Cukry jsou širokou skupinou organických sloučenin tvořených v základní formě uhlíkem, vodíkem a kyslíkem. Nejběžnějšími cukry rostlinného původu jsou glukóza („hroznový cukr“), fruktóza („ovocný cukr“) či sacharóza („řepný či třtinový cukr“, vzniká spojením molekul glukózy a fruktózy).

Jak cukry vznikají a k čemu v rostlinách slouží

V rostlinách se cukry tvoří procesem zvaným fotosyntéza z oxidu uhličitého a vody a při tom jako důležitý vedlejší produkt vzniká kyslík (uvolňovaný z molekul vody). Vytvořené cukry mohou být rostlinnými buňkami využívány pro řadu různých funkcí. Cukry jsou základní surovinou pro tvorbu prakticky všech složek rostlinného těla, jsou využívány jako hlavní zdroj energie pro všechny buněčné procesy. Cukry či z nich vytvořené polysacharidy jsou pro rostliny i hlavní zásobárnou energie a uhlíku [1].

Zásobní funkce je zvláště významná pro semena či hlízy (např. brambory). Rostliny, které z nich vyrůstají, jsou totiž až do vytvoření vlastních listů s funkčním fotosyntetickým aparátem odkázané na zásoby, které do těchto rozmnožovacích útvarů vložila mateřská rostlina. Podobně to funguje u víceletých rostlin rostoucích v oblastech s obdobím vegetačního klidu, kdy rostliny často ztrácí listy a pro jejich opětovné vytvoření na začátku další sezóny potřebují velké množství energie a uhlíku, jež jsou uložené v zásobních orgánech (kořenech, hlízách či třeba bulvě řepy). Až poté se opět stanou energeticky soběstačnými [2].

Kromě již zmíněných funkcí (a řady dalších) hrají sladké cukry důležitou roli také ve vztazích mezi rostlinami a živočichy – do květů rostliny lákají opylovače uvolňováním nektaru (cukerného roztoku) a vysoké množství cukrů v některých plodech zvyšuje jejich chutnost pro živočichy, kteří pomáhají rostlině šířit semena, jež jsou v plodech ukrytá.

Brambory a mráz

Jak je to s cukry a mrazem v případech uvedených v položeném dotazu? Přestože se to nezdá, mezi pozorovanými jevy je jen slabá souvislost. Bramborové hlízy mají přirozeně nízký obsah cukrů a vysoký obsah polysacharidu škrobu, který slouží jako zdroj energie a uhlíku pro velmi rychlý růst rostlin v další vegetační sezóně. Samotný škrob, přestože je složený z až stotisíců molekul sladké glukózy, sladký není.

Když jsou brambory skladovány při teplotách blízkých nule (či se dokonce nechají mírně zmrznout), tak dochází k přirozenému rozkladu škrobu na jednoduché cukry (především glukózu), které se při nízké teplotě hromadí v hlízách, a proto brambory sládnou. Zvýšením obsahu cukrů se zvyšuje odolnost hlíz proti mrazovému poškození [3] (koncentrovanější roztoky obsahující více dané látky mrznou při nižší teplotě, čehož se využívá i v zimě při solení chodníků – chodníky bychom tedy mohli i „cukrovat“). Je dobré vědět, že když zesládlé brambory necháme několik týdnů při vyšší teplotě (cca 8 °C a více), tak hlízy postupně nahromaděné cukry spotřebují (prodýchají) a brambory přestanou být sladké.

Cukrová řepa

V případě cukrové řepy není v bulvách skladován škrob, ale přímo sacharóza, která u této dvouleté rostliny opět slouží jako zásobárna energie pro rychlé obnovení růstu po zimním období a pro následné vytvoření květenství a semen v druhém roce života (toho se ale většina jedinců rostoucích na polích nedožije, protože po první sezoně skončí v cukrovaru). Řepa se na polích nechává až do mrazů z mnoha důvodů. Až do mrazů může totiž řepa fotosyntetizovat a vytvářet další cukry, a zvyšovat tak výnos. Ke konci vegetačního období se zkracujícím se dnem navíc rostliny přestávají „investovat“ cukry do dalšího růstu listů a namísto toho zvyšují množství sacharózy v bulvě, aby tím zvýšily její odolnost vůči mrazu [4]. Krom toho je pro zemědělce řepa na poli nejlepší způsob skladování (pokud ji samozřejmě něco v mezičase nesežere).

Hrozny

V případě révy slouží cukry v bobulích pro přilákání různých druhů ptáků a savců, kteří pak roznáší tvrdá nestravitelná semena po okolí (cukry se v plodech hromadí, až když jsou semena zralá, aby se předešlo „předčasné sklizni“, protože pak by investice do tvorby plodů byla ztracená). Množství cukru (v případě révy především glukózy), který je přítomen v bobulích, se po sklizni už dále nezvyšuje, ale uložením hroznů na slámu dochází k jejich vysoušení, čímž se v bobulích zvyšuje koncentrace cukrů (cukernatost). Po zkvašení révového moštu proto ve slámovém vínu zůstává vysoký obsah zbytkového cukru. Kromě zakoncentrování dochází při dlouhém skladování hroznů na slámě i k dalším metabolickým procesům zodpovědným za specifickou chuť a vůni slámového vína (viz sekce Další čtení).

Závěr

Pro všechny tři případy uvedené v položeném dotazu je tedy společné, že dochází ke zvyšování množství či koncentrace cukrů v rostlinných pletivech, ale mechanismus, jakým k tomu dochází, se případ od případu liší.

Pro Zeptej se vědce odpovídal Lukáš