Přečtení zabijáci rostlin

Obě plísně mají nezvykle vysoký počet genů. Zvláště bohatou genovou výbavu mají k dispozici pro zdolání obrany svých nedobrovolných rostlinných hostitelů. Vědci doufají, že jim nové poznatky o dědičné informaci škodlivých plísní pomohou při vývoji nových, účinnějších postřiků a při šlechtění rostlin, které budou odolnější k plísňovým chorobám.

Ve čtyřicátých letech 19. století prožilo Irsko jednu z největších katastrof ve svých pohnutých dějinách. Milion lidí tehdy zemřel hladem a přinejmenším stejné množství Irů donutil hladomor opustit "zelený ostrov" a hledat útočiště za Atlantikem. Příčinou hladomoru byla neúroda brambor vyvolaná plísní druhu Phytophthora infestans. Obyvatelé Irska byli existenčně závislí na úrodě z bramborových polí, a když rostliny opakovaně několik let po sobě zničila plíseň, nebylo na celém ostrově co jíst. Mnozí odborníci se obávají, že půldruhého století stará tragedie se může prakticky kdykoli opakovat. I dnes jsou v některých zemích lidé odkázání na rodu brambor jako na jediný zdroj obživy. A i dnes představuje plíseň Phytophthora infestans pro bramborová pole vážnou hrozbu.

Phytophtora znamená v řečtině "ničitel rostlin". Mnohé ze sedmdesáti druhů plísní z tohoto rodu dělají svému jménu pochybnou čest. Najdeme mezi nimi původce choroby sóji Phytophtora sojae, který ročně napáchá škody na úrodě ve výši 1 až 2 miliard dolarů. K čelním představitelům "ničitelů rostlin" patří i zabiják dubů Phytophtora ramorum, který v USA zahubil asi milion stromů. Právě tyto dvě plísně stojí od roku 2002 v popředí zájmu genetiků vedených manželi Booreovými z Joint Genome Institute v kalifornském Walnut Creeku. Nedávno zveřejnili výsledky čtení DNA obou plísní na stránkách vědeckého časopisu Science. Možná se tak otevřela cesta pro boj s jedněmi z nejváženějších původců chorob rostlin.

Plísně, které napadají rostliny, mají obvykle 10 až 20 tisíc genů. Phytophtora ramorum má 15 743 genů a Phytophtora sojae ještě více 19 027. Jen pro srovnání - pán všeho tvorstva člověk má v dědičné informaci uloženo asi 23 tisíc genů. K čemu potřebuje poměrně jednoduchý organismus, jako je plíseň, tak bohatou genetickou výbavu? Značné množství genů využívá k útoku na své rostlinné oběti. Vyrábí s jejich pomocí toxiny a enzymy, jimiž narušuje pletiva napadené rostliny. Genetické analýzy prokázaly, že nejrychlejším tempem se vyvíjely u obou plísní geny pro bílkoviny, které plíseň sama pro sebe nepotřebuje a vylučuje je do svého okolí. Phytophtora sojae má takových genů 1464.

Pozoruhodná je také kolekce zhruba 350 genů, které nápadně připomínají tzv. avirulentní geny bakterií. Ty slouží původcům rostlinných chorob k potlačení obranné reakce napadené rostliny. Kolekce nevirulentních genů plísní je nebývale bohatá. Bakterie obvykle vystačí s dvaceti až třiceti geny z této rodiny.

"Přečtené" plísně nejsou jedinými zástupci rodu Phytophtora, kteří se ocitli v centru pozornosti genetiků. V červenci 2006 ohlásili američtí genetici z Broad Institute, že jsou vpůli čtení genomu plísně bramborové. DNA choroby způsobující pěstitelům brambor ročně škody ve výši 5 miliard dolarů představuje pro čtení velmi tvrdý oříšek. Kromě jiného je podstatně rozsáhlejší než dědičná informace jejích sójových a dubových příbuzných.

Vědci doufají, že jim nové informace o genech plísní z rodu "zabijáků rostlin" napomohou při ochraně rostlin. Na jedné straně se budou snažit vyvinout nové prostředky pro chemické postřiky. Na druhé straně budou mít snazší cestu ke šlechtění odolnějších odrůd. Poznatky z výzkumu DNA tří zástupců rodu Phytophtora by mohly pomoci při boji s dalšími plísněmi z této skupiny. Patří k nim původci plísňových chorob napadajících například jahodníky, papáju, ananas nebo kokosovou palmu.

První praktické uplatnění poznatků o genech plísní Phytophtora na sebe nedalo dlouho čekat. Studium variability některých genů plísně Phytophtora ramorum prokázalo, že v lesních školkách je populace plísně podstatně pestřejší než populace plísní řádící na dubech v lesních porostech. Tento výsledek potvrdil podezření, že lesní školky patří k semeništím této choroby. Přečtení genomu "dubové plísně" Phytophtora ramorum a "sojové plísně" Phytophtora sojae odhalilo i evoluční kořeny těchto organismů. Plísně patří do příbuzenstva hnědých řas a rozsivek. Všechny tyto dnes tak odlišné organismy sdílejí společného předka, který žil na Zemi před 1,3 miliardou roků a energii získával fotosyntézou. Phytophora se schopnosti fotosyntézy zbavila poté, co se přizpůsobila parazitickému způsobu života. Fotosyntetické předky ale ve své DNA nezapře. Nese si stále ještě asi 800 genů, které původně patřily fotosyntetizujícímu organismu.