Závěrečná zpráva grantu 145/2003/B-BIO/PřF

Název projektu:	Funkční aspekty anatomické stavby kořene v interakci s okolním prostředím
Hlavní řešitel:	Mgr. Aleš Soukup
Spoluřešitelé:	RNDr. Olga Votrubová, CSc.; Mgr. Lenka Vojtíšková; Jana Vlková; Zuzana Lenochová
Období řešení:	2003-2003
Celková dotace:	175 tis. Kč

Souhrn výsledků

Projekt byl původně koncipován jako tříletý, ale vzhledem k reorganizaci financování GAUK byl předčasně ukončen po prvním roce. Jeho účelem bylo sledování průběhu diferenciace pletiv kořene, se zřetelem k vývoji a funkci apoplastických bariér, v závislosti na podmínkách okolního prostředí.
  V průběhu minulého roku byla vybudován a optimalizován systém pro hydroponickou kultivaci vybraných rostlin, používaný dále při experimentální práci a vypracovány některé metodické postupy. Byly vybrány některé druhy mokřadních rostlin (Glyceria, Carex, Juncus, Oryza, Ciscuta, Lythrum, Acorus, Bidens, Arum,…) a u nich byla sledována přítomnost a postup diferenciace hypodermálních vrstev primární kůry. Mokřadní rostliny zde byly použity jako specifický příklad adaptace rostliny ke stresovému působení některých faktorů prostředí zaplaveného sedimentu. Právě přítomnost exodermis a její časná diferenciace a suberinizace se zdají být důležitými faktory určujícími rozsah pasivního, rostlinou nekontrolovaného vstupu látek z okolního roztoku do apoplastu střední části primární kůry kořene a následně do vnitřního prostředí rostliny. Časná diferenciace hypodermálních vrstev je také důležitým faktorem pro zásobování pletiv kořene kyslíkem z nadzemních částí rostliny. U všech sledovaných mokřadních druhů kořenících v zaplaveném sedimentu byly histochemicky potvrzeny jak přítomnost suberinizované hypodermis, tak i její velmi časná diferenciace. Jedinou vyjímkou byla Glyceria maxima, u níž nebyla histochemicky detekována lipidická impregnace hypodermálních buněčných stěn. I přesto představovala hypodermis kořenů Glyceria bariéru k pohybu apoplastických tracerů a měřeným radiálním ztrátám kyslíku (v laboratoři prof. Armstronga, University of Hull, UK). Následná biochemická analýza (ve spolupráci s prof. Schreiberem, Bonn, SRN) enzymaticky izolovaných hypodermálních vrstev prokázala přítomnost alifatické domény suberinu i když odlišného charakteru než tomu bylo u Phragmites, který byl použit pro srovnání. Pro dokončení, vyhodnocení a publikaci získaných dat bude třeba ještě dokončit některé v prvním roce neplánované experimenty.
  Suberinizace probíhala v hypodermálních vrstvách sledovaných druhů mokřadních rostlin dříve než je tomu u buněčných stěn endodermis, která je u kořenů obecnou přítomnou apoplastickou bariérou zajišťující selektivní transport látek symplastem do středního válce kořene. Tento postup diferenciace se liší od obvyklého průběhu popsaného v dostupné literatuře, kdy se zpravidla nejdříve diferencuje endodermis a teprve v určité vzdálenosti od ní, směrem k bázi kořene, exodermis. Vzhledem k příslušnosti k různým taxonomickým skupinám se tento průběh diferenciace zdá být typický pro mokřadní rostliny (viz. poster Soukup - Votrubová uvedený níže). Podle předběžných výsledků lze usuzovat, že tento průběh vývoje je u sledovaných mokřadních druhů konstitutivní, což je ale třeba ještě ověřit.
  Zdá se ovšem, že tento postup vývoje pletiv kořene lze u některých „nemokřadních“ rostlinných druhů indukovat specifickými kultivačními podmínkami. Vývojová plasticita diferenciace kortikálních pletiv je dobře patrná například u mladých rostlin dubu. Při kultivaci na agarem ztuženém médiu docházelo, v souvislosti s nižší dostupností kyslíku, k výraznému posunutí diferenciace exodermis směrem k apexu kořene a ke změně postupu diferenciace jednotlivých pletiv. Změny byly v tomto případě reversovány přenesením rostlin na dobře provzdušněné médium (viz níže uvedený rukopis).
prezentace výsledků:
- Soukup A., Votrubová O. (2003) Early development of exodermis in wetland plants – general structural feature? - poster na 6. mezinárodním symposiu struktury a funkce kořene (Plant root development and adaptation to stresses, September 2-6, 2003, Stará Lesná, Slovensko). (abstrakt ze sborníku je přiložen)
- Vlková J., Raimanová I., Votrubová O., Bartáková D. (2003) Effect of aluminium on growth and structure of wetland plants. - poster na 6. mezinárodním symposiu struktury a funkce kořene (Plant root development and adaptation to stresses, September 2-6, 2003, Stará Lesná, Slovensko). (abstrakt ze sborníku je přiložen)
- Soukup A., Malá J., Hrubcová M., Kálal J., Votrubová O. and Cvikrová M. (2004)
Differences in anatomical structure and lignin content of roots of pedunculate oak and wild cherry-tree plantlets during acclimation. Biologia Plantarum, accepted (rukopis je přiložen)