Některé tropické stromy si vytvořily neobvyklý způsob, jak lépe zvládat nedostatek vody. Oxid uhličitý přijímají hlavně v noci, zatímco přes den mohou mít průduchy v listech zavřené a omezit tak ztráty vody. Vědci nyní podrobněji popsali, jak se tato schopnost u různých druhů vyvíjela a proč může být důležitá v podmínkách častějšího sucha.
Tuto strategii využívají stromy rodu Clusia. Jde o takzvanou CAM fotosyntézu, při níž rostlina přijatý oxid uhličitý v noci ukládá v podobě kyseliny jablečné. Přes den pak může pokračovat ve fotosyntéze, aniž by musela průduchy otevřít a ztrácet více vody odpařováním.
Každý druh se suchu přizpůsobuje jinak
Vědci z Vídeňské univerzity porovnali tři druhy rodu Clusia: Clusia rosea, Clusia minor a Clusia major. Kromě jejich genomů sledovali také fungování rostlin v podmínkách podobných přirozenému prostředí. Právě rod Clusia je pro výzkum zajímavý tím, že zahrnuje jediné známé stromy využívající CAM fotosyntézu.
Jednotlivé druhy se ale při hospodaření s vodou liší. Clusia rosea využívá CAM výrazně a během noci ukládá větší množství oxidu uhličitého. Clusia minor tento způsob fotosyntézy zapojuje hlavně při nepříznivých podmínkách. Clusia major kombinuje CAM s běžnější C3 fotosyntézou, při níž rostliny přijímají oxid uhličitý převážně během dne. Rozdíly se projevily také v aktivitě genů a metabolismu rostlin.
Studie zveřejněná v časopise Nature Communications ukázala, že za touto pestrostí mohou stát dávné změny v genomech. U dávných předků těchto stromů se celý genom zkopíroval, takže rostliny získaly další kopie svých genů. Následně se jejich genomy po miliony let měnily, některé kopie genů zanikaly, jiné přestávaly fungovat nebo získávaly nové úlohy.
Poznatky mohou pomoci při vývoji odolnějších plodin
Genetické změny zasáhly také geny spojené s CAM fotosyntézou a hospodařením s uloženými cukry. Výsledkem jsou různé způsoby, jakými jednotlivé druhy Clusia reagují na sucho. U Clusia major například vědci zjistili slabší kombinaci běžné fotosyntézy a CAM, zatímco Clusia rosea využívá noční příjem oxidu uhličitého mnohem výrazněji.
Výzkum může mít význam i mimo tropické lesy. CAM rostliny dokážou hospodařit s vodou účinněji než druhy odkázané pouze na běžnou C3 fotosyntézu. Lepší pochopení genetických mechanismů, které tento způsob fungování umožňují, by proto mohlo v budoucnu pomoci při vývoji plodin schopných lépe zvládat suché podmínky.
