné buňky před dopady vysychání.
Výzkum těchto proteinů je běžnou praxí pro ekonomicky významné zemědělské plodiny, pro lesní dřeviny je zatím spíše okrajovou záležitostí. Vědci z Katedry genetiky a fyziologie lesních dřevin FLD si dali za cíl podívat se prostřednictvím těchto stresových proteinů na zoubek i smrku Smrk ztepilý (Picea abies) je příkladem druhu evolučně dobře přizpůsobeného podmínkám, ve kterých žije. Ačkoli je známý svou citlivostí k suchu, na prostředí se účinně adaptoval tvorbou tří tzv. ekotypů. Ekotypy jsou skupiny populací v rámci druhu, které sdílí podobný soubor morfologických a genetických znaků a adaptací. Vznikají v závislosti na ekologických podmínkách stanoviště a na nadmořské výšce. Na první pohled se liší zejména tvarem koruny. Jedná se o formu chlumní, jejichž jedinci rostou do 500 m n. m., formu vysokohorskou, rostoucí nad hranicí 1100 m n. m., a formu horskou, která vyplňuje oblasti mezi nimi.
Otázkou výzkumu bylo, zda se jednotlivé ekotypy smrku liší schopností čelit suchu právě prostřednictvím tvorby dehydrinů. Ta byla hodnocena po dobu patnácti měsíců na ploše genové základny vysazené v 70. letech, kde byly přítomny všechny ekotypy. Zajímavostí je, že ačkoli byli všichni jedinci vystaveni na ploše stejným podmínkám, zachovali si charakteristické znaky svého ekotypu.
A jak to dopadlo s dehydriny? Některé skupiny dehydrinů byly vytvářeny všemi ekotypy bez rozdílu. Jedinci se pravděpodobně dokázali adaptovat na nové prostředí a zvýšená tvorba některých stresových proteinů nebyla nutná. Další skupina dehydrinů se projevila stejně u chlumního a horského ekotypu, výrazně se však lišila u vysokohorské formy. Takový rozdíl by se dal vysvětlit tím, že tvorba této skupiny dehydrinů je méně ovlivněna prostředím a je dána spíše geneticky, tedy příslušností k danému ekotypu.
V době, kdy kartami evoluce míchá klimatická změna, z toho plyne jednoduchý, avšak zásadní závěr – není smrk jako smrk. Pro důsledky nemusíme chodit daleko. Že smrku přestávají dosavadní obranné mechanismy a lokální adaptace stačit, se projevuje například i nebývalým rozšířením kůrovce, který suchem oslabené stromy napadá. Znalost neviditelných chemických zbraní, kterými smrk disponuje, nás ale posouvá o krok blíž k pochopení této jehličnaté dřeviny a k její účinnější ochraně v těžkých dobách.
RNDr. Jaroslav Čepl, Ph.D.
Jaroslav Čepl vystudoval evoluční biologii na Přírodovědecké fakultě Univerzity Karlovy. V současnosti působí na Katedře genetiky a fyziologie lesních dřevin na FLD, kde se věnuje pedagogické i výzkumné činnosti. Jeho výzkum se aktuálně zaměřuje na využití fyziologických parametrů při šlechtění lesních dřevin. V roce 2017 za svou publikaci Genetic variability and heritability of chlorophyll a fluorescence parameters in Scots pine (Pinus sylvestris L.) obdržel cenu ministra zemědělství.
Zpracovala: Dagmar Zádrapová