Botanici našli výjimečný jinan. Může znovu nastartovat evoluci druhu

Jinan dvoulaločný je populární okrasný strom a poslední zástupce (živoucí fosílie) vývojové větve rostlin, která byla na Zemi hojná v období druhohor. Náhoda přivedla botaniky z Masarykovy univerzity možná k tomu, jak evoluci této fosilní skupiny rostlin znovu nastartovat.

Před dvěma lety si v Botanické zahradě Přírodovědecké fakulty MU vybrali devět semenáčků jinanu dvoulaločného pro pokusy s vlivem klimatu na růst rostlin. Zcela náhodou pak přišli na to, že jeden z nich se od svých druhů liší. Má totiž zdvojnásobený genom, což je u těchto rostlin zcela výjimečné a brněnský jinan je jediný na světě, u kterého se na tuto mutaci zatím přišlo.

Zpočátku však jen vědcům zkomplikoval práci. „Měli jsme po třech semenáčcích ve třech sklenících se simulací různých klimatických období a měřit velikost genomu jsme chtěli v podstatě navíc. Hned první měřený jinan měl ale odlišné výsledky, než jsme čekali, což nám tak trochu pokazilo celý experiment, protože rostlina tak není srovnatelná s ostatními,“ popsal prvotní pocity vedoucí výzkumu Petr Šmarda.

Nestandardní semenáček mu vrtal hlavou další měsíce. „Jednou večer jsem se díval na dokument o britské historii, který připomínal i Alexandra Fleminga a jeho náhodný objev penicilinu. Jemu v podstatě zplesnivěla miska s preparátem, kterou by asi normálně vyhodil jako nezdařený pokus. To mě připomnělo znovu prozkoumat i náš jinan, který se také do experimentu nehodil, ale ve skutečnost to vlastně mohla být skvělá věc,“ přiblížil další kroky významného objevu Šmarda z ústavu botaniky a zoologie.

Botanici pak ověřili, že rostlina je takzvaný tetraploid, má tedy místo obvyklých dvou sad chromozomů sady čtyři.

„Znásobenou genetickou informaci má poměrně běžně většina kvetoucích (krytosemenných) rostlin. U nahosemenných rostlin je to ale vzácnost a známé je to kromě chvojníků (Ephedra) už jen u čtyř z více než 600 existujících druhů jehličnanů. U jinanů a jim příbuzných cykasů však takový případ zatím nebyl zaznamenaný,“ uvedl botanik.

U jinanu a cykasů dokonce nejsou po podobném jevu patrné stopy ani při detailní analýze jejich genomu, která umožňuje detekovat znásobení genomu stovky milionů let do minulosti.

Podle něj možná přispělo ke vzniku zatím ojedinělého tetraploida místní, pro jinan možná netypické počasí. Plody jinanu totiž dozrávají na podzim a to až v době, kdy už spadly na zem. Až tam dochází k jejich oplodnění a přízemní mrazíky mohly způsobit, že při vzniku zárodku se přeskočila jedna fáze buněčného dělení.

„Můžeme tak být na prahu nové evoluční linie. Pokud se najde další tetraploidní jinan a bude opačného pohlaví, mohou vzniknout jejich potomci a tím vlastně i zcela nový druh. Případně může tato takzvaná polyploidizace vést k tomu, že se z dvoudomé rostliny, která má samčí a samičí jedince, stane rostlina jednodomá, která může plodit potomky sama,“ nastiňuje možné scénáře Šmarda.

Využití v zemědělství?
Všechno ale také může skončit tím, že jinan z botanické zahrady bude jen osamělou kuriozitou. Přesto má pro vědu velký význam. Podle Šmardy usilují čínští vědci o vytvoření tetraploidních jinanů neúspěšně už několik let.

„Rostliny se znásobenými chromozomy jsou často větší, větší genom potřebuje větší jádro a tedy i buňku. Většina kulturních plodin jako pšenice, kukuřice nebo brambory jsou polyploidi, což se pozitivně odráží na jejich větších výnosech. To by mohlo platit i pro jinan, který by v této podobě mohl dávat více účinných látek, využívaných celosvětově v doplňcích stravy k posílení paměti a kognitivních funkcí,“ uvedl botanik.

I to je však otázka. Podle něj se polyploidi u jehličnanů přirozeně nevyskytují proto, že je větší genom pro tyto rostliny nevýhodný. „Polyploidní rostliny mají například větší průduchy, což klade větší nároky na vodní režim a rozvod živin. Větší buňky také nemusejí mít vhodné vlastnosti důležité třeba pro růst dřevní hmoty,“ domnívá se Šmarda.

Zda se třeba nedostatečný růst projeví i u jedinečného brněnského jinanu není jisté. „Vyvíjí se zatím stejně jako ty ostatní, ale už teď jsou patrné například rozdíly v listech, které má na koncích víc roztřepené. Uvidíme, jak bude jeho růst pokračovat, a jestli se bude třeba schopen rozmnožovat, to se dozvíme až za dalších 15 až 20 let,“ podotkl botanik.

Roubováním ke klonům
Odborníci by chtěli zachovat genom tohoto konkrétního stromu pomocí roubování. Tím se vytvoří jeho klony se stejnou genetickou informací, podobně jako se to dělá v případě množení odrůd ovocných a okrasných stromů. Pokud by se ale měl rozmnožovat semeny, musel by mít partnera opačného pohlaví rostoucího dostatečně blízko, aby mohlo dojít k opylení. A to nechtějí botanici ponechat čistě náhodě.

„Když už se v botanické zahradě tento tetraploid jednou vyskytl, může tam vzniknout zase. Na podzim jsme proto posbírali semena, která se z tamních samic jinanů urodila a teď máme na 3500 semenáčků, mezi nimiž budeme hledat potenciálního partnera pro náš stromek, tedy dalšího tetraploida,“ dodal Šmarda.

Masarykova univerzita | Masaryk university