Přelomový úspěch: Vědci přečetli celý genom pšenice. Klíčovou roli hráli experti z Olomouce

Po třinácti letech intenzivní mezinárodní spolupráce se dvěma stovkám vědců z dvaceti zemí podařilo získat velmi přesný a hlavně kompletní genom nejrozšířenější zemědělské plodiny: pšenice seté. Informovalo o tom Mezinárodní konsorcium pro sekvenování genomu pšenice (IWGSC) v článku publikovaném v prestižním vědeckém časopise Science. Zásadní roli ve výzkumu hráli i vědci z České republiky.

Tento objev poslouží vědcům i šlechtitelům, kteří díky němu budou moci rychleji šlechtit odrůdy pšenice s lepšími vlastnostmi - může to výrazně pomoci například s přizpůsobením rostlin na klimatickou změnu. Velký podíl na tomto úspěchu mají olomoučtí vědci z Ústavu experimentální botaniky Akademie věd ČR:

Přečtení dědičné informace pšenice seté bylo dlouho považováno za nemožné kvůli její enormní velikosti, která je představována téměř sedmnácti miliardami písmen dědičného kódu. Složitost dědičné informace pšenice, která je pětkrát větší než u člověka, je dána tím, že se skládá ze tří navzájem podobných subgenomů a také tím, že většina genomu je tvořena mnohokrát se opakujícími úseky DNA.

To a také fakt, že ji vědci musí číst po malých úsecích, podle vedoucího Centra strukturní a funkční genomiky rostlin ÚEB AV profesora Jaroslava Doležela velmi ztěžuje správné sestavení dědičné informace:

„Můžeme to přirovnat k situaci, kdy bychom rozstříhali tři vydání stejné knihy ve velmi podobných jazycích na úseky kratší než jedna věta, tyto kousíčky smíchali a museli knihy sestavit do původní podoby. Jsem nesmírně rád, že se to u tak velkého genomu, jaký má pšenice, podařilo. Nebylo by to samozřejmě možné bez rozsáhlé mezinárodní spolupráce. Na tomto výzkumu se podílelo 73 vědeckých pracovišť, která využívala různé metody, sdílela výsledky a vyměňovala si zkušenosti,“ uvedl rostlinný genetik Jaroslav Doležel.

K čemu to? Pšenice jako stavebnice

Dokončená referenční sekvence genomu pšenice poskytuje šlechtitelům nové možnosti pro řešení závažných problémů souvisejících s potravinovou bezpečností. Pšenice je základní potravinou pro více než třetinu světové populace. V roce 2050 stoupne počet obyvatel zeměkoule na 9,6 miliard a pro zajištění jejich výživy je nutné každoročně zvyšovat výnos pšenice o 1,6 procenta. Protože ale ubývá půdy a mění se klima, nebude toho možné dosáhnout bez nových odrůd s lepšími vlastnostmi.

Díky podrobné znalosti dědičné informace pšenice mohou nyní šlechtitelé rychleji rozpoznat geny odpovídající za výnos, kvalitu zrna, odolnost vůči chorobám a škůdcům a také geny umožňující lépe překonávat období sucha. V budoucnu bude mít tento výsledek velký význam při využívání nových metod genetických modifikací - s pokročilými metodami genetického inženýrství bude možné využít písmena abecedy pšenice jako stavebnici, z níž si vědci vezmnou vždy tu kostičku, kterou potřebují.

Velikost genomu pšenice
Zdroj: ČT24

Získání referenční sekvence genomu pšenice je také důležité pro základní výzkum, jehož cílem je objasnit funkci jednotlivých částí dědičné informace a jejich vliv na růst a vývoj této plodiny. První výsledky získané díky referenční sekvenci byly zveřejněny v dalších šesti publikacích, které byly publikovány ve stejný den jako hlavní článek; jedna ve stejném čísle časopisu Science, jedna v časopise Science Advances a čtyři v časopise Genome Biology.

Nahrávám video

Významný podíl vědců z Olomouce: bez nich by to nešlo

Olomoucké pracoviště bylo v roce 2003 jedním ze zakládajících členů mezinárodního konsorcia IWGSC a v obrovském mezinárodním projektu hrálo klíčovou roli. Celý výzkum byl totiž postavený na metodě třídění chromozomů pomocí průtokové cytometrie, kterou vyvinuli právě olomoučtí vědci a kterou rutinně používají jako jediní na světě. Tento postup umožnil rozdělit velkou a složitou dědičnou informaci na menší části – chromozomy, což velmi zjednodušilo čtení DNA a následovné uspořádávání přečtených úseků. Olomoucká laboratoř tak dodávala DNA jednotlivých chromozomů spolupracujícím laboratořím v různých částech světa.

Dějiny sekvenování genomu
Zdroj: ÚEB

Dalším přínosem české vědy byla příprava takzvaných BAC knihoven, díky kterým bylo možné číst delší úseky textu dědičné informace, což velmi usnadnilo sestavování genomu. Také v přípravě BAC knihoven z izolovaných chromozomů drží olomoučtí vědci světový primát a dosud jsou v jejím využívání považováni za nejlepší na světě. Ve speciálních mrazících boxech uchovávají při teplotě –80° C na 2,5 milionu klonů DNA pšenice.

V neposlední řadě se olomoučtí vědci úspěšně věnovali i samotnému sekvenování tří z jednadvaceti chromozomů pšenice. Během posledních let se do výzkumu zapojili také jinými moderními metodami, například optickým mapováním.

Modelovou odrůdou byla pšenice setá „Chinese Spring“

Cílem dlouholetého projektu bylo získat celou takzvanou referenční sekvenci pšenice odrůdy „Chinese Spring“. Nová zjištění doplňují mnoho bílých míst v genomu pšenice, jehož pracovní verze byla publikována v roce 2014. Nyní vědci znají sekvence všech 21 chromozomů pšenice, stejně jako přesné umístění 107 891 genů a více než 4 milionů molekulárních markerů.

Detaily průtokového cytometru
Zdroj: ÚEB

Nejnovější zjištění mezinárodní vědecké komunity považuje profesor Jaroslav Doležel za mimořádný úspěch: „Získali jsme celý a velmi přesný text dědičné informace pšenice. Nyní máme k dispozici sekvenci jedné odrůdy, se kterou můžeme snadno porovnávat sekvence jiných odrůd. Nemusíme je tedy znovu pracně sestavovat, rozdíly zjistíme velmi jednoduše.“

Před vědci nyní stojí další výzvy. Dosud genom zkoumali spíše jako lineárně seřazený sled písmen dědičného kódu. Ve skutečnosti je ale dědičná informace nesená molekulou DNA uspořádaná v trojrozměrném prostoru buněčného jádra o průměru asi několik tisícin milimetru a některé její části spolu interagují. Toto uspořádání lze přirovnat ke klubíčku, smotaném ze 42 třiceticentimetrových vláken. Najít oblasti vláken, které spolu interagují, je obtížné, ale vědci již mají vypracované postupy, jak je nalézt a blíže charakterizovat.

Chromozom po chromozomu
Zdroj: ÚEB

Výběr redakce

Aktuálně z rubriky Věda

Neurážejte naše AI, varuje Anthropic uživatele

Lidé, kteří používají modely umělé inteligence (AI) společnosti Anthropic, by je podle ní už nadále neměli urážet a úmyslně je stresovat. Nová pravidla říkají, že uživatelé by mohli kvůli porušování těchto pravidel přijít o přístup ke službám firmy.
10. 10. 2026‌‌

Objev tábora lovců mamutů v Ústí je naprostý unikát, říká archeolog

Až doposud chyběl důkaz o tom, že by se v pravěku lovili mamuti i na území dnešních Čech. Zatímco na Moravě se našla celá řada míst spojených s lovci těchto srstnatých tvorů, v Čechách jich bylo nula. Až do doby, než začal dozorový výzkum při stavbě justičního paláce v Ústí nad Labem. Detaily popisuje v rozhovoru archeolog Dominik Chlachula.
10. 10. 2026‌‌

Mnohým AI chybí dostatečná opatření při dotazech vztažených k terorismu, varuje zpráva

Mnoho modelů umělé inteligence (AI) nemá dostatečné bezpečnostní mechanismy proti žádostem o „pomoc při teroristické operaci“, uvádí iniciativa Tech Against Terrorism v páteční zprávě.
9. 10. 2026‌‌

Za padesát let zmizely tři čtvrtiny volně žijících obratlovců

Populace volně žijících obratlovců klesly v letech 1970 až 2022 v průměru o 73 procent. Největšími hrozbami pro tyto živočichy jsou ztráta a degradace stanovišť, nadměrné využívání přírodních zdrojů, klimatická změna, znečištění, invazní druhy nebo nemoci. Nejhůře jsou na tom sladkovodní populace živočichů, které poklesly průměrně o 85 procent. Vyplývá to ze Zprávy o stavu planety 2026 (Living Planet Report).
9. 10. 2026‌‌

Emise skleníkových plynů za poslední dekádu měly dopad na sílu veder v Evropě, ukazuje studie

Když Evropu zasáhne mimořádná vlna veder, dokážou klimatologové poměrně dobře stanovit, jakou roli v ní sehrála člověkem způsobená změna klimatu. Nedávno publikovaná studie si ale klade mnohem složitější otázku – dá se v konkrétní vlně veder rozeznat vliv části skleníkových plynů, konkrétně těch, které lidstvo vypustilo teprve během posledních deseti let?
9. 10. 2026‌‌

AI vyřešila stovky matematických problémů, tvrdí OpenAI. Vědci protestují

Společnost OpenAI zaměřená na výzkum a vývoj umělé inteligence (AI) zveřejnila rozsáhlou sbírku matematických výpočtů, které vytvořil její nový interní model. Podle deníku The New York Times (NYT) výsledky na jednu stranu odhalují, čeho jsou nejpokročilejší modely AI schopny, ale vyvolávají i otázku, do jaké míry se výsledky opírají o práci skutečných matematiků. Překotný vývoj AI také vyvolává obavy, že firmy technologii vyvíjejí rychleji, než se změně dokáže přizpůsobit akademické prostředí.
8. 10. 2026‌‌

Rakovina dutiny ústní zabije ročně stovky Čechů. Člověk ji může odhalit sám, radí stomatolog

Stovky lidí ročně zbytečně zemřou na rakovinu dutiny ústní, hlavně proto, že se s touto diagnózou dostanou k lékaři pozdě. Ve skutečnosti mohou ale hodně udělat sami, tento nádor se dá totiž odhalit i pomocí samovyšetření. Včasný záchyt je pro toto zhoubné onemocnění klíčový, říká v rozhovoru pro ČT24 přednosta Stomatologické kliniky FN Plzeň Lukáš Hauer.
8. 10. 2026‌‌

Větrné elektrárny mohou ochlazovat mořskou hladinu, ukázal výzkum

Spočítat dopady větrných elektráren na okolí není úplně snadné – zejména na moři, kde existuje spousta nejrůznějších vlivů, jejichž dopady komplikují vyhodnocení. Teď přišli s kvalifikovanými odhady experti ze Skotska.
8. 10. 2026‌‌

Evropský pohled

ČT24 každý den vybírá z obsahu publikovaného evropskými veřejnými médii, členy Eurovize.