Pětiletou finanční podporu Evropské výzkumné rady (ERC) získal Filip Kolář z Přírodovědecké fakulty Univerzity Karlovy. Takzvaný juniorský ERC grant použije na zkoumání významu znásobování genetické informace (polyploidizace) u rostlin získal botanik Filip Kolář. Výsledky jeho práce mají napomoci pochopení mechanismů evoluce rostlin, využití mohou najít i ve šlechtitelství.
Změny ve struktuře genetické informace, která je základem pro život organismu, se uskutečňují prostřednictvím různě rozsáhlých mutací. “Mutantem” se může organismus stát na jedné straně výměnou jediného “písmenka” genetického kódu, na straně druhé namnožením textu celé genetické “knihovny”, tedy všech chromozomů v buněčném jádře naráz. V druhém případě jde o tzv. celogenomové mutace (“whole genome duplication - WGD), které vytvoří genom s větším počtem chromozomálních sad, tzv. polyploidní genom. Ukazuje se, že zejména v případě krytosemenných rostlin je takové zmnožení chromozomů situací spíše běžnou, než vzácnou. Jak ale vlastně celý proces tvorby celogenomových mutací funguje na molekulární úrovni? Prospívají polyploidní rostliny v novém či nepříznivém prostředí lépe? A konečně – jakým způsobem podmiňuje WGD vznik nových druhů a tedy proměny ve struktuře biodiverzity?
Všechny tyto otázky nejsou zajímavé pouze pro botaniky nebo biologické teoretiky. Důležité je totiž si připomenout, že k rostlinám s polyploidním genomem patří řada, dokonce většina domestikovaných rostlin včetně těch, které jsou zcela nezbytné pro výživu celého lidstva (pšenice, rýže, cukrová třtina, brambory, jahodník a řada dalších). “Člověk si kdysi nevědomky polyploidizaci ochočil k tomu, aby získal další, pro sebe využitelné plodiny,” vysvětluje Filip Kolář z PřF UK. Další skupinou, která pravděpodobně využívá pozitivní důsledky polyploidního genomu, jsou invazivní rostliny, jimž zdvojená zásobárna genetických variant rozšiřuje možností odpovědí na nové prostředí a tudíž lepší kolonizační schopnosti. A právě ekologie biologických invazí tvoří významnou část biologických výzkumů s významnými hospodářskými důsledky. “Navzdory této důležitosti se genomický výzkum polyploidům díky složitosti jejich genomů spíše vyhýbá a o evolučních procesech probíhajících v přirozených populacích nevíme téměř nic,” popisuje současný stav poznání Filip Kolář z katedry botaniky PřF UK.
Cílem projektu “Double Adapt”, který byl právě podpořen juniorským ERC grantem, je právě výzkum evolučního významu zdvojení genomu. Výzkum bude probíhat na vícenásobné hierarchii úrovní: genomů, jedinců, populací i celých druhů. K prozkoumání tak široké škály otázek je třeba využít jak precizní znalosti o ekologii a populační dynamice rostlin ve volné přírodě, tak kombinaci evolučních experimentů a nejnovějších přistupů v oblasti rostlinné genomiky. Pro testování všech vytyčených hypotéz si Filip Kolář vybral hned šest různých druhů rostlin, které mají jak diploidní, tak přirozené polyploidní jedince, a to ve volné přírodě. “Záměrně jsem do studie vybral ty druhy, které mají malý genom a všechny se v různém stupni ploidie vyskytují v regionu střední Evropy. Představují tak srovnatelné „přírodní laboratoře“ umožňující nám zkoumat důsledky této mutace v přirozených podmínkách.” popisuje Kolář. Data získaná z divokých populací budou srovnávána s těmi, která tým získá z rostlinných mutantů, které si sami připraví a namnoží v laboratorních podmínkách.
Stránky skupiny Filipa Koláře na PřF UK: https://botany.natur.cuni.cz/ecolgen/