Laboratoř genetiky rostlin
Vedoucí:
doc. RNDr. Dana Holá, Ph.D.
Katedra genetiky a mikrobiologie
Poradce pro studium a garantka doktorského studijního programu Molekulární a buněčná biologie, genetika a virologie, Správce personální aplikace, Správce webového portálu
Albertov 8, 2NP, místnost 204
Kde nás najdete:
Brožkova genetická zahrada, Studničkova N12/Albertov 8, Praha 2 - Nové Město, 128 43
Výzkumná problematika
Laboratoř genetiky rostlin se dlouhodobě zabývá studiem vnitrodruhové variability v různých biochemických, fyziologických, morfologických, růstových, reprodukčních a výnosových charakteristikách u hospodářsky významných druhů rostlin. Zvláštní pozornost je věnována projevu a možným příčinám tzv. heterózního efektu (hybridní zdatnosti) u různých generací kříženců. V současnosti se výzkum Laboratoře zaměřuje především na studium rozdílné odolnosti různých genotypů rostlin vůči nepříznivým podmínkám prostředí, a to na nejrůznějších úrovních (od celého organizmu po buněčnou a subbuněčnou úroveň).
Rostliny jsou v průběhu svého života často vystaveny nepříznivým podmínkám vnějšího prostředí – stresorům. Vlivem těchto stresorů dochází v rostlinném těle ke spuštění složitého řetězce změn; některé z těchto změn jsou unikátní pro určitý typ stresového faktoru, jiné jsou shodné pro více stresorů. Společným jmenovatelem mnoha stresových reakcí bývá snížení účinnosti fotosyntézy, zvýšená produkce aktivních forem kyslíku spojená s poškozením buněk, a v reakci na to zvýšení syntézy či aktivity různých ochranných proteinů a různých metabolitů. Parametry spojené s těmito procesy mohou být s výhodou využity jako biomarkery při výběru a šlechtění genotypů odolných vůči různým stresorům. V Laboratoři genetiky rostlin se tyto parametry v minulosti studovaly v souvislosti se stresem nízkou teplotou, v současnosti je výzkum zaměřen na reakci rostlin na sucho či hypoxii spojenou se zaplavením. Pracuje se přitom s hospodářsky významnými druhy rostlin a často se srovnávají nejen citlivé a odolné genotypy jako takové, ale analyzují se jejich kříženci, aby bylo možné zjistit, zda se dobrá odolnost vůči určitému stresoru dědí z generace na generaci a jaké mechanizmy se přitom uplatňují.
Reakce rostlin na nepříznivé podmínky prostředí však rozhodně není jednoduchým procesem. Konečný výsledek působení jakéhokoli stresového faktoru závisí jak na jeho intenzitě, tak na délce jeho působení a na vývojovém stádiu rostliny, interakce mezi stresory mohou značně ovlivnit charakter stresové reakce ve srovnání s působením každého stresoru odděleně a mohou zesilovat nebo naopak zeslabovat poškození rostlinného organizmu. Rostliny si také mohou díky různým molekulárně-biologickým a biochemickým mechanizmům "pamatovat" předchozí působení stresoru a při jeho opakování již být lépe připraveny. Laboratoř v současnosti poměrně intenzivně věnuje studiu možné biochemické podstaty "stresové paměti" rostlin v případě opakovaného nebo kombinovaného vodního stresu. I v tomto případě jsou zároveň studovány rozdíly mezi různými genotypy včetně rozdílů mezi rodiči a jejich kříženci.
Druhým hlavním výzkumným tématem Laboratoře genetiky rostlin je v současnosti úloha různých steroidních látek, především brassinosteroidů a ekdysteroidů, v rostlinném organizmu. Brassinosteroidy patří mezi fytohormony a hrají důležitou roli v řadě procesů, které se v rostlinách odehrávají; přesné změny, k nimž v buňkách/tkáních rostlin vlivem brassinosteroidů dochází, však nejsou dosud objasněny. Členové Laboratoře se zabývají studiem vlivu brassinosteroidů na různé složky fotosyntetického aparátu, především ale analyzují rozdíly v odpovědi různých genotypů rostlin na exogenní aplikaci těchto látek a zabývají se vztahem mezi brassinosteroidy a stresovou reakcí rostlin - brassinosteroidy totiž mj. chrání rostliny proti řadě biotických i abiotických stresorů. Právě tato ochranná funkce brassinosteroidů, spolu s faktem, že se jedná o látky neškodné jak pro životní prostředí, tak pro přímého spotřebitele, a působící v extrémně nízkých koncentracích, činí z brassinosteroidů ideální kandidáty pro zařazení do moderních pěstitelských technologií a postupů zaměřených na posílení odolnosti rostlin vůči nepříznivým podmínkám prostředí. V případě rostlinných analogů hmyzích hormonů ekdysteroidů dosud není jasné, jakou funkci v rostlinách zastávají; předpokládá se především úloha v ochraně před hmyzem aj. biotickými stresory podobného typu. Laboratoř genetiky rostlin jako první ukázala, že tyto látky mohou mít in vivo vliv i na fotosyntetický aparát, zdá se však, že v tomto ohledu existují rozdíly mezi různými rostlinnými druhy a že ekdysteroidy mohou funkčně interagovat s brassinosteroidy.
Kromě hospodářsky významných rostlin studovali členové Laboratoře také listnaté a jehličnaté lesní stromy. V rámci tohoto studia byla v Laboratoři genetiky rostlin vypracována metodika izolace fotochemicky aktivních chloroplastů z jehlic, která je použitelná pro různé druhy jehličnatých stromů a s jejíž pomocí je možné měřit aktivity různých částí fotosyntetického elektron-transportního řetězce. Výzkum této problematiky byl prováděn ve spolupráci s Laboratoří ekofyziologické anatomie katedry experimentální biologie rostlin PřF UK a s Katedrou genetiky a fyziologie lesních dřevin Fakulty lesnické a dřevařské ČZU v Praze, a byl zaměřen zejména na možné využití nedestruktivních fotosyntetických parametrů jako vhodných markerů při šlechtění lesních dřevin.