Mezi barvoslepými rostlinami
Fenoly jsou totiž látky se silnou antioxidační aktivitou i protizánětlivými a antibakteriálními účinky. Dlouhodobě jsou rovněž zkoumány v kontextu prevence kardiovaskulárních a onkologických onemocnění. „Schopnost vytvářet specifické fenolové látky je dána geneticky, tedy hlavně druhem rostliny. Když ale vhodně měníme podmínky, kde roste, můžeme z ní ‚vyždímat‘ ještě víc,“ vysvětluje doktor Jakub Nezval v tmavé místnosti plné růstových komor, jedné z mnoha laboratoří Katedry fyziky Přírodovědecké fakulty Ostravské univerzity. Zabývají se tu však nejen tím, jak lze měnit obsah fenolů v rostlinách, nýbrž i jak tyto látky chrání rostliny před negativními abiotickými faktory prostředí – například před UV radiací, neoptimální teplotou, příliš intenzivním světlem nebo suchem.
Rostlinám v komorách zjednodušeně řečeno trochu ztěžují život. Ubírají, nebo naopak přidávají světlo, mění jeho spektrální složení (tedy barevnost), okolní teplotu, ale i další vlastnosti prostředí, ve kterém rostlinky vyrůstají. Pak zkoumají, jak na neobvyklé podmínky jejich zelení figuranti reagují. Především jak se mění metabolický profil fenolových látek (jejich obsah a zastoupení) a zda jsou rostliny s takto upraveným složením fenolových látek odolnější vůči nepříznivým podmínkám.
„Řešíme i takzvanou cross-toleranci – třeba jestli rostliny, u nichž navýšíme produkci fenolů intenzivním UV nebo modrým světlem, budou odolnější proti stresu vyvolanému vysokou teplotou, suchem a tak dále. A taky zda manipulace vedoucí k vyšší produkci fenolů nemají za následek snížení rychlosti růstu nebo produkce biomasy,“ doplňuje další ostravský vědec, doktor Daniel Vrábl.
Růstové komory jsou nepostradatelnou součástí experimentů.
Jak rostlina zareaguje, když jí znemožníte vidět světlo? I to zkoumají místní biofyzici.
V růstových komorách najdete také geneticky modifikované huseníčky rolní.
„O rostliny se lidé zajímají méně, než by měli. Možná až ve chvíli, kdy tu nebudou, zjistíme, jak moc je potřebujeme k životu," říká doktor Jakub Nezval.
Doktor Daniel Vrábl upozorňuje, že rostlina je dokonalejší systém, než si myslíme. „Pokud se nedokáže ochránit jedním druhem metabolitů, může začít vytvářet jiný."
Modré, či fialové světlo? Teplo, nebo chlad? Ostravští biofyzici zkoumají, jak se rostliny přizpůsobují podmínkám, ve kterých vyrůstají.
Jinak řečeno: velké množství UV záření sice může zapříčinit, že budou rostliny „nacpané“ fenoly, ale mohou být také například zakrslejší. „Okrajově se rovněž snažíme hledat cesty, jak takovým změnám předejít a zaručit, že se rostliny budou chovat přesně tak, jak si přejeme,“ popisuje Jakub Nezval.
Proč jsou květy a plody rostlin barevné?
Nikoli aby se líbily lidem. Barevnost často slouží pro komunikaci s opylovači a živočichy, kteří pomáhají šířit semena rostlin. Některé listy mohou být rovněž výrazně zbarvené proto, aby na svou nebezpečnost upozorňovaly potenciální škůdce či herbivory. Barevnost může být ale i výsledkem ochranné funkce fenolových látek – zejména když je rostlina vystavena většímu množství světla, než dokáže zpracovat.
Ostravští vědci se dennodenně přesvědčují, jak dokonalý systém rostlina představuje. „Pokud se jí nepodaří vytvořit potřebný typ ochranných látek, může tento hendikep vynahradit syntézou jiných látek s podobným účinkem,“ říká doktor Vrábl. Jak je možné, že mají rostliny pohotové řešení skoro pro každý problém? „Nemůžou utéct před nebezpečím. Proto si v průběhu evoluce vyvinuly řadu záchranných brzd a způsobů, jak se chránit.“
Krom úpravy růstových podmínek jsou tu ještě další způsoby, jak ovlivnit sekundární metabolismus rostlin. Třeba šlechtění (tedy selekce a kontrolované křížení) nebo genetické modifikace. „Mutanty máme tady,“ ukazuje Jakub Nezval na nenápadnou komoru, jejíž dvířka zdobí značka se zkratkou GMO (Genetically Modified Organisms). „Té práce, než jsme dostali povolení! Ale povedlo se, a teď tu máme huseníčky rolní s narušenou syntézou některých fotoreceptorů. Jsou to vlastně barvoslepé rostliny.“ Jak tento se tento hendikep podepíše na produkci fenolů? „Na to si ještě musíme počkat, vždyť jsme je sotva vyseli!“