Liečivé rastliny v meniacich sa environmentálnych podmienkach

Vliv abiotických a biotických stresorů na vlastnosti rostlin 11.5.2005
Z tabulky lze vyčíst, že exprese dehydrinů je indukována působením těch faktorů, které
zahrnují dehydrataci rostlinných pletiv, tedy především suchem. Proteiny Dhn5 a Dhn8 jsou
ve zvýšené míře indukovány působením chladu, ovšem exprimují se i za sucha. Chladově
specifický je především protein Dhn5, jehož exprese je po přemístění rostlin ječmene
z optimálních podmínek (25°C) do chladu (2°C) indukována již po 2 dnech a je v průběhu
chladového působení dlouhodobě stabilní (Van Zee et al. 1995). Obdobné výsledky, tedy
exprese proteinu Dhn5 indukovaná chladem, byly popsány i v dalších pracích (Zhu et al.
2000, Bravo et al. 2003). Exprese genů Dhn5 a Dhn8 při indukci chladem (den/noc 3/-3°C)
byla prokázána i na úrovni transkriptů našimi kolegy (Holková et al. 2005 ).
Sucho vyvolává expresi dalších specifických dehydrinových genů. Autoři Suprunova et
al. 2004 zjistili, že sucho vyvolává u různých genotypů planého ječmene (Hordeum
spontaneum) zvýšenou expresi genů Dhn1 a Dhn6, které se na úrovni transkriptů objevují již
po 12 h působení tohoto stresového faktoru. Geny Dhn1, Dhn2 a Dhn9 jsou indukovány
současným působením chladu a sucha.
Funkce dehydrinů: Primární ochrannou funkcí dehydrinů, vyplývající z jejich molekulární
struktury, je ochrana vůči dehydrataci rostlinných pletiv. Tím, že dehydriny obsahují ve svých
molekulách minimálně jeden K-segment, který v nativním stavu vytváří amfipatický α-helix,
mohou působit jako surfaktanty na rozhraní hydrofobních a hydrofilních povrchů. Vykazují
vlastnosti obdobné detergentům (přechod mezi smáčivými a nesmáčivými povrchy) a
chaperonům (stabilizace nativních konformací proteinů) (Close 1996). Tím mohou zabraňovat
dehydrataci cytoplasmy (pozn.: v důsledku těchto vlastností na sebe dehydriny váží značné
množství SDS, čímž se při dělení dehydrinů pomocí SDS-PAGE jeví jejich molekulové
hmotnosti MW vyšší, než ve skutečnosti jsou, resp. než jsou jejich MW vypočtené na základě
jejich aminokyselinové sekvence – viz Van Zee et al. 1995). Z této primární ochranné funkce
pak vyplývají i další ochranné funkce dehydrinů – jejich výskyt v pozdních stadiích vývoje
rostlinného embrya, kdy dochází k jeho desikaci, i jejich výskyt při chladovém stresu u
rostlin. Primární reakcí rostlin na chladový stres je totiž omezení příjmu vody kořeny
v důsledku snížení propustnosti endodermálních buněk kořene pro vodu a z toho vyplývající
osmotický stres a dehydratace pletiv. Dehydriny se tedy začínají akumulovat při fyziologické
dehydrataci rostlinných pletiv, k čemuž dochází v pozdních stadiích embryogeneze, za
podmínek osmotického stresu způsobeného zasolením nebo evaporací (odpařením vody) a za
chladu. Expresi dehydrinů lze indukovat i exogenní aplikací kyseliny abscisové (Close 1997).
Perspektivy problematiky exprese dehydrinů ve vztahu k toleranci ječmene vůči chladu
a suchu
Role dehydrinů v procesu navození tolerance ječmene i ozimé pšenice (Triticum aestivum)
vůči chladu i suchu již byla prokázána (Zhu et al. 2000, Stupnikova et al. 2002, Suprunova et
al. 2004). Získané výsledky ukazují, že k výrazné akumulaci dehydrinů na úrovni transkriptů i
samotných proteinů dochází již v prvních dnech působení stresových faktorů (Van Zee et al.
1995, Suprunova et al. 2004). V naší laboratoři jsme detekovali celou řadu teplotně stabilních
proteinů po působení chladu a sucha (osmotického stresu) u ozimé odrůdy ječmene Igri a u
jarní odrůdy Atlas 68. Nemalou část z těchto proteinů tvoří dehydriny, zejména Dhn5 a Dhn8
(viz obrázek 1). Jelikož indukce odolnosti vůči chladu a suchu závisí u obilnin na vývojové
fázi (např. Fowler et al. 2001, Prášil et al. 2004), zaměřili jsme se na sledování dynamiky
odolnosti a indukce dehydrinů v různé vývojové fázi vybraných odrůd ječmene. Jedná se o
kvantifikaci změn v obsahu dehydrinů v různých stadiích působení stresových faktorů a
160