Vzhled rostlin jednoho a téhož druhu se může dramaticky lišit v závislosti na podmínkách, v kterých rostou.
"Například smetánka lékařská může mít ve vlhkém klimatu Floridy spoustu velkých listů, ale v suchém podnebí Utahu má jen pár malých listů," přibližuje tento fakt Leslie Sieburthová z University of Utah.
Siebutrhovou zajímalo, jak si to rostliny zařídí, a spolu se svou studentkou Jamie Van Normanovou zjistila, že klíčový je pro řízení růstu listů gen, kterému daly jméno BYPASS1 nebo zkráceně BPS1. Za normálních podmínek tento gen nechává růstu listů volný průběh. Uplatňuje se, až když "něco přestane být v pořádku".
Pokusy probíhaly na huseníčku Thaleově (Arabidopsis thaliana), který měl jako první rostlina kompletně přečtenou dědičnou informaci a je pro genetiky mezi flórou tím, čím je myš mezi savci - ideálním pokusným organismem. Vědci už dříve věděli, že kořeny vysílají do nadzemní části rostliny celou řadu signálů v podobě nejrůznějších molekul. V poslední době se stále častěji objevují důkazy o tom, že pro tyto účely používají rostliny i molekuly odvozené od karotenoidů, jež všichni známe jako červená a žlutá barviva zodpovědná za zbarvení mrkve, šafránu nebo rajčat.

Jamie Van Normanová se svými huseníčky.

Karotenoidové signální molekuly vznikají neustále v kořenech a odsud mohou spolu s načerpanými živinami proudit do "vyšších poschodí". Za normálních okolností jich tam není třeba, takže "kohoutek" regulující jejich tok je uzavřen. Pokud by růst nadzemní části rostlině vadil, potřebuje signálním karotenoidům  "kohoutek" naopak otevřít. A právě k tomu jí slouží  gen BPS1.
Sieburthová a Van Normanová nejprve získaly mutanty huseníčku, které mají narušený gen BPS1. Zatímco normálním rostlinám rostou okrouhlé, ploché listy, mutantům narostly listy jen dva a ty byly navíc velmi úzké a tak trochu se podobaly jehlicím.

Normální rostlina huseníčku Thalova má široké okrouhlé listy.

Mutantovi s poškozeným genem BPS1 rostou jen dva malé lístky, které jsou navíc hodně úzké a tak trochu připomínají jehlice.

V dalších pokusech se ukázalo, že signál k omezení růstu listů vychází z kořenů rostliny. Jamie Van Normanová odřízla horní část mutantní rostliny a začala ji pěstovat na živném agaru. Mutantovi narostl pár úplně normálních listů, ale pak se vše vrátilo do starých kolejí. Třetí list začal sice růst velmi nadějně, ale záhy se "zvrhnul" a choval se tak, jak mu velela mutace. K tomuto zvratu došlo přesně v okamžiku, kdy rostlina začala do agaru zapouštět nově narostlý kořínek. Když mladá bioložka vznikající kořínek průběžně odstraňovala, narůstaly i mutantní rostlině úplně normální listy. Definitivně Van Normanová potvrdila kořenový původ regulačního signálu pro růst listů v experimentech, kdy na kořen normální rostliny naroubovala nadzemní část mutanta. Listy rostly bez omezení. Pokud měla na  kořenu  mutanta růst naopak nadzemní část normální rostliny, byl růst listů drasticky omezen.
"Narostly jen dva malé lístečky a tím sto skončilo," říká Jamie Van Normanová.
Gen BPS1 za normálních okolností brání přílivu karotenoidů z kořenů do nadzemní části rostliny. Jakmile se podmínky zhorší, BSP1 uvolní své "sevření" a karotenoidy do vyšších pater pustí. Přednostně by měly rostlinám otevírat kohoutek pro karotenoidy sucho a stlačená půda.
Ovládnutí této regulace u rostlin by umožnilo zemědělcům vyšlechtit plodiny, které by dávaly vysoké výnosy i v nepříznivých podmínkách.

Pramen: Current Biology, The Scientist, University of Utah.