Dotaz

Rostliny velmi citlivě reagují na zemskou přitažlivost. Proto například kořeny klíčících semenáčků míří přímo dolů a kmeny stromů svisle vzhůru. Schopnost rostlin vnímat gravitaci a přizpůsobovat jí svůj růst nazývají biologové gravitropismus.

Všechny detaily gravitropismu na úrovni buněk a molekul ještě nejsou prozkoumány. Pojďme si ale shrnout aspoň základní fakta.

Kořeny vnímají gravitaci díky takzvané čepičce na samé špičce kořene. Když čepičku odstraníme, přestane kořen reagovat na zemskou přitažlivost. Ve střední části čepičky jsou buňky, které obsahují útvary nazývané amyloplasty. Uvnitř amyloplastů se nacházejí škrobová zrna.

Právě tato zrna jsou pro gravitropismus klíčová. Jako miniaturní kamínky se vždy „přesýpají“ na spodní stranu buňky. Některé výzkumy ukazují, že vnímání gravitace mohou zprostředkovat i amyloplasty bez škrobových zrn, ovšem odpověď rostliny je pak mnohem slabší.

Poloha amyloplastů nějakým dosud přesně neobjasněným způsobem usměrňuje tok rostlinného hormonu auxinu v kořeni. Když to zjednodušíme, v kořeni směřujícím svisle dolů proudí auxin vnitřními pletivy shora až do špičky a odtud vnějšími pletivy zpět nahoru. Vytváří tedy jakýsi obrácený vodotrysk.

Pokud kořen položíme vodorovně, amyloplasty podpoří tok auxinu do té části kořene, která se ocitla vespod. Naopak do horní části proudí auxinu méně. Vyšší koncentrace auxinu zpomalí prodlužování buněk ve spodní polovině ležícího kořene. Díky tomu se kořen ohne dolů, takže začne znovu růst svisle.

Protože ohyb kořene závisí na prodlužování buněk, může na gravitaci reagovat jenom nejmladší část kořene těsně za jeho špičkou. Starší části se už neprodlužují, a nemohou se tedy ani ohnout.

Stonek vnímá zemskou přitažlivost obdobně. Prvním krokem je opět „přesýpání“ amyloplastů se škrobovými zrny, které jsou zde uloženy v takzvané endodermis neboli škrobové pochvě. Jde o vrstvu buněk ležící na rozhraní mezi vnějšími pletivy stonku a vnitřní částí s cévními svazky.

Když otočíme stonek do vodorovné polohy, amyloplasty se přesunou a posílí tok auxinu do té části stonku, která se nyní nachází vespod. Vyšší koncentrace hormonu tady – na rozdíl od kořene – urychlí prodlužování buněk, takže stonek se ohne vzhůru.

Proudění auxinu v rostlinných orgánech kontrolují speciální bílkoviny, které molekuly hormonu přenášejí z buňky do buňky.

Výzkumem těchto proteinů se u nás na Přírodovědecké fakultě UK a na Ústavu experimentální botaniky AV ČR zabývá tým profesorky Evy Zažímalové a doktora Jana Petráška. Tým už má na kontě řadu zásadních objevů, publikovaných v nejlepších odborných časopisech.

Zvláštním případem gravitropismu jsou kolénka na stéblech obilnin a trav. Když stéblo položí například prudký déšť nebo ho k zemi přišlápne zvíře, dokážou se kolénka ohnout a stonek narovnat. I v tomto případě dochází k ohybu prodlužováním buněk.