254 VESMÍR 78, květen 1999 l http://www.cts.cuni.cz/vesmir
Huseníček rolní (Arabidopsis thaliana), známe dnes
hlavně v souvislostech genetických studií. Tento
druh ale roste i na volné noze vně zdí našich labo-
ratoří a způsob jeho života je docela zajímavý.
Huseníček je původním druhem české květeny a je
to bylinka sice hojná, ale nenápadná ­ je to jen ma-
ličká listová růžice a z ní jde štíhlý stonek nesoucí
květenstvíčko bílých kvítků; celé je to řídké a slabé,
jako když komár kope do průvanu. Navíc huseníček
stihnete jen na jaře ­ tak asi do půlky května. Roste
všude na suchých stráních, na okrajích polí, na štěr-
ku podél cest. Je rozšířen po celém území bez něja-
kých výraznějších vazeb fytogeografických nebo eko-
logických, jen je vzácnější ve vápencových územích
a do vyšších pohoří je pouze zavlékán podél komu-
nikací.
Efeméry a jejich strategie
Huseníček patří spolu s dalšími několika desítkami
našich druhů mezi efeméry. To je jedna z životních
forem rostlin (podobně jako třeba sukulenty, epify-
ty, liány, stromy...), čili taková kolektivní a na taxo-
nomii skoro nezávislá strategie života v určitém pro-
středí. Název efeméry tyto rostliny dostaly pro svou
nepatrnost a krátkověkost. Je to jako z trochu uslin-
tané pohádky. Tak to vám byl jeden huseníček a ten
měl spoustu malých kamarádů, kteří se jmenovali
podobně titěrně a žebrácky: osívka, chudina, mrv-
ka, kozlíček, ovsíček a ovsiřík, plevel neboli čmánec,
pochybek, nahoprutka, dokonce ptačí nožka malič-
ká a myší ocásek nejmenší... cítíte z toho tu
k uzoufání veselou bídu hladové jarní přírody?
Být efemérou je totiž finta, jak za lacino přežít na
stepním suchopáru (pak jsou také např. efeméry
hajní, ale o těch se teď nebavíme). Ostatní růstové
formy stepních stanovišť se poctivě mordují s me-
chanickými a fyziologickými adaptacemi proti suchu
a horku (rozsáhlé kořeny, silná kutikula, chlupatý
povrch, redukce listů, schopnost ztratit většinu vody,
a přesto se udržet naživu...). Naproti tomu efeméry
jsou mezofyty ­ tedy druhy běžných stanovišť, ani
suchých, ani vlhkých. Vyzrály na sucho úplně jinak
­ extrémním zkrácením svého vegetačního cyklu
a přečkáváním většiny roku v semenech. Prostě stih-
nou odrůst od semínka do semínka za těch pár mě-
síců, co je na stepi jakás takás vláha. Vyklíčí už na
podzim nebo během zimy a sotva se udělá trochu
jaro, už už rozkvétají a vzápětí přinesou plody, a do
začátku května je vymalováno.
Ale takhle jednoduché to efeméry přec jen nemají
­ zkrácení vegetačního cyklu musí zaplatit speciál-
ními adaptacemi a omezeními. Jsou to:
n Velikost a rychlost růstu, absence klonality.
Efeméry jsou subtilní bylinky s krátkými kořínky,
ačkoli rostou rychle, protože víc narůst nestihnou.
V době, kdy by se už mohly začít rozmnožovat vege-
tativně, jejich vegetační období končí, protože step
silně vysychá. Nepočítáme-li klonální vodní rostliny
okřehkovité (Lemnaceae), patří naše efeméry (např.
osívky) k nejmenším našim kvetoucím rostlinám.
n Vysoká rychlost vývinu a extrémní neoteniza-
ce. Schopnost rozmnožování už v mladých stadiích
je to, co odlišuje byliny od dřevin (,,bylina je předčas-
ně vyspělý strom"). U efemér to jde ještě dál: Není
vzácností (třeba u rozrazilů), že rostlina ještě má dě-
ložní lístky, a přitom jí už začínají zrát plody. Osívce
jarní dozrávají plody na bezlistých stéblech dávno po
tom, co její listy zaschly ­ nebylo by divu, kdyby se
ukázalo, že významným zdrojem asimilace jsou jí
v oné době nedozrálé zelené, listovitě zploštělé plody.
n Vysoká investice do generativního rozmnožo-
vání. Středovýchodní efemérní máky a jejich příbu-
zenstvo (Papaver, Roemeria, Glaucium) jsou deseti-
násobnou miniaturizací našeho vlčího máku, ale jen
ve vegetativních částech, květy a plody se mu veli-
kostí blíží. Nijaký kořínek a teninká pěticentimetro-
vá lodyžka s dvěma třemi zakrslými lístky nese ne-
poměrně veliký květ s plátky dlouhými několik
centimetrů. Semena efemér mají relativně velkou
hmotnost v poměru k celé rostlině (ať už tím, že jsou
těžká, nebo že je jich velký počet).
n Nízká schopnost mezidruhové konkurence. Proti
vysokým vytrvalým suchovzdorným druhům s dlou-
hými kořeny nemají efeméry prostě šanci.
n Snížení konkurence uvnitř populace. Když na-
husto vysejete semena nějakého druhu, zpravidla
přežije jen několik nejsilnějších semenáčků, a sice
tím, že konkurencí zahubí ostatní rostlinky. Naproti
tomu u efemér přežívá velká část populace, protože
se jednotlivé rostlinky zmenší ­ místo samotného
obra stádečko trpaslíků. Huseníček rolní pěstován
o samotě naroste za optimálních podmínek až na tři-
cet centimetrů, kdežto hustě rostoucí rostlinky na
suchých místech mají jenom dvacet či třicet mili-
metrů. Je to neschopnost populace zapojit do hry
konkurenci selektující nejvitálnější jedince, nebo ,,so-
lidární" dělba o niku prostředí zachovávající v popu-
laci genetickou variabilitu?
n Zvláštnosti v klíčivosti semen. Rozeznat okol-
nosti příhodné ke klíčení umí vlastně každá rostli-
na, ale u efemér je to zvlášť výrazné ­ klíčit jsou
ochotny jen od podzimu do jara a na volné obnaže-
né půdě. V pouštích bývá semeny efemér půda pře-
cpána, ale drobné rozdíly v chodu klimatu nastar-
tují ke klíčení každé jaro jenom část přítomných
druhů.
n Odolnost vůči nízkým teplotám. Efeméry patří
k prvním jarním kytičkám a tehdy je na našich su-
chých stráních i na kontinentálních stepích výraz-
né střídání teplot: přes poledne mikroklima vykouz-
lí dvacet stupňů nad nulou, a k ránu vše zmrzne.
Například na jižních skalách na Kotýzu v Českém
krasu kvétá rozrazil časný a osívka už koncem led-
na, dávno před sněženkami. Vytrvalé stepní rostli-
ny mají dělivá pletiva dobře schovaná v pupenech či
mezi starými listy a poledními maximy teploty se
většinou nenechají vyprovokovat k vegetaci, natož
Efeméry ­ život
na Záhořově loži
Huseníček rolní v přírodě
JIŘÍ SÁDLO
RNDr. Jiří Sádlo (*1958) viz Vesmír 78, 143, 1999/3
http://www.cts.cuni.cz/vesmir l VESMÍR 78, květen 1999 255
aby kvetly. Zato efeméry kvetou jen což, ač jejich
napohled křehká pletiva jsou plně vystavena všem
extrémům počasí.
Výlet do vývojových center efemér
Efemérní druhy, ba i celé sekce nebo rody, mají svá
vývojová centra ve stepích a polopouštích, kde je na
jaře dostatečně vlhká půda a mírná teplota udržuje
vlhkost vzduchu. Když koncem dubna přijedete do
kontinentálních oblastí Středního východu, třeba do
Jordánska nebo do centrálního Íránu, uvidíte kve-
toucí pouště. Před měsícem tam ještě silně mrzlo,
za měsíc byste v těchto hlinitých a kamenitých hlu-
boce erodovaných pláních našli už jenom pravidel-
ně roztroušená suchomilná pichlavá křovíčka (z r.
Astragalus, Ephedra, Artemisia, Cousinia, Acantho-
phyllum aj.).
Ani teď z větší dálky mnoho jiného nerozeznáme.
Ale zblízka uvidíme na volných plochách hlíny jed-
nu rostlinku vedle druhé: efeméry. Na deseti met-
rech čtverečních najdete několik desítek druhů
a v blízkém okolí několik desítek dalších ­ diverzita
je překvapivě velká. Ve značné části Středního vý-
chodu jsou běžné třeba světle fialové křížaté večer-
ničky (Malcolmia), droboučký žlutý blín Hyoscyamus
aureus, štíhlé ,,pomněnky" z rodu Paracaryum, tra-
vičky mnohoštěty (Aegilops) s tvrdými osinatými kla-
sy nebo tolice (Medicago), nápadné teprve za plodu
svými velikými šnekovitými lusky. Najdeme zde
i mnoho efemér, které známe z Česka (např. osívku
jarní, plevel okoličnatý, huseník ouškatý). A také
velkou spoustu druhů, které u nás rostou jako běž-
né plevele v obilí nebo na rumištích a svou růsto-
vou sezonu končí většinou až během prázdnin; zde
však rostou pravidelně jako efeméry. Jsou to třeba
drchnička rolní, bažanka roční či ječmen myší (Ana-
galis arvensis, Mercurialis annua, Hordeum muri-
num). Takové naše plevele jsou tedy původem přiro-
zené efemérní druhy stepí a polopouští a k nám se
rozšířily až s neolitickou kolonizací nebo i později.
Kromě efemér tam roste ještě příbuzná životní for-
ma ­ vytrvalé efemeroidy, které mají rovněž silně
zkrácený vegetační cyklus, ale jsou vytrvalé a krom
semen přezimují i v hlízách, oddencích a cibulích.
Jsou to četné rody našich zahrádek jako tulipány,
kosatce, modřence a česneky (Tulipa, Iris, Muscari,
Allium), z našich druhů např. lipnice cibulkatá (Poa
bulbosa) a patří tam např. i vysoké ,,mrkve" rodů
Ferula a Prangos.
Jehlový led a efeméry
Efeméry mohou vyrůst skoro všude na sušší volné
půdě, kde jim nekonkurují jiné druhy. Často jsou to
však výskyty pouze přechodné, trvající do doby, než
takové místo zaroste. Jeden typ stanovišť je ale dlou-
hodobý, pro efeméry zcela specifický a zároveň dost
kuriózní.
Jdeme lednovým odpolednem po skalnaté stráni
se ,,stepní" vegetací. A jak se tak bavíme o tom, že
to step vlastně spíše není než je, ale že elegantní
slovo pro tyto středoevropské suchopáry nemáme,
přijdeme na horní okraj skal. Tady končí hluboká
půda a začíná obnažená skalní lavice. Na samém
rozhraní měří vrstva půdy sotva několik centimet-
rů. Právě zde na jaře nacházíme nejlépe vyvinutá
společenstva efemér. V létě tu mnoho zvláštního ne-
zjistíme, jen to, že je tu ještě vyprahlejší suchopár
než na okolní stepi. Zato v předjaří a v slunných
a mrazivých dnech zimy si všimneme, že povrch půdy
je jakoby načechraný. Miniaturním oráčem je tzv.
jehlový led.
I když okolo leží sníh, skála je orientovaná k jihu
a přes poledne se zahřeje natolik, že v jejím nejbliž-
ším okolí začne v úzkém pásmu tát sníh a země roz-
mrzá. Jenže všeho do času. Lednové odpoledne je
krátké a vodou napitá zem zase rychle zamrzá. Led
vznikající v půdě vytváří dlouhé úzké sloupce nebo
jehly, vysoké až několik centimetrů. A protože má
větší objem než původní voda, tak trhá půdní části-
ce od sebe a nadzvedává je. S nimi se trhají i kořín-
ky rostlin a převracejí se polštářky mechů. Příští
poledne se proces opakuje. Tomuto opakovanému
mrznutí a rozmrzání půdy se říká regelační cyklus.
Normální stanoviště absolvují za zimu tolik regelač-
ních cyklů, kolikrát se vystřídají trvalejší mrazy
a oblevy ­ nejvýš tedy tak pět šest cyklů. Naproti
tomu tato specializovaná stanoviště jich mají co zimu
několik desítek, stejně jako v oněch kontinentálních
pouštích.
Jediné druhy, které takovému mučení mohou odo-
lat, jsou efeméry, protože v té době teprve klíčí a led
Naše efeméry suchých přirozených stanovišť: Aira (caryophyllea,
elegans, praecox), Alyssum alyssoides, Androsace (elongata,
septentrionalis), Arabis auriculata, Arabidopsis thalliana, Are-
naria (leptoclados, patula, serpyllifolia), Cerastium (brachypeta-
lum, glutinosum, litigiosum, pumilum, semidecandrum, tenore-
anum), Ceratocephala testiculata, Dichodon viscidum, Draba
(muralis, nemorosa), Erodium cicutarium, Erophila (verna, prae-
cox, spathulata), Filago (arvensis, gallica, lutescens, minima,
vulgaris), Holosteum umbellatum, Medicago minima, Minuartia
(fastigiata, viscosa), Myosotis (discolor, ramosissima, stricta),
Myosurus minimus, Ornithopus perpusillus, Saxifraga tridacty-
lites, Sedum (hispanicum), Scleranthus (annuus, polycarpos, ver-
ticillatus), Spergula (morisonii, pentandra), Teesdalia nudicau-
lis, Thlaspi perfoliatum, Trigonella monspeliaca, Valeriana
(olitoria, carinata), Ventenata dubia, Veronica (arvensis, dillenii,
praecox, triphyllos, verna), Vicia (lathyroides), Vulpia (bromoi-
des, myuros).
Rodová jména česky: ovsíček, tařice, pochybek, huseník,
huseníček, písečnice, rožec, rožinec, rohohlavec, chudina, pum-
pava, osívka, bělolist, plevel, tolice, kuřička, pomněnka, ptačí
nožka, lomikámen, rozchodník, chmerek, kolenec, nahoprutka,
penízek, pískavice, kozlíček, ovsiřík, rozrazil, vikev, mrvka. Do
výčtu nejsou zahrnuty rumištní druhy zasahující také na přiro-
zená stanoviště.
NAŠE SPOLEČENSTVA PŘIROZENÝCH STANOVIŠŤ
S PŘEVAHOU EFEMÉR (NA ÚROVNI TŘÍD A SVAZŮ):
TŘÍDA:
Koelerio-Corynephoretea (která v novějším širokém
pojetí zahrnuje i dosud běžně uznávanou tř. Sedo-Scle-
ranthetea)
SVAZY:
Alysso alyssoidis-Sedion albi. Společenstva efemér
s vysokou účastí mechů, lišejníků a tučnolistých suku-
lentů (hlavně rozchodníky ­ rod Sedum), kolonizující
mělké půdy, často kypřené jehlovým ledem, na stepích
teplejších oblastí na bohatých podkladech vápencových,
diabasových a spilitových.
Arabidopsion thallianae. Společenstva s podobnou
skladbou druhů, ale s jinou garniturou efemér, koloni-
zující podobná stanoviště a lokality, jenže na kyselej-
ších břidličných nebo vyvřelinových podkladech.
Thero-Airion. Společenstva s účastí rumištních dru-
hů lehčích půd a s výskytem na otevřených plochách
vzniklých disturbancemi (např. stržením drnu nebo těž-
bou písku v pískovnách) na kyselých, humusem chu-
dých písčitých podkladech.
Corynephorion canescentis. Řídké porosty efemér
s dominantou trsnaté trávy paličkovce šedavého na vá-
tých píscích, hlavně v subatlanticky ovlivněných oblas-
tech.
Plantagini-Festucion ovinae. Vzhledem i rozšířením
podobná společenstva, ale druhově bohatší, většinou
s převahou trav z rodu kostřava (Festuca ovina, F. bre-
vipila aj.)
256 VESMÍR 78, květen 1999 l http://www.cts.cuni.cz/vesmir
je nadzdvihuje i s půdou, kdežto mladým jedincům
vytrvalých rostlin se kořeny zpřetrhají. Tak se to as-
poň píše v učebnicích. Bližší pozorování však uká-
že, že je to složitější. Na místech s intenzivní tvor-
bou jehlového ledu totiž nepřežívá zpravidla nic, a to
nejen pro ty kořeny, ale i pro silné vysychání povr-
chu takto načechrané země. (Víme samozřejmě, že
okopáváním si chráníme zem na zahrádce před vy-
sycháním, ale to platí pro silnou vrstvu půdy. Na-
čechraná mělká půda vysychá, jako když sušíme
houby nebo křížaly: když je nakrájím natenko a při
sušení je občas prohrábnu, budou mít větší aktivní
povrch a uschnou rychleji.)
Zjišťujeme, že optimální stanoviště efemér jsou sice
na lokalitách s jehlovým ledem (v měřítku desí-
tek m2
), ale ne přesně na těch místech (v měřítku
desetin m2
). Plošky s efemérami jsou vždy zároveň
rekolonizovány také mechy, lišejníky i vyššími rost-
linami. Ke vzniku jehlového ledu je potřeba, aby se
příslušné místo silně provlhčilo vodou z oblevy. Tyto
plošky se rok od roku mění a tak vzniká na lokalitě
pohyblivá mozaika ploch čerstvě ,,zoraných" a plo-
šek v různém stadiu zarůstání. V prvních letech se
na nich uplatňují efeméry a postupně jsou vytlačo-
vány vytrvalými druhy až po výsledný stepní tráv-
ník. Spolupůsobí i letní sucha, která osídlování zpo-
malují likvidací vytrvalých druhů, vliv větru
odstraňujícího suchou stařinu, která vadí efemérám,
a občasné narušení stepních trávníků člověkem či
zvěří.
Sečteno a podtrženo: Efeméry nejsou druhy odo-
lávající stresu (dlouhodobé zátěži), ale jsou to první
kolonizátoři po disturbanci (jednorázovém drastic-
kém narušení, viz Vesmír 77, 558, 1998). Na plně
funkčním Záhořově loži žít prostě nelze, čerstvě vy-
chladlé se však mění v obyčejnou pohodlnou postel.
Pak jen záleží na tom, kdo ho opanuje dřív nebo
s větší razancí, a jak často bude zprovozněno. ¨
Od roku 1990 se v mnoha zemích intenzivně pracuje
na výzkumu genomu huseníčku. Projekt se oficiálně
jmenuje Multinational Coordinated Arabidopsis tha-
liana Genome Research Project. Zahrnuje jednak sek-
vencování celého genomu, jednak studium funkce
všech genů a jejich hlavních interakcí. Jeho cílem je
porozumět na molekulární úrovni principům uspořá-
dání a funkce rostlinného genomu, růstu, vývoji, fy-
ziologii a biochemii této modelové rostliny a po zobec-
nění i ostatních vyšších rostlin.
Sekvencování genomu A. thaliana by mělo být do-
končeno r. 2004. Roku 1996 bylo založeno konsor-
cium AGI (Arabidopsis Genome Initiative), sdružují-
cí laboratoře z Evropy, USA a Japonska, které jsou
HUSENÍČEK ROLNÍ
Arabidopsis thaliana, čeleď
brukvovitých Brassicaceae, je
běžná bylina, která i u nás roste
na suchých stráních a při okra-
jích cest, polí ap. Pro genetiky je
jednou z nejvýznamnějších
modelových rostlin. Je to velmi
malá rostlina, má krátký životní
cyklus (6 týdnů) a produkuje
velké množství drobných se-
men. Pro molekulární genetiku
je významné, že má jeden
z nejmenších eukaryontních
genomů (120 milionů párů bází
DNA), uspořádaný do pouhých
5 párů chromozomů. Huseníček
poprvé použil k experimentál-
ním účelům prof. F. Laibach
v Německu již na počátku toho-
to století. Teprve ve 40. letech
se však stal předmětem mutač-
ních studií. Od té doby se na-
shromáždilo velké množství
mutací a informací o umístění
odpovídajících genů na chromo-
zomech.
Huseníček jako
modelová rostlina
O čem vypovídá genom
Arabidopsis thaliana
MILOŠ ONDŘEJ
SLAVOMÍR RAKOUSKÝ
TOMÁŠ KOCÁBEK
Doc. RNDr. Miloš Ondřej, DrSc., (*1940) vystudoval Přírodo-
vědeckou fakultu UK. V Ústavu molekulární biologie rostlin
AV ČR a na Biologické fakultě Jihočeské univerzity se zabý-
vá transgenozí rostlin.
RNDr. Slavomír Rakouský, CSc., (*1948) vystudoval Přírodo-
vědeckou fakultu UK. V Ústavu molekulární biologie rostlin
AV ČR a na Biologické fakultě Jihočeské univerzity se zabý-
vá rostlinnými explantáty a transgenozí.
Ing. Tomáš Kocábek (*1970) vystudoval obor genové inže-
nýrství a šlechtění rostlin na Zemědělské fakultě Jihočeské
univerzity. V Ústavu molekulární biologie rostlin AV ČR se
zabývá inzerční mutagenezí Arabidopsis thaliana.
TRANSGEN PRO ODOLNOST NÍZKÝM TEPLOTÁM
V loňském roce byla v Kanadě uvolněna k polním poku-
sům transgenní vinná réva se zvýšenou odolností proti
mrazu. Do jejího genomu je včleněn gen A. thaliana pro
enzym superoxiddismutázu. Superoxiddismutázy kata-
lyzují přeměnu superoxidových radikálů (02
­
) aktivova-
ného kyslíku na peroxid vodíku a kyslík. Tyto radikály
vznikají v rostlinných buňkách ve zvýšené míře při stre-
sových podmínkách, jako je mráz, sucho či zaplavení.
Rostliny mají superoxiddismutázy, ale přidání dalších
genů vede někdy ke zvýšení odolnosti k chladu. Zvýše-
ní tolerance k chladu bylo dosaženo také u vojtěšky po
transgenozi tímto genem a předpokládá se, že se trans-
gen uplatní v mnoha dalších druzích kulturních rostlin.
společnými silami schopny sekvencovat desítky mi-
lionů párů bází ročně. K tomu, aby byl metodou ná-
hodných úseků zachycen celý genom, bude potřeba
asi sedminásobná redundance v sekvencování. Za-
tím bylo sekvencováno přibližně 60 milionů párů bází
DNA, tedy přibližně polovina genomu.
Druhým důležitým aspektem je studium funkce
všech genů. Běžně se vychází z mutací získaných che-
http://www.cts.cuni.cz/vesmir l VESMÍR 78, květen 1999 257
vyvolává svým začleněním do genů rostlinného geno-
mu mutace a zároveň slouží jako značkovací úseky
ke klonování mutovaných genů. K tomu, aby bylo
s 95% pravděpodobností postiženo všech 20 000 před-
pokládaných genů huseníčku, je třeba vybudit asi
100 000 nezávislých inzercí. Brzo bude i tento úkol
splněn co se týče počtu inzercí, ale ne co se týče po-
čtu mapovaných a sekvencovaných genů. Všechny
získané linie s inzercemi T-DNA, i ty, u nichž mutace
běžnými metodami zatím zjištěny nebyly, se uchová-
vají jako cenný zdroj informací pro další fázi studia.
Ke klonování genů lze využít i mutace získané che-
mickou a radiační mutagenezí, postup je však zdlou-
havější. Předpokládá velmi podrobné chromozomál-
ní mapy. Využívají se při tom knihovny umělých
chromozomů kvasinek (YAC) nebo bakterií (BAC).
GEN PRO INICIACI TVORBY KVĚTŮ
Jeden z genů iniciace kvetení huseníčku, označovaný
leafy (LFY), byl klonován a přenesen do genomu osi-
ky. Tam podmiňoval kvetení semenáčků již prvním ro-
kem, přestože osika za normálních okolností kvete až
za 8­20 let. Tento gen je přítomen u všech dvoudělož-
ných rostlin. Vnesení dalšího genu do rostlinného ge-
nomu bude pravděpodobně snižovat minimální dobu
vegetativního stadia, potřebnou k dosažení stadia ge-
nerativního. Mechanizmus genetické regulace kvetení
byl u huseníčku popsán již dost podrobně. Jde o síť
vzájemného působení genů a je velký úspěch, že se
podařilo najít rozhodující gen.
Vrcholový meristém (vzrostný vrchol) A. thaliana má
tři diferenciační programy, které umožňují různé utvá-
ření základních opakujících se článků rostlinného těla
­ segmentů nodů s listy a internodií lodyhy:
l Prvním typem diferenciačního programu je tvorba pří-
zemní listové růžice. Každý segment má velmi krátké
internodium, list růžice a úžlabní pupen, který obsahu-
je meristém, z něhož se může vyvinout další lodyha. Lis-
tová růžice tvoří bazální část lodyhy květenství.
l Druhý typ tvoří bazální internodia květenství. Segment
má dlouhá internodia, list růžice a úžlabní meristém.
Z úžlabního meristému se může vyvinout lodyha
s dalším stupněm úžlabních pupenů. Květenství Arabi-
dopsis thaliana je složené racemické květenství, cha-
rakteristické pro celou čeleď Brassicaceae.
l Třetí typ segmentů jsou segmenty vlastního květen-
ství v horní části lodyhy. Každý segment má interno-
dium střední délky zakončené květem, a list s úžlab-
ním pupenem mu chybí.
Existence genu Leafy byla poznána na základě ho-
meotické květní mutace, v níž všechny větve primární-
ho a sekundárního květenství tvoří vedlejší květenství.
Pokud vzniknou terminální květy, pak se skládají jen
z kališních lístků a plodolistů. Gen byl klonován a zjisti-
lo se, že kóduje transkripční faktor, který působí pozi-
tivní regulaci ­ mění meristém květenství na květní
meristém. Přenesení původního nemutovaného genu
transgenozí do genomů jiných rostlin podmiňuje ra-
nější vznik květů.
Pestík A. thaliana, jehož vývoj byl pozměněn inzerční mutagenezí.
Namísto dvou srostlých plodolistů se může skládat ze tří plodolistů
srostlých nebo dvou zcela oddělených. Prokáže-li se, že mutace byla
způsobena inzercí cizorodé DNA do rostlinného genomu, lze mole-
kulárními postupy dospět až k identifikaci, zmapování a naklonování
genu, odpovědného za vývoj pestíku.
Zvětšeno 29×, snímky  T. Kocábek
a b c
Pestík A. thaliana je složen ze dvou srostlých plodolistů. Inzerční
mutagenezí se podařilo indukovat např. květy s plodolisty srostlými
jen částečně, nebo zcela oddělenými. Častým projevem mutací bý-
vají i chimérické orgány (na obrázku orgán plodolist-prašník), nazý-
vané mozaiky. Molekulárněbiologickými metodami lze identifikovat
mutovaný gen i jeho standardní formu, studovat jeho produkt a vý-
vojovou regulaci exprese tohoto genu. Snímky byly pořízeny na sca-
novacím elektronovém mikroskopu JEOL JSM 6300.
Zvětšeno 48×, snímky  T. Kocábek
mickou a radiační cestou, ale v poslední době je nej-
významnější transpozonová mutageneze a mutagene-
ze prostřednictvím plazmidu T-DNA Ti-bakterie Ag-
robacterium tumefaciens. Tento přírodní systém
vnášení genů z bakterií do rostlin je základem tech-
niky vytváření většiny transgenních rostlin a lze jej
využít také k vytvoření mutací nového typu. T-DNA
258 VESMÍR 78, květen 1999 l http://www.cts.cuni.cz/vesmir
Součástí klonování genu je důkaz totožnosti klo-
novaného genu tím, že se zpětně vnese do genomu
huseníčku, v němž byl původní gen zbaven aktivity.
Takto vnesený transgen obnoví ztracenou funkci.
Důležitou součástí studia genomu huseníčku je
srovnávací mapování. Porovnává se struktura celé-
ho genomu i jednotlivých genů s genomy a geny pří-
buzných i vzdálených rostlinných druhů. Je tu vel-
ká podobnost například s druhy rodu Brassica.
Ukazuje se, že pořadí genů zůstává v krátkých blo-
cích zachováno i u obilovin.
Předpokládá se, že po dokončení hlavní etapy stu-
dia genomu huseníčku budou geny této modelové
rostliny (buď v původní formě, nebo různým způso-
bem upravené) používány ke zlepšení genomu kul-
turních rostlin. Krom toho tato modelová rostlina
poslouží jako vzorová a její geny budou využívány
jako sondy k vyhledávání homologních genů v jiných
rostlinných druzích. Z teoretického hlediska bude
možno studovat vztahy v signalizačních drahách re-
gulace genetické informace na novém základě, vy-
plývajícím z jednoznačné znalosti pořadí bází DNA
v genech a pořadí aminokyselin v proteinech.
Studium genomu A. thaliana přineslo zatím větši-
nou teoretické poznatky zásadního významu. Prak-
tické uplatnění transgenů A. thaliana, i když je stá-
le v počátcích, již rovněž přineslo první nadějné
výsledky. Stále častěji kupříkladu slouží jako základ-
ní zdroj genů pro zlepšování genomu (a potažmo tedy
i vlastností) kulturních rostlin. Vybrané příklady jsou
uvedeny v rámečcích vložených do textu. o
Květy huseníčku A. thaliana pozměněné inzerční mutagenezí. Muta-
ce postihla vývoj prašníků a plodolistů. Zvětšeno 46× (horní obr.)
a 62× (dolní obr.), snímky  T. Kocábek
PRODUKCE HIRUDINU
Geny A. thaliana se již více způsoby uplatnily při trans-
genozi řepky olejné. Do genomu řepky olejné byl napří-
klad včleněn chimérický gen, jehož kódující sekvence
byla složena z kódujících sekvencí genů pro dva různé
proteiny. První část byla z genu pro speciální protein
semen A. thaliana a řepky ­ oleosin ­ a druhá část byla
z kódující sekvence genu pro hirudin pijavky koňské
(Haemopis sanguisuga). Pijavky při sání krve vylučují
do rány ve slinách protein hirudin a ten zabraňuje srá-
žení krve. Tento protein by se uplatnil při komplikova-
ných operacích k prevenci embolií, pokud by ho byl do-
statek. Protein může být syntetizován v semenech
transgenní řepky olejné, kde fúzní protein oleosin-hiru-
din tvoří až 1% transportních proteinů. Hodnota jedno-
roční sklizně na poli, osetém takovouto transgenní řep-
kou, pak několikanásobně převyšuje hodnotu pole.
Oleosiny (i fúzní protein) jsou vysoce lipofilní proteiny,
které se hromadí na povrchových membránách olejo-
vých tělísek v buňkách děloh semen řepky. Lze je snad-
no oddělit od zbytku buněčných extraktů centrifugací.
Existuje ještě řada dalších typů farmakologicky vý-
znamných vzácných proteinů, o kterých se předpoklá-
dá, že je bude možno produkovat transgenními rostlina-
mi. Není pochyb o tom, že upravené geny A. thaliana se
uplatní při transgenozi rostlin mnoha způsoby buď pří-
mo, nebo jako sondy pro nalezení homologních genů
jiných organizmů, jež pak budou po dalších úpravách
využívány k transgenozi.
Plevel A. thaliana, který se stal modelovou rostlinou,
tak slouží jako základní zdroj genů pro zlepšování ge-
nomu kulturních rostlin transgenozí.
Již byly dokončeny fyzikální mapy (založené na délce
DNA jednotlivých chromozomů a jejich fragmentů po
štěpení restrikčními endonukleázami) všech pěti chro-
mozomů. Potvrzuje se, že hustota genů je asi 1 gen
na 5 kilobází DNA. Zjištěno a analyzováno bylo přes
400 genů. Asi 90 % je zcela nových a výskyt řady
z nich se u rostlin nepředpokládal. U organizmu s tak
malým genomem je značně překvapivý výskyt mno-
ha genů ve formě multigenových rodin. Obvykle však
geny nejsou uspořádány ve funkčně příbuzných sku-
pinách, často se skládají z neobvykle malých exonů
(překládaných úseků) a malých intronů (nepřekláda-
ných úseků, které jsou eliminovány na úrovni RNA).
Vazbová mapa (mapa pořadí genů a molekulárních
znaků) huseníčku v současné době zahrnuje více než
500 lokalizovaných genů a téměř 1000 sond DNA.
Kromě toho je k dispozici asi 30 000 krátkých sek-
vencí bází komplementárních k nalezeným mRNA
(EST). Takto je podchycena mRNA asi 10 000 genů,
z nichž některé lze určit pomocí několika EST. To jsou
většinou geny, jejichž transkripce nastane jen výji-
mečně ­ ve specializovaných buňkách nebo pouze za
zvláštních podmínek. Značná část z nich jsou prav-
děpodobně regulační geny a předpokládá se, že je
bude možno detegovat inzerční mutagenezí.
s
s
Na protější straně: a) Květy Arabidopsis thaliana mají čtyři kališní
lístky, čtyři korunní lístky, šest tyčinek a pestík složený ze dvou plo-
dolistů. Příklad mutace Arabidopsis thaliana indukované inzerční mu-
tagenezí. b) Květ s pestíkem utvářeným třemi plodolisty, které tvoří
pestík. Plodolisty často nesrůstají nebo jsou různým způsobem de-
formované, a přesto se z nich vyvíjejí plodné šešule. c) Květ s nad-
bytečným počtem tyčinek (sedm místo šesti).
Inzercí T-DNA byl v tomto případě zasažen a inaktivován gen SU-
PERMAN, který kóduje regulační protein, bránící tvorbě nadbyteč-
ných krevních orgánů. Zvětšeno 25×, snímky  T. Kocábek