Zvětšit obrázek

Bob obecný (vikev bob), vědecký název Vicia faba. Ve svém obranném arzenálu má těkavou látku na jejíž tvorbě se rostliny domouvají podzemním kanálem. Informaci si předávají prostřednictvím vláken symbiotických hub. (Kredit: Prof. Dr. Otto Wilhelm Thomé, Wikipedia)

Výsledky pokusu popsané v časopisu Ecology Letters, mění naše představy na vzájemnou komunikaci rostlin. Předávají si informace pomocí signálů o nichž jsme neměli tušení, že existují.
Pokud by se nám do jejich rozmlouvání podařilo šetrně vstoupit, mohli bychom toho zneužít k získání nové “přirozené” zbraně v boji s hmyzími škůdci.

Zdeňka Babíková z kolektivu Davida Johnsona z University of Aberdeen pokusničila na bobu, nebo chcete-li vikvi. Rostlina Vicia faba pochází ze severní Afriky a dříve byla běžnou součástí stravy i ve střední Evropě. I když obsahuje  podobně jako sója, velké množství bílkovin (26 až 28 %), dnes už její fazole našim mlsným jazýčkům nechutnají. Používá se spíš na zelené hnojení a jako krmivo pro hospodářská zvířata. Odtud pramení přezdívka koňský bob. Je však vděčnou pokusnou rostlinou. Tentokrát ji vědci pěstovali ve skupinách po pěti rostlinách. V každé z této skupin umožnili jen třem z nich, aby jejich kořeny měly kontakt prostřednictvím sítě vláken mykorhizních hub (mycelií). Dvěma rostlinám ale propojení takovou sítí nedovolili.

Zvětšit obrázek

S metyl salicilátem si my, lidé, léčíme akné. Predátorům mšic voní jak rajská zahrada a ohrožené rostliny toho hojně využívají. (Kredit: LhcheM, Wikipedia)

Pak v každé skupině jedné z rostlin začali činit příkoří. Týrali ji zamořením mšicemi. Jak se na napadené rostliny sluší a patří, nenechaly si to líbit a začaly se bránit vylučováním těkavých látek. Těmi k sobě lákaly parazitické vosičky – predátory mšic. Tento druh rostlinodomobrany je znám delší dobu. Také se již nějaký ten pátek ví, že těkavé výpary fungují jako šuškanda a že na takový poplašný signál reagují i sousední rostliny, které se tak brání jaksi preventivně a to i v případech, že na sobě žádné škůdce nemají. Tak tomu bylo i nyní.

S jedním rozdílem. Schopny se byly domluvit i rostliny, které vědátoři zabalili do plastu. Pokec prostřednictvím těkavé látky přes  neprodyšný pytel nepřipadal v úvahu a přesto rostliny na varování sousedek reagovaly syntézou a uvolňováním metyl salicilátu. I ty zabalené rostliny bez mšic začaly látku vylučovat, jako by jim šlo o život. Jediná komunikace, která připadala v úvahu, mohla probíhat skrytě - pod zemí. Pokus v němž rostlinám dovolovali a nebo bránili propojit si kořenové systémy vlákny symbiotických hub ukázal, že v podzemní komunikaci mají prsty vlákna symbiotických plísní -  mykorhizních hub. Co všechno se v nich děje, bude předmětem až dalšího bádání.

Zvětšit obrázek

Zdeňka Babíková začínala s vědou v Ústavu zelinářství a květinářství na Zahradnické fakultě Mendelovy university a její první práce se týkala biologické ochrany zelí. Nyní je první autorkou publikace z níž čerpal tento článek. U jejího jména jsou adresy tří výzkumných institucí: University of Aberdeen, James Hutton Institute, Cragiebuckler a Rothamsted Research, Harpenden, Hertfordshire, UK.
K úspěšnému rozletu blahopřejeme.

Protože mšice jsou význačným užíračem chleba i ve vyšších zeměpisných šířkách, je nový poznatek  zajímavý i pro zemědělce. Jak ty z EU, tak v USA i severní a východní Asii. Všude tam, kde se pozemky zcelují ve velké širé rodné lány, jsou sice krásné na vše strany a dají se snadněji obdělat, ale v pohodě se na nich cítí i škůdci. Řešíme to postřiky s pesticidy, ty ale zase není radno mít v potravinách, ani v podzemních vodách. Pokud by se nám podařilo lépe se vyznat v rostlinné komunikaci, neměl by být problém  jim skákat do řeči a v případě potřeby vyslat v jejich signál včasného varování. Mohlo by to mít dopad i na změnu cílů ve šlechtění. Prioritou už by nebyly rostliny “trvale odolné”,  které mají v pletivech setrvale vysoké dávky interních pesticidně působících  látek. Nové rostliny méně zatěžované jejich trvalou tvorbou, by měly dávat vyšší výnosy. A nejen to. Mnohé z toho, čím se rostliny brání, je i pro nás často nevábné chuti, vůně a nebo ještě hůř. Možná není daleko doba, kdy budeme umět rostliny nejen varovat, ale dokážeme je také před sklizní “uklidnit” aby v tom co jíme, toho co tam mít nechceme, bylo co nejméně.

Nový poznatek mění náš názor na funkci mykorhizních hub. Při jejich symbióze nedochází jen k výměně nutričních látek, jak se dosud soudilo, hustá síť vláken mycelií slouží rostlinám zřejmě i jako komunikační pojítko. Tak trochu nadneseně, s funkcí našich nervových vláken. Týká se to zřejmě  70 - 90 % všech rostlin. Tolik totiž podle nových poznatků je mykorhizních. Patří mezi ně i důležité zemědělské plodiny jako jsou pšenice, kukuřice, ječmen, rýže,...

Umět si s těmi, co nás živí, pokecat v dialektu kterému rozumí, je lákavá představa. Získali bychom tím hodně. Ať už bychom jim jejich obranný systém s předstihem hrozícího nebezpečí zapínali metodou  “on air”, nebo “underground”. V obou případech by tak trochu platilo klasikovo - kolik řečí znáš, tolikrát jsi člověkem. A nebo spíš - tolik lidí uživíš.
 

 
Pramen: Babikova, Z. a kol.: Underground signals carried through common mycelial networks warn neighbouring plants of aphid attack, Ecology Letters, 2013. DOI: 10.1111/ele.12115

Do redakce nám přišla žádost o bližší podrobnosti pokusu a proč si autoři dovolili tvrdit, že za přenosem stojí vlákna hub a ne kořeny rostlin. Obrátili jsme se s dotazem na první autorku publikace Zdeňku Babíkovou a zde je její odpověď:

Experiment byl v tomto směru předem důkladně promyšlen a myslel na vsechny možné eventuality přenosu signalu z infikované rostliny, která byla umistěna uprostřed.

Dvě z rostlin propojené myceliem nebyly a sice proto, že jedna měla kořeny izolované sítí o velikosti ok 0,5 mikrometru, a tou mykorhiza (houbové vlákno) neproroste. Druhá měla původně mycelium se sousedkou propojené - byla oddělená přepážkou ze sítě o velikosti ok 40 mikrometru (těmi mykorhiza proroste) ale kořeny rostlin ne. Navíc těsně před začátkem experimentu jsme vlákna hub otočením sítě mechanicky zpřetrhaly. Takže jsme měly dvě nezavislé metody prevence propojení mykorhizou. Šlo o dvě na sobě nezavislé kontroly.

Další dvě rostliny propojené mykorhizou byly. Jedna byla v síti s otvory 40 mikrometru - tudíž mycelia mohla prorůstat, ale kořeny ne. Druhá rostla bez jakekoliv bariéry tzn. i kontakt kořenů jí byl „povolen“.

Závěr studie je založen na tom, že rostliny bez propojení mykorhizou (bez ohledu na metodu jaká zabránila jejich spojení) byly atraktivní pro mšice, ale zcela nezajimavé pro parazitické vosičky mšic - tzn. obranný metabolismus rostlin nebyl aktivován.

Naopak u rostlin s mykorhizním propletencem (bez ohledu na to zda šlo pouze o spojení mycéliem či spojeni i mycéliem i kořeny), došlo k aktivaci obranného metabolizmu, což bylo patrné jak v jiném složení obranných těkavých látek, tak i v tom, že tyto rosliny byly repellentní pro mšice a atraktivní pro jejich parasitoidy. Chemickým složením těkavých látek byly tyto rostliny podobné infikovaným roslinám umístěným uprostřed pokusné plochy a které sloužily jako donory signálu.

Protože chování hmyzu a chemická analýza nepotvrdila statistický rozdíl mezi rostlinami spojenými s donorem pouze myceliem a i myceliem i kořeny, můžeme říci, že v tomto připadě kořeny nehrály důležitou roli v přenosu signálu, ale mykorhizy ano. Tímto ale nezavrhujeme, že přenos signálu kořeny neproběhl, pouze můžeme tvrdit, že nehrál hlavní roli.

Dále, přenos signálu difúzí přes půdní roztok byl povolen mezi všemi rostlinami, ale pokud tam nebylo mycorrhizní spojení, k přenosu nedošlo. Tudíž můžeme říci, že přes půdní roztok signál také v našem připadě neputoval.

Z. Babíková

Zvětšit obrázek

Bob „infikovaný“ mšicí kyjatkou hrachovou Acyrthosiphon pisum. (Kredit: Zdeňka Babíková).

.

Zvětšit obrázek

Uspořádání rostlin v pokusu.