Unikátní výzkum pšenice pomůže při šlechtění odolnějších obilovin
Dědičná informace pšenice je šestkrát větší než lidská. Českým vědcům se podařilo vyvinout metodu, která zvládne podrobně rozplést složité řady chromozomů.
Unikátní výzkum týmu profesora Jaroslava Doležela z Ústavu experimentální botaniky Akademie věd pomůže pěstitelům při šlechtění odolnějších obilovin. Například aby zvládly extrémnější počasí a odolaly chorobám a škůdcům.
Nové poznatky pomůžou v práci i tuzemským odborníkům. V Česku se zrnka jednotlivých odrůd skladují ve výzkumném ústavu rostlinné výroby. Biologové čerpají z místní obří genobanky, která uchovává desítky tisíc vzorků plodin.
Vojtěch Holubec prochází laboratořemi pražské genobanky. V boxech a na stolech jsou vyskládané umělohmotné misky s různými zrnky obilnin. „Pokud se jedná o základní kolekci, osivo je uloženo nedotčeno 30 let. V tom je výhoda genové banky, že uchovává genetickou diverzitu bez nutnosti zásahu. Vytváří se aktivní kolekce. Když přijde požadavek někde ze světa, tak se z ní osivo vybírá a rozesílá,“ vysvětluje Vojtěch Holubec.
Po vysušení se zrnka nasypou do sklenic a uskladní ve velkých mrazicích komorách. Režim skladování je minus 18 stupňů. Celková kapacita komor je přes 100 tisíc vzorků. S použitím systému čárového kódu se dají vzorky uložit i zpětně nalézt a použít. Různé odrůdy obilnin pak slouží k výzkumu a šlechtění. Odhalení genetického plánu a nová metoda pro čtení dědičné informace pšenice je tak pro šlechtitele a biology obrovským posunem.
„Je učiněn první a základní krok k tomu, abychom to pochopili a mohli nyní hledat jednotlivé geny, které bychom pak využívali během šlechtění,“ říká vedoucí ústavního odboru genetiky a šlechtění rostlin Ilja Prášil. Cesta k novým odrůdám bude ještě dlouhá.
„Teď zbývá vlastně už "jenom" přiřadit k těm jednotlivým písmenkám konkrétní geny. Cesta od toho genu, který určuje vlastnosti pšenice až po projev toho genu, je poměrně složitá. Je hodně regulovaná celou řadou jiných genů,“ dodává Ilja Prášil.
Novou metodu, která umožňuje rychle a přesně zjišťovat polohu genů obilniny, vyvinul výzkumný tým pod vedením profesora Jaroslava Doležela z Ústavu experimentální botaniky Akademie věd. Nová metoda řeší základní problém, jak studovat obrovskou a složitou dědičnou informaci.
„My jsme použili jednoduchý postup, informaci jsme rozdělili na menší části, a teprv ta je potom studována. Dědičná informace pšenice se skládá z chromozomů, v případě pšenice je jich 21. Dědičná informace je rozdělena na 21 částí, tak budeme studovat jenom jednu dvacetijedninu dědičné informace. Čili si problém analýzy zjednodušíme asi dvacetkrát,“ popisuje profesor Doležel.
Na odhalení genetického plánu se pak podíleli i další zahraniční badatelé, kteří se sdružují pod Mezinárodním konsorciem pro sekvenování genomu pšenice.
Snahy po rozluštění genetického kódu jedné z nejrozšířenějších světových plodin jsou zjevné. Obilovina, která hraje klíčovou roli ve výživě lidstva, by mohla mít díky výzkumu a šlechtění větší výnosy. „Praktický dopad předpokládáme ve šlechtění, jehož cílem je získávat nové odrůdy, které budou mít vyšší výnos. Prioritou jsou odolnosti vůči chorobám, ale zároveň se ukazuje požadavek na šlechtění odrůd, které budou odolné vůči změněnému klimatu, to jsou ta období, kdy zažíváme dlouhá období sucha,“ říká profesor Doležel.
Pšenice je hlavní složkou výživy v mnoha oblastech světa a žádná jiná plodina není pěstována na tak velké ploše. Světová sklizeň z více než 215 milionů hektarů pšenice představuje téměř 700 milionů tun. To řadí pšenici na třetí místo mezi obilovinami, hned za kukuřici a rýži.
Pšenice je jedna z nejstarších rostlin, která pochází z jihozápadní Asie. Archeologické nálezy dokládají její pěstování na území Íránu už zhruba 6 tisíc let před naším letopočtem. Nejdramatičtější proměnu prodělaly odrůdy pšenice v 60. letech minulého století, kdy odstartovala takzvaná zelená revoluce.
„Šlechtěním na určité vlastnosti se podařilo získat vhodné odrůdy, které umožnily pěstování v oblastech, kde do té doby byly vystaveny celé řadě jiných podmínek, hrozilo tam sucho, choroby,“ popsal Ilja Prášil, vedoucí odboru genetiky a šlechtění. Podařilo se zkrátit stéblo, aby byla rostlina pevná. Bylo to třeba v Indii, Mexiku, Jižní Americe. Důležitá vlastnost také byla, že se tam podařilo vytvořit pšenice, které kvetly bez ohledu na délku dne.
Odhalení genetického plánu by tak mohlo odstartovat i druhou zelenou revoluci. Podle odhadů by výnosy obiloviny měly stoupnout do roku 2050 o 60 procent. Šlechtění by tak mělo být rychlejší a účinnější. České ministerstvo zemědělství prostřednictvím Národní agentury pro zemědělský výzkum podpořilo v letošním roce vědecké projekty zaměřené na obiloviny s dotací více než 67 milionů korun. U pšenice se jedná o zhruba 7 milionů.
Více z pořadu
E-shop Českého rozhlasu
Kdo jste vy? Klára, nebo učitel?
Tereza Kostková, moderátorka ČRo Dvojka
Jak Klára obrátila všechno vzhůru nohama
Knížka režiséra a herce Jakuba Nvoty v překladu Terezy Kostkové předkládá malým i velkým čtenářům dialogy malé Kláry a učitele o světě, který se dá vnímat docela jinak, než jak se píše v učebnicích.
