Oficiální časopis Akademie věd ČR

 


Z monitoringu tisku

 

Akademický bulletin 2010–2015

Plakat_obalky_web.jpg



Stopy AB v jiných titulech

Stopa AB v dalších médiích a knižních titulech

Abicko  > archiv  > 1999  > březen  > obsah

Proč kvetou rostliny

To dobře ví doc. Ing. Jan Krekule, DrSc., z Ústavu experimentální botaniky AV ČR. Více než třicet let se věnuje studiu fyziologických základů kvetení rostlin, dvacet osm let přednášel na Přírodovědecké fakultě UK fyziologii růstu a vývoje rostlin, je uznávaný popularizátor svého oboru. Je také spoluautorem a editorem rozsáhlé práce Fyziologie rostlin, která nedávno vyšla v Academii Praha. Tato kniha je zejména vysokoškolskou učebnicí, ale slouží i široké odborné veřejnosti jako výpověď o širokém vědním oboru, kterým je fyziologie rostlin.

Pane docente, jak v této souvislosti hodnotíte tradice fyziologie rostlin u nás i její současnou domácí úroveň ? Došlo v této vědní disciplině k nějakým významnějším názorovým posunům, a jak to všechno reflektuje vaše kniha?

To je hned několik souvisejících otázek. Nejsnadněji se mluví o tradicích. Praha je v jistém slova smyslu kolébkou rostlinné fyziologie. Tady v roce 1857 habilitoval na Karlo-Ferdinandnově univerzitě vratislavský rodák, Němec Julius Sachs v oboru rostlinná fyziologie. Do té doby takový obor neexistoval. Sachse do Prahy pozval Jan Evangelista Purkyně, který se habilitoval ve fyziologii (bez těch rostlin ovšem) na univerzitě ve Vratislavi, jako jeden z prvních fyziologů. Podstatná snad není ani samotná priorita, ale skutečnost, že Sachs je pokládán za zakladatele oboru. Shrnul uceleně fyziologický výklad životních funkcí rostlin v dodnes používané podobě. To již během dalšího pobytu v Německu. Praha ale znamenala start experimentální práce. Skromné podmínky domácké laboratoře poskytly objevné výsledky i originální metodické postupy. Některé z nich - vodní, hydroponická kultura rostlin či histochemický důkaz škrobu - zůstaly na repertoáru dodnes. To bylo ale preludium. Natrvalo zakotvila rostlinná fyziologie v českých zemích až osobností profesora Němce. Je tomu sto let, co se habilitoval a byl jmenován ředitelem Ústavu pro anatomii a fyziologii rostlin. Ten se nachází ve 2. patře budovy ve Viničné 5 dodnes. Je to nejstarší pracoviště rostlinné fyziologie u nás. Vidíte, ty kořeny sahají opravdu daleko nazpět.. Základní rozšíření badatelské základny fyziologie rostlin představuje vznik Československé akademie věd v roce 1952. Společně s univerzitami v Praze a Brně a Vysokou školou zemědělskou v Brně tak vstoupila do života početná profesní obec s multidisciplinárním profilem. v hrubých rysech zůstal ten profil zachován dodnes a reflektuje jej i naše kniha Je snad příznačné, že zástupci těchto hlavních badatelských center se sešli jako autoři uváděné knihy.

Jak Fyziologie rostlin zachycuje současné trendy, a čím se liší od standardních učebnic?

Nejprve obecně. Základní vymezení rostlinné fyziologie jako výkladu životních funkcí vázaných na struktury rostlinného organizmu zůstalo zachováno. Náplň doznala výrazných změn. Zjednodušeně je lze popsat jako posun od popisného biochemického pohledu k pohledu molekulárně biologickému na buněčné úrovni. A také zdůraznění exaktních kvantitativních vztahů a jednoduchých matematických modelů. Vynechali jsme tedy ve starších učebnicích běžně se vyskytující kapitoly biochemie rostlin, jež ve schematické podobě pojednávají o pochodech spojených se vznikem stavebních a zásobních látek rostliny, se získáváním energie. A teď nové paradigma rostlinné fyziologie. Všechny funkce rostlin mohou být nadále vysvětlovány nejen postupy "klasické" fyziologie v hierarchické posloupnosti od vyšších strukturálních jednotek k molekulárním mechanizmům, ale i v opačném směru, od genové aktivity ke konečným projevům. Oba směry jsou komplementární, jakkoli bohužel často vystupující autonomně. Potřebnou integraci molekulárně biologických poznatků a přístupů do jednotlivých kapitol se nám vždy nepodařilo zajistit, a tak byla jako východisko z nouze přidána samostatná kapitola o genetické podmíněnosti fyziologických procesů. Též daň tomu, že tyto směry byly u nás rozvíjeny se zpožděním. O tom, že kniha vzešla z domácí půdy, svědčí třeba zařazení rozsáhlé kapitoly Celistvost rostliny, stále živý odkaz školy experimentální morfologie brněnského profesora Dostála či detailní pohled na regulační úlohu fytohormonů v projevech růstu a morfogeneze, odrážející tradiční zaměření laboratoří Ústavu experimentální botaniky AV ČR.

Dá se tedy mluvit o české škole rostlinné fyziologie?

Jednoznačně ano. Nejstarší, možno říci tradiční, je škola brněnská, která se vytvořila kolem již zmíněného profesora Dostála na bývalé Vysoké škole zemědělské a týká se celistvého chápání rostlin. Profesor Dostál jako první v plném kontextu a souvislostech formuloval v oboru fyziologie rostlin teorii, že jednotlivé orgány rostliny spolu komunikují a koordinují charakter svého růstu a vývoje. Signálem komunikace jsou většinou rostlinné hormony. Pražská škola studia rostlinných hormonů je zase spojena se jménem docenta Kutáčka. Tato koncepce se věnovala zejména dvěma hormonům - auxinům a cytokininům a návazně funkcím, které jsou těmito hormony regulovány, to jsou funkce růstové a vývojové. To se týká třeba zakořeňování, přechodů ke kvetení, regenerace rostlin atd. Tato škola je dnes spojena se jmény Macháčkové, Strnada a Kamínka. Ukázalo se, že jedním z nejpoužívanějších vektorů transgenoze u rostlin je plazmid Agrobacterium tumefaciens, a ten obsahuje geny kódující uvedené hormony. Tato výjimečná okolnost způsobila, že molekulárně biologický přístup byl relativně brzo zapojen do hormonologických bádání. Mluvíme tedy o české hormonologické škole. Za důležité považuji to, že se tato škola i v "socialistickém období" snažila udržovat styk se zahraničními pracovišti. k tomu sloužila mimo jiné mezinárodní liblická sympozia o fytohormonech. Výrazně se profilovala ještě jedna badatelská škola vytvářená kolem osobnosti Ivana Šetlíka, a to bylo studium fotosyntézy. Charakteristická byla tím, že kladla důraz na metodickou vyspělost, to znamená: výsledky jsou hodnověrné tehdy, když jich dosahujeme obecně uznávanými metodami. Tím škola výrazně přispěla již v 60.letech ke zvýšení metodické úrovně české fyziologie. Češi dokonce psali světově uznávané metodické monografie, vzpomeňme v této souvislosti jmen kolegů Čatského, Šestáka či Slavíka, a žáci této školy jsou dones významní rostlinní fyziologové. Vývoj se ale nezastavil. Dnes jsou na vynikající světové úrovni například práce vznikající na olomouckém pracovišti Ústavu experimentální botaniky AV ČR pod vedením Jaroslava Doležela. Předmětem výzkumu je mimo jiné chromozomální mapování.

O české škole se mluví i v souvislosti s vaším jedinečným modelem využívajícím rostliny rodu Chenopodium. Můžete to přiblížit?

To všechno začalo vlastně jako nezbytnost najít méně náročný model individuálního vývoje než jsou pšenice. Ty jsou vývojově pomalé a technicky velmi náročné na kultivaci v kontrolovaných podmínkách. Chenopodium rubrum, merlík červený, jinak běžný plevel, měl místo těchto nedostatků jen přednosti. Kratičký vegetační cyklus, vysokou citlivost ke krátkému dni, který vyvolává kvetení a malé rozměry klíčních rostlin. Tak se z něj stal nakonec univerzální model pro studium klíčové etapy v životě bylin - přechodu do reproduktivní fáze a s ním spojené tvorby květních orgánů. Předmět našich více než třicetiletých studií. Je třeba ale podotknout, že zvláštnosti merlíku nejsou náš objev. My jsme jej přejali od profesora Cumminga z Kanady a náležitě "ochočili" pro laboratorní využití.

Z hlediska obecného pohledu na obor, můžete říci, jakou úlohu má či může sehrát rostlinná fyziologie v nadcházejícím tisíciletí?

To je velmi závažná otázka. Setkání fyziologie rostlin se společenskými implikacemi. v téměř nepřípustné zkratce: na jedné straně pokračování demografické exploze, byť se snižující se tendencí přírůstku. Od roku 1975 se počet lidstva zvyšuje o jednu miliardu za 11 či 12 let (mezi rokem 1827 a 1927 to trvalo celých sto let). Prakticky všechny projekce se shodují v tom, že v letech 2040 - 2050 dosáhne lidstvo deseti miliard. Optimisté se pohybují na té horní, pesimisté na té dolní hranici intervalu. Jen něco přes miliardu obyvatel bude ze zemí v současnosti hospodářsky vyspělých. Primární produkce rostlinná, především obiloviny, bude v 85% odpovídat za výživu lidského mraveniště. v tom procentuálním zbytku nakrmí rostliny nejdříve zvířata, a ty pak člověka. A další významná okolnost: od počátku šedesátých let se zastavilo prakticky zvyšování zemědělské produkce nárůstem plochy orné půdy. Roční, téměř dvouprocentní přírůstky, jsou spojeny v 90% se zvyšováním výnosů. Pro výživu dnešních šesti miliard postačí současný průměrný světový výnos zrnin 30 tun na hektar. Pro deset miliard je zapotřebí výnosu 50 tun na hektar. A teď ten problém pro fyziology. U řady plodin jsme se přiblížili na hranice jejich výnosového potenciálu. To jsou i limity pro invenci šlechtitelů. Bude zapotřebí zásadně změnit charakteristiku současných plodin či najít technologie umožňující v rámci vegetační sezóny, tam kde je to klimaticky možné, větší počet sklizní. Školní úloha pro genové manipulace. Cíl: zvýšení efektivity fotosyntézy, zvýšení alokace asimilátů do orgánů, jež jsou předmětem sklizně, změna vývojové charakteristiky plodiny a zvýšení její dietetické hodnoty. v současné době je nejdůležitější především firemní vývoj transgenních rostlin odolných vůči škůdcům a patogenům, či limitujícím podmínkám prostředí - suchu a mrazu. Ve vyvinutých zemích není dostatečná motivace pro zvyšování výnosů. Ty dosavadní bohatě dostačují Narůstají neprodejné zásoby sklizených plodin, jejich cena klesá. Přebytek a nedostatek jsou na zemi rozděleny velmi asymetricky. Tento gradient se v blízké budoucnosti ještě dramaticky zvýší. Okolnost, jejíž řešení již nepřísluší rostlinné fyziologii.

Vraťme se tedy od globálních problémů k lidem, kteří s rostlinami experimentují. Důležitá je jistě otázka výchovy a existenčního zajištění vědeckého dorostu. Co v tomto ohledu říká ohlédnutí na sám počátek vaší více než čtyřicetileté vědecké kariéry?

Odpovědět "všechno je jinak" by bylo příliš zjednodušené. Nabízí se několik srovnání. Začínali jsme většinou na zelené louce, v nově založených ústavech ČSAV. k dispozici bylo nepřeberné množství volných tematických claimů. Na druhé straně byl nedostatek učitelů, ale existovaly vědecké vzory - Osobnosti. Tak jsem se setkal s profesorem Němcem. Ten jako můj aspirantský školitel měl jen málo co společného s tématem, které jsem si vybral. Zajímalo jeho zvídavost biologa jako dosud neřešený problém. Poučování se týkalo etiky vědecké práce či metodické přípravy. Dnes připomíná příchod vědeckého adepta na pracoviště pobyt tovaryše v mistrovské dílně. Zvláštní otázkou byla korekce nastoupeného zaměření. Opakované pětiletky Státního plánu základního výzkumu nabízely téměř bezbřehý prostor libovolného kurzu.. Výhoda dlouhodobého směřování byla kompenzována akutním nebezpečím ztráty kritérií kvality, degenerací, vytvářením diaspor. s tím souvisela i obtížnost zahraničních styků. Conditio sine qua non. Ve fyziologii rostlin sehrálo pozitivní úlohu již koncem padesátých let založení vlastních mezinárodních časopisů - Photosynthetica a Biologia Plantarum. Groteskní situace vznikaly při výjezdu do zahraničí. Třeba návštěva Jagelonské univerzity v Krakově byla maskována jako lyžařský výlet do Zakopaného v rámci malého pohraničního styku. Samostatnou kapitolou byla péče a čas věnovaný výrobě laboratorních přístrojů. Nostalgická vzpomínka na spolupráci s báječnými, vynalézavými řemeslníky i zážitek překvapivě uspokojivých výsledků. Mikrorespirometr, klimaboxy. Dnes kousky do technického skanzenu., kdysi berličky, s jejichž pomocí jsme vstupovali do světa. Pro mladou generaci již jenom vyprávění pamětníků.

Hodilo by se mluvit o penězích, o existenčním zajištění. Vyhnu se tomu. Je to nepřenosná zkušenost do současnosti. Ta se teprve pomalu dostává k propojování hodnotové orientace se sociální stratifikací. Že to bude dlouho trvat, není bohužel dostatečná útěcha ani perspektiva vědeckého dorostu.

Děkuji za rozhovor.
Jaroslav Němeček