Stejně jako lidé a zvířata, i rostliny čelí výzvě klimatických změn . S oteplováním a sušším klimatem hledají rostliny způsoby, jak se těmto novým extrémním podmínkám přizpůsobit. Výzkum publikovaný v časopise Global Change Biology týmem z University of Liverpool a Syracuse University ve Spojených státech odhaluje, jak rostliny modifikují svou DNA, aby přežily v měnícím se prostředí.
Posledních 15 let vědci zkoumali, jak řada rostlinných druhů na louce poblíž Buxtonu ve Velké Británii reaguje na extrémní povětrnostní jevy, jako jsou silná sucha a vydatné deště . Výsledky byly překvapivé: tyto měnící se podmínky vyvolaly genetické změny v rostlinách, což je jev, který vědci nazvali „ evoluční záchrana “.
Dr. Raj Whitlock, profesor ekologie na Ústavu integrativní biologie Univerzity v Liverpoolu, zdůraznil, že skutečnost, že rostliny mohou vykazovat změny ve své genetické rozmanitosti v tak krátkém období, je ohromujícím objevem, vzhledem k tomu, že se obecně předpokládá, že rostliny potřebují mnohem více času na adaptaci na klimatické změny. To by mohlo vysvětlovat schopnost studovaných druhů prosperovat v náročných podmínkách prostředí. V této souvislosti je důležité pochopit, jak se rostliny adaptují na změnu klimatu.
Výzkum byl proveden v laboratoři Buxton Climate Change Impacts Laboratory (BCCIL), kde je klima experimentálně ovlivňováno od roku 1993 s cílem pozorovat, jak rostliny na takové změny reagují.
Navzdory fascinujícím zjištěním zůstává změna klimatu pro většinu rostlinných druhů na celém světě obrovskou výzvou . Všechny se musí přizpůsobit neustále se měnícímu klimatu. Vzhledem k tomu, že rostliny čelí rostoucím teplotám, slanosti, dlouhodobému suchu a dalším stresům, využívají řadu mechanismů k zajištění svého přežití, což je jev pozorovaný i v obzvláště zranitelných ekosystémech Středomoří.
Mezi mechanismy, které rostliny používají k adaptaci, patří modifikace růstu a metabolismu, regulace průduchů (pórů, které umožňují výměnu plynů a vody) a změny v expresi genů kódujících ochranné a antioxidační proteiny. Každý z těchto mechanismů má specifický vliv na životně důležité funkce rostliny a je klíčový pro její přežití v nepříznivých podmínkách.
Nedávno byly identifikovány cyklické DOF faktory (CDF) , skupina esenciálních transkripčních faktorů, které regulují reakce rostlin na různé abiotické stresové podmínky. Tyto faktory modulují základní aspekty, jako je doba květu a růst kořenů, a také tolerance k různým typům environmentálního stresu. Nedávný výzkum naznačuje, že funkce CDF jsou zachovány i u jiných druhů, včetně plodin agronomického zájmu. To je klíčové pro pochopení adaptace rostlin na změnu klimatu.
Adaptace na environmentální stres
Rostliny jsou vystaveny řadě environmentálních stresů, jejichž frekvence a intenzita se v důsledku klimatických změn zvýšily. Například sucho je jedním z faktorů, které nejvíce ovlivňují růst rostlin. Když jsou podmínky sucha silné, rostliny musí zavřít průduchy, aby snížily ztrátu vody, což následně omezuje jejich schopnost fotosyntézy.
Uzavírání průduchů však může být při vysokých teplotách škodlivé. Nedávná studie identifikovala molekulární mechanismus, který řídí otevírání a zavírání průduchů a pomáhá rostlinám vyvažovat transpiraci a zadržování vody. Tento signální systém je nezbytný pro rostliny čelící extrémním podmínkám, protože jim umožňuje rychle a efektivně reagovat na změny v jejich prostředí. Chcete-li se dozvědět více o tom, jak rostliny přežívají v nepříznivých podmínkách, můžete si přečíst náš článek o přežití pouštních rostlin.
Navíc, když rostliny zažívají stres, epigenetická paměť jim umožňuje zapamatovat si tyto podmínky a v budoucnu reagovat efektivněji. Tato paměť může být předána potomkům, což zvyšuje jejich šance na přežití v měnícím se prostředí. Nedávné studie ukázaly, že stromy si pamatují minulé vlny veder nebo sucha, což ovlivňuje jejich schopnost vyrovnat se s novými obdobími stresu.
Rostliny využívají různé biochemické a fyziologické mechanismy k udržení svého růstu a ochraně buněčné integrity před nepříznivými podmínkami. Tyto mechanismy jsou obvykle organizovány rozsáhlou sadou genů pro stresovou reakci a komplexními sítěmi transkripčních faktorů. Výzkum prokázal, že koncentrace rostlinných hormonů, jako je kyselina abscisová a kyselina salicylová, jsou zásadní pro regulaci těchto adaptivních reakcí, což umožňuje rostlinám reagovat v reálném čase na změny prostředí, které je ovlivňují.
Pochopení toho, jak se rostliny adaptují na změnu klimatu, je také nezbytné pro vývoj strategií, které zajistí jejich dlouhodobé přežití a zlepší zemědělskou produkci. Nové odrůdy plodin musí být odolnější vůči extrémním povětrnostním podmínkám, aby byla zajištěna budoucí potravinová bezpečnost, jak je popsáno v článku o ochranářském zemědělství jako postupu proti změně klimatu.
Adaptace rostlin se však neprojevuje izolovaně. Změna klimatu ovlivňuje ekosystémy jako celek, což má zase dopad na druhovou rozmanitost a odolnost. Proto je nezbytné zvážit kombinovaný dopad změny klimatu a lidské činnosti na biodiverzitu a na schopnost rostlin přizpůsobit se těmto novým výzvám.
Rostliny mají pozoruhodnou schopnost adaptace, ale rychlé změny klimatu a další faktory jsou trvalou hrozbou. Je nezbytné pokračovat ve výzkumu a pochopení toho, jak rostliny na tyto změny reagují a jak jim můžeme pomoci přizpůsobit se, nejen pro jejich přežití, ale také pro blaho naší planety.
