Vědci z Purdue nahlédli do více než 450 milionů let evoluce sledováním funkce hormonální dráhy, která byla předána a kooptována novými druhy od doby, kdy se první rostliny dostaly na zem.
Dnes kvetoucí rostliny, známé jako krytosemenné rostliny, používají fytohormon kyseliny abscisové (ABA) k udržení semen v klidovém stavu, dokud nejsou připraveny ke klíčení, ak otevírání a zavírání průduchů, malých otvorů na listech používaných ke kontrole výměny plynů.
„Tento hormon je důležitý pro toleranci vůči suchu,“řekla Jody Banksová, profesorka botaniky a patologie rostlin Purdue. "Když jsou rostliny ve stresu z vody, hladiny ABA vystřelí nahoru a uzavřou průduchy, takže rostliny tak rychle neuvadnou."
Nebylo však jasné, jakou roli hrála ABA u kapradin a dalších lykofytů, které Banks studuje. Stejně jako mnoho jejích vrstevníků Banks předpokládala, že ABA bude také hrát roli ve funkci stomatu.
Když ale vyvinula řadu mutantních kapradin, které nedokázaly zpracovat ABA, zjistila, že není žádný rozdíl mezi jejími mutanty a divokými kapradinami, které byly stresované vodou.
Banky odložily výzkum na téměř dvě desetiletí, než se spojily s vědci z australské univerzity v Tasmánii a německé univerzity ve Würzburgu. Společně zjistili, že ABA hraje klíčovou roli při určování pohlaví kapradin pomocí mechanismu, který byl kooptován kvetoucími rostlinami, aby toleroval vysychání.
Po shodě genů Arabidopsis, modelové kvetoucí rostliny, a kapradiny Ceratopteris richardii našli vědci z University of Tasmania homologní gen kapradiny odpovědný za signalizaci ABA. Vědci z univerzity ve Würzburgu pak zjistili, že proteiny produkované při zapnutí signální dráhy ABA neinteragují s proteiny, které by otevíraly a zavíraly stomaty. Uvědomili si, že regulace uzavírání průduchů pomocí ABA byla nová pro krytosemenné rostliny, které se vyvinuly z kapradin asi před 150 miliony let.
ABA, zjistili, podporuje ženskost v kapradinách. Když je rostlina divokého typu vystavena působení ABA, rostlina se stane samičí. Když jsou dráhy ABA narušeny, jako u mutantů, které studoval Banks, rostliny se stanou samčími, dokonce i v přítomnosti ABA. Zjistili také, že ABA je spojena s dormancí spór u kapradin, stejně jako ABA je spojena s dormancí semen u krytosemenných rostlin.
"Podpora klidového stavu byla pravděpodobně původní funkcí ABA, když rostliny vystupovaly z vody na zem," řekl Banks. "Kdybyste žili ve vodě, tuto dormanci byste nepotřebovali. Ale na souši musíte mít klid, abyste přežili vysychání." Banks a její kolegové budou pokračovat ve studiu dalších drah ABA u lykofytů a kapradin, stejně jako hormonů, které kontrolují pohlaví rostlin.
