Rostlinná věda je označení pro řadu výzkumů a vědeckých studií, které zkoumají přibližně 410 000 druhů suchozemských rostlin vyskytujících se na Zemi.

Rostlinná věda zahrnuje “botaniku” z řeckého slova βοτάνη (botanē), které znamená pastva nebo krmivo, protože zahrnuje pozorování růstu a vlastností rostlin a zkoumání vztahů mezi rostlinami a jejich prostředím. Je to však také mnohem, mnohem víc…

Obrovská rozmanitost výzkumu, který se skrývá pod souhrnným pojmem “věda o rostlinách”, je v Centru Johna Innese dobře zastoupena.

Například laboratoř profesora Enrica Coena studuje, jak se malé skupiny buněk v mikroskopických pupenech mění v rozmanité tvary květů a listů, které vidíme všude kolem nás.

Skupina profesora Raye Dixona se zase zaměřuje na to, jak rostliny reagují na signály prostředí na molekulární úrovni, a snaží se pochopit proces biologické fixace dusíku u bakterií a jeho regulaci.

Biochemie a primární metabolismus rostlin, včetně jimi vytvářených chemických látek a molekul, a interakce rostlin se škůdci a chorobami, to vše jsou důležité oblasti výzkumu.

Profesorka Sarah O’Connor publikovala rozsáhlou práci o biosyntéze složitých chemických látek rostlinami, které lze v laboratoři velmi obtížně vyrobit. Potenciál využití rostlin jako továren by tak mohl být velmi cenný. Koneckonců rostliny již vynikají ve výrobě složitých chemických látek, například madagaskarský periwinkle produkuje vinblastin a vinkristin, které se používají jako léky proti rakovině. Tyto molekuly není možné vyrobit v běžné laboratoři, ale v budoucnu by mohlo být možné využít sílu rostlin k rychlejší a levnější výrobě těchto životně důležitých léků.

Tradičně “botanika” zahrnovala také studium hub a řas, které jsou i nadále předmětem výzkumu v John Innes Centre.

Laboratoř profesora Barrieho Wilkinsona se například zabývá výzkumem objevování a biosyntézy mikrobiálních přírodních produktů, včetně produktů produkovaných bakteriemi a houbami, které jsou významným zdrojem léčiv pro léčbu život ohrožujících chorob.

Jako doplněk k tomu Dr. Martin Rezjek pracuje na levné, bezpečné a účinné metodě, jak se vypořádat se škodlivým rozkvětem řas.

Genetika rostlin

V 21. století se stále více rostlinných vědců snaží porozumět genetice rostlin.

U mnoha druhů byly sekvenovány celé genomy a data byla sdílena a využita k pochopení toho, jak genetika plodin může umožnit vývoj nových odrůd, které jsou odolnější vůči klimatickým změnám nebo výživnější pro lidskou spotřebu.

První rostlinou, u níž byl zmapován celý genom, byl “nepříliš pokorný plevel”, “modelová rostlina”, Arabidopsis thaliana (řeřicha bílá). K tomu an Toho dosáhl mezinárodní výzkumný tým více než 200 vědců z 35 laboratoří. Náš profesor Mike Bevan dohlížel na koordinaci sekvenování chromozomu 4.

V Centru Johna Innese usilujeme o lepší pochopení genetiky a biologie rostlin a o využití biodiverzity rostlin ke zvýšení výkonnosti plodin udržitelným způsobem,.

V roce 2018 se nám ve spolupráci s kolegy z Earlham Institute, The Sainsbury Laboratory a European Bioinformatics Institute podařilo zveřejnit dosud nejpřesnější a nejúplnější analýzy sekvence DNA notoricky známého složitého genomu pšenice.

Mezitím Dr. Judith Irwin ve spolupráci s Dame Professor Caroline Dean převedla naše znalosti o tom, jak rostliny kontrolují a regulují dobu kvetení, ze základního výzkumu s využitím Arabidopsis, aby umožnila kontrolu kvetení u rostliny brokolice a využila tyto znalosti k vývoji nové, rychle rostoucí brokolice.

Genetické technologie

Genetické modifikace a editace genů jsou techniky používané vědci zabývajícími se rostlinami ke změně vlastností nebo znaků rostlin pomocí změny jejich DNA.

Tyto technologie mohou potlačit projev škodlivých vlastností nebo zavést nové vlastnosti, které jsou prospěšné, a pracují na stejných cílech jako tradiční šlechtění rostlin, ale kontrolovanějším a rychlejším způsobem.

Jsme závislí na rostlinách jako na zdrojích potravy, a to znamená, že změny životního prostředí, včetně změny klimatu, mají pro lidstvo závažné důsledky.

Poznání a zachování biologické rozmanitosti rostlin jsou klíčové pro ochranu našich potravinových zdrojů a pro záchranu ikonických druhů, jako je jasan ztepilý (Fraxinus excelsior).

Poznání vlivu životního prostředí na rostliny a jejich geny a práce na návrhu budoucí pšenice jsou hlavními tématy dvou strategických programů Centra Johna Innese.

Věda o rostlinách v Centru Johna Innese

Naše vlastní historie vědy o rostlinách sahá až do počátku 20. století a smrti londýnského developera a filantropa Johna Innese (1829-1904).

Innesova závěť nařizovala, aby většina jeho jmění byla použita na založení školy pro výuku zahradnictví nebo místního muzea a umělecké galerie.

Pro rozhodnutí o osudu dědictví byla založena charitativní organizace John Innes Charity (nyní se nazývá John Innes Foundation). Po svém vzniku vedla charita zdlouhavá jednání s radou pro zemědělství, radou pro vzdělávání a komisaři charity, kteří nakonec souhlasili se zřízením nového ústavu.

Zahradnický institut Johna Innese měl být školou pro pokročilé vzdělávání zahradníků, výzkumnou stanicí pro šlechtění ovoce a institucí pro “zahradnické pokusy a výzkum s důrazem na genetiku rostlin”.

O více než 100 let později je Centrum Johna Innese mezinárodně uznávaným světovým lídrem v oblasti genetiky, mikrobiologického výzkumu a rostlinných věd.