Vědecký tým čínských genetiků dokázal změnit geny pšenice tak, že teď odolává jedné z nejnebezpečnějších chorob – plísňové nemoci padlí. Autoři studie věří, že se jim podaří úspěch přenést i na další zemědělské plodiny.
Pro lidi žijící ve městech je výraz „padlí“ většinou prakticky neznámý. Pro zemědělce jde ale o závažnou hrozbu, která v důsledku ovlivňuje i obyvatele měst – zejména vyššími cenami potravin. Padlí je totiž nemoc způsobená houbou, která napadá nejrůznější plodiny, způsobuje žloutnutí listů a zpomaluje růst. V zemích, kde je tato plíseň běžná, jako například v Číně, může zničit až čtyřicet procent úrody. To z ní dělá jednoho z nejškodlivějších a nejnákladnějších patogenů pro pěstitele pšenice.
Vědci teď vyvinuli geneticky upravenou pšenici, která je vůči této houbě odolná, aniž by to přitom mělo negativní dopad na úrodnost. Podle autorského týmu je tato genetická technologie velmi nadějná a mohla by s vysokou pravděpodobností zafungovat i u jiných plodin, jako jsou třeba jahody a okurky.
- Padlí (Erysiphales) je řád vřeckovýtrusných hub z podtřídy Leotiomycetidae. Zahrnuje jedinou čeleď, Erysiphaceae, do níž je řazeno množství hospodářsky významných parazitických hub. „Padlí“ je označení pro tyto houby, ale i pro onemocnění, jež způsobují.
Zatím jde jen o první výsledky, ale pokud se potvrdí dalším výzkumem, „opravdu by to mohlo změnit pravidla hry“ pro zemědělce po celém světě, tvrdí pro odborný časopis Science rostlinný biolog Beat Keller z univerzity v Curychu.
„Pokrok, jako je tento, je nesmírně zapotřebí,“ dodává Peter van Esse, rostlinný patolog z laboratoře Sainsbury, který se specializuje na výzkum chorob plodin. Když se díky němu sníží používání chemických látek, které se dnes na ochranu proti plísním využívají, pomůže to životnímu prostředí – ale zejména zemědělcům v rozvojovém světě, kteří nemají vždy přístup k pesticidům.
Imunita rostlin
Některé rostliny mají přirozenou schopnost odolávat plísním. Během expedic ve čtyřicátých letech dvacátého století do Etiopie vědci objevili místní druhy ječmene, které nebyly touto houbou prakticky vůbec zasažené. Samozřejmě se je hned pokusili využít pro šlechtění odolnějších odrůd, ale nedopadlo to dobře – rostliny i jejich následné verze totiž rostly málo a hlavně dávaly nedostatečnou úrodu.
Trvalo téměř půl století, než se alespoň částečný úspěch podařil – až na konci osmdesátých let dvacátého století se povedlo vytvořit typy ječmene, které uměly poměrně dobře odolávat houbě a zároveň dávaly dostatečnou úrodu, aby pro zemědělce bylo pěstování vůbec smysluplné.
Tyto typy šlechtěného ječmene zaznamenaly pozoruhodný úspěch. U většiny rostlin se totiž škůdci po několika letech naučí sebelepší ochranu vytvořenou šlechtěním překonat, ale tady se to nestalo. Ochrana proti plísni u těchto odrůd přetrvala celá desetiletí. Proč? Může za to gen nazývaný MLO, který brání plísni v napadení ječmene – zřejmě částečně tím, že rychle zesílí buněčné stěny, když se do nich snaží proniknout spóry, a ostatní okolní buňky se samy zničí.
Bohužel zůstal tento úspěch omezený jen na ječmen, u pšenice, která je zemědělsky důležitější plodinou, se ho nepodařilo zopakovat. U pšenice totiž vedou mutace v MLO k zakrslým rostlinám, které dávají výrazně menší úrodu. Zemědělci pak nemají důvod takové odrůdy volit, zejména pokud mají k dospozici fungicidy, které umí docela levně a velmi účinně plísně zničit.
Před několika lety začala Caixia Gaová, vědecká pracovnice v Ústavu genetiky a vývojové biologie Čínské akademie věd, se svými kolegy studovat geny podílející se na výnosu a odolnosti vůči chorobám u pšenice. Pomocí metod editace genů jménem CRISPR vytvořili v šesti kopiích genů MLO v pšenici stejnou ochrannou mutaci.
CRISPR umožňuje provádět velmi cílené změny v genomu. Těchto změn by se sice dalo dosáhnout i tradičním šlechtěním, ale trvalo by to desetiletí – genetický nástroj to zvládne za týdny až měsíce. V poslední době se tyto metody staly natolik úspěšnými, že vládní regulační orgány v několika zemích nedávno usnadnily vědcům studium a komercializaci takto vyrobených rostlin.
Rostliny upravené genem, které Gaová vyrobila, podle očekávání odolávaly infekci plísní, ale nedávaly moc dobrou úrodu. Až na jednu výjimku, kterou Gaová nečekala: jedna rostlina ve skleníkových pokusech rostla stejně dobře jako nemodifikované kontrolní rostliny, a přitom plísni odolávala „Byla jsem si jistá, že jsme objevili něco úžasného,“ vzpomíná Gaová.
Modifikované vzorky rostly stejně vysoko jako ostatní pšenice. A když vědci spočítali zrna na každé z asi třiceti rostlin, nebyl mezi nimi žádný statisticky významný rozdíl, uvádějí v nové studii, která vyšla na začátku února v odborném časopise Nature.
Není to samozřejmě ještě výhra, protože výnos pšenice nelze spolehlivě určit měřením jednotlivých rostlin, ale pouze sklizní na parcelách o velikosti alespoň několika metrů čtverečních. A právě to bude cílem genetiků teď – otestovat, jak dobře se metoda udrží v podmínkách lépe odpovídajících reálnému světu.
