Pracovníci Botanického ústavu AV ČR ve spolupráci se zahraničními kolegy z Dánska a Spojených států zjistili, že buňky s malým obsahem DNA se rychle rozmnožují. Invazivní rostliny se díky tomu velmi rychle šíří.

Konkrétně analyzovaly genom několika set populací rákosu obecného (Phragmites australis) z celého světa..

Ilustrační foto

Pracovníci Botanického ústavu AV ČR zjistili, že důležitou vlastností, která rozhoduje o tom, zda jsou rostliny invazní (Nepůvodní, rychle se šířící druh, který vytlačuje původní druhy a nahrazuje jejich funkci v přírodě.), je velikost jejich genomu.

„Pro náš modelový druh, kterým je rákos obecný, jsou výsledky velmi jednoznačné,” řekl vedoucí výzkumného týmu Petr Pyšek. „Rostliny rákosu s malým obsahem jaderné DNA jsou velmi invazní, což potvrzuje naše předchozí zjištění, založená na mezidruhových srovnáních – ta tedy platí i v rámci populací jednoho druhu.” Výsledky výzkumu byly publikovány v prestižním časopise Ecology.

Testy v experimentální zahradě

Vědci stanovili velikost genomu pomocí průtokové cytometrie v laboratoři předčasně zesnulého průkopníka této metody Jana Sudy. Zhruba stovku ze zkoumaných populací rákosu pěstovali ve standardních podmínkách na experimentální zahradě.

V průběhu pokusu měřili rychlost růstu a širokou škálu dalších ekologických a fyziologických vlastností zkoumaných rostlin, včetně odolnosti proti požeru. Pokus byl založen tak, aby bylo možné porovnat severoamerické populace rákosu, které byly před více než 150 lety zavlečeny na tento kontinent z Evropy a dnes jsou zde invazní, s populacemi, které jsou v Severní Americe původní a invazní populace je vytlačují.

Méně DNA = kratší doba kopírování

Ukázalo se, že pro invazní rostliny je typický malý genom, který je spojen s vlastnostmi podporujícími invazní chování. „Teoretické vysvětlení souvisí s generační dobou, buňky s malým obsahem DNA se rychleji replikují, což vede k rychlejšímu růstu,” vysvětluje Laura Meyerson z University of Rhode Island, která na výzkumu spolupracovala.

Navíc rostliny s velkým genomem mají omezenou schopnost růst v extrémních podmínkách.  Jako jsou v případě rákosu třeba oblasti s nedostatkem srážek nebo vysokou slaností (salinitou), kde je výhodné rozmnožit se co nejrychleji.

Využití v praxi

Zjištění mezinárodního týmu lze v případě rákosu využít k monitorování invazních populací. „Existence zřetelné hranice ve velikosti genomu, oddělující invazní a neinvazní rostliny, umožní rychlou identifikaci potenciálně invazních populací.

Průtoková cytometrie představuje rychlou a finančně dostupnou metodu stanovení obsahu jaderné DNA, která dovoluje získat rutinním způsobem velké množství informací,” dodává Pyšek. Pokud budoucí výzkum prokáže platnost výsledků i pro jiné druhy rostlin, bylo by možné využít metodu například při rozhodování o tom, zda povolit import určitých populací na základě jejich invazního potenciálu.