Vědci změnili rýži jediný gen. Dává teď o 40 procent vyšší úrodu

Vědci zvýšili výnosy čínské odrůdy rýže až o 40 procent, když jí přidali druhou kopii jednoho z jejích genů. Tato změna pomáhá rostlině absorbovat více hnojiv, zvyšuje fotosyntézu a urychluje kvetení, popsali autoři tohoto výzkumu v odborném časopise Science.

Zvýšení výnosů díky jedinému genu, který je zodpovědný za všechna tato vylepšení, je „opravdu působivé“, uvedl pro Science rostlinný genetik Matthew Paul, který se na práci nepodílel. „Nemyslím si, že bych něco takového kdy viděl.“

Dodává, že tento přístup by se mohl vyzkoušet i u jiných plodin; nová studie totiž uvádí už předběžné výsledky u pšenice.

Pracné hledání

Zvýšit potenciál jakékoliv zemědělské rostliny je obvykle nesmírně složité. Na výnos má totiž vliv obrovské množství genů. Jednotlivé z nich biotechnologové hledají už celé roky, ale zatím bez většího úspěchu.

V posledních letech se proto jejich zájem přesunul na geny, které řídí jiné geny – mají tedy vliv na více aspektů růstu rostlin, jako je například příjem živin z půdy, nastavení rychlosti fotosyntézy nebo řízení zdrojů živin z listů do semen. Modifikace jednoho takového regulačního genu u kukuřice přináší asi o deset procent vyšší výnosy. Klasickým šlechtěním se přitom nedá dosáhnout ani desetinového zlepšení.

Třináct genů

Tým vedený fyziologem Wenbinem Zhouem z Čínské akademie zemědělských věd prošel 118 regulačních genů rýže a kukuřice, které kódují bílkoviny nazývané transkripční faktory a které jiní výzkumníci už dříve označili za důležité pro fotosyntézu. Snažil se zjistit, jestli dochází k aktivaci některých těchto genů u rýže pěstované v půdě s nízkým obsahem dusíku – takové geny by totiž v této situaci mohly zvýšit příjem živin. A pokud by se je podařilo aktivovat také u rýže pěstované v běžné půdě, mohlo by to rostlinu přimět k tomu, aby přijímala ještě více dusíku a vytvořila více zrna.

Vědci našli 13 genů, které se aktivovaly, když byly rostliny rýže pěstovány v půdě chudé na dusík; pět z nich vedlo ke čtyřnásobnému nebo většímu zvýšení příjmu dusíku. Do odrůdy rýže zvané Nipponbare, která se používá pro výzkum, vložili další kopii jednoho z těchto genů, známého jako OsDREB1C.

Tento gen u jiných jednotlivých rostlin rýže vypnuli a pak už jen ve sklenících sledovali, co se bude dít. Ukázalo se, že rostliny bez genu rostly hůř než kontrolní rostliny a současně rostliny s extra kopií OsDREB1C rostly mnohem rychleji než běžné sazenice a také měly delší kořeny.  

Jedním z důvodů byla dobrá výživa. Rostliny s extra kopiemi OsDREB1C totiž přijímaly více dusíku prostřednictvím kořenů a přesouvaly ho pak účinněji do výhonků. Modifikované rostliny byly také lépe vybaveny pro fotosyntézu. V listech měly asi o třetinu více chloroplastů, fotosyntetických organel v rostlinných buňkách, a zhruba o 38 procent více RuBisCO, klíčového enzymu pro fotosyntézu.

Vylepšená rýže, vysazená na poli po dobu dvou až tří let, poskytovala vyšší výnosy na třech místech v Číně s klimatem od mírného až po tropické.

  • Fotosyntéza (z řeckého fós, fótos – „světlo“ a synthesis – „shrnutí“, „skládání“) je složitý biochemický proces, při kterém se mění přijatá energie světelného záření na energii chemických vazeb.
  • Využívá světelného, například slunečního, záření k tvorbě (syntéze) energeticky bohatých organických sloučenin – cukrů – z jednoduchých anorganických látek – oxidu uhličitého (CO2) a vody.
  • Fotosyntéza má zásadní význam pro život na Zemi.

V poslední fázi výzkumu pak genetici tuto metodu otestovali i na běžném druhu vysoce výnosné rýže, kterou často využívají čínští zemědělci. Výsledky předčily očekávání. Modifikované moderní rostliny rýže totiž vyprodukovaly až o čtyřicet procent více zrna na pozemek než běžné rostliny, uvedli vědci.

„To je obrovské číslo,“ komentovala pro Science specialistka na genetiku rýže Pam Ronaldová z Kalifornské univerzity. „Je to prostě úžasné.“

Rýže pro přehřátou planetu

Stejně jako v předchozích pokusech s modifikovanými rostlinami ve sklenících i na normálním poli měly tyto rostliny větší zrna ve větším množství. „Vzali si už tak velmi dobrou odrůdu rýže a ukázali, že ji mohou ještě víc vylepšit,“ vysvětluje Steve Long z University of Illinois.

Upravené rostliny také dříve vykvetly, což může přinášet výhody v závislosti na prostředí. Zemědělci mohou například vypěstovat více plodin za sezónu nebo sklidit úrodu dříve, než nastoupí ničivá letní vedra, která jsou spojená se změnou klimatu. 

Výběr redakce

Aktuálně z rubriky Věda

Ebola v Evropě není velkou hrozbou, ukazují zkušenosti

Pacient, který může mít ebolu a bude hospitalizovaný v Česku, může vyvolávat obavy. Ale zkušenosti naznačují, že kvalitní přijatá opatření i samotné vlastnosti viru dokáží šíření nemoci účinně zabránit.
před 1 hhodinou

Příznaky Alzheimera odhalí rychlý test. Zkuste si ho

První příznaky demence může odhalit nový test kognitivních funkcí, jako je paměť nebo porozumění. Ve věku 65 až 80 let je teď součástí preventivní prohlídky u praktického lékaře, dostupný je i na internetu. Trvá jen několik minut, informovala Společnost všeobecného lékařství České lékařské společnosti Jana Evangelisty Purkyně (ČLS JEP).
před 3 hhodinami

WHO zkoumá možnosti vakcín a léčby proti epidemii eboly v Kongu

Světová zdravotnická organizace (WHO) zkoumá, zda by některé kandidátské vakcíny, tedy očkovací látky ve fázi výzkumu, nebo léčebné postupy, mohly být použity k potlačení epidemie eboly v Kongu (Demokratické republice Kongo). Informovala o tom v úterý agentura AFP. Organizace již dříve vyhlásila nárůst počtu případů vysoce nakažlivé hemoragické horečky za mezinárodní zdravotní stav nouze.
včeraAktualizovánopřed 19 hhodinami

Kde leží hranice medicíny? Odpovědi hledal nový pořad Daniela Stacha Na dosah

Česká televize spouští nový diskusní pořad Na dosah. Bude se snažit přiblížit zásadní společenská témata, která mají potenciál rozdělovat společnost tak, aby odborníci i obyčejní lidé mohli hledali shodu. První díl se v úterý 19. května od 20:07 na ČT24 věnuje medicíně, která občas může vypadat jako všemocná – ale zatím taková rozhodně není.
včera v 13:58

Svět je dle expertů k pandemiím náchylnější než před covidem

Ani po epidemii eboly v západní Africe před necelými deseti lety, pandemii covidu-19 a nouzové situaci kolem infekčního onemocnění mpox (dříve opičí neštovice) není svět bezpečnějším místem před propuknutím nových pandemií. Uvedlo to mezinárodní expertní grémium na úvod výročního zasedání Světového zdravotnického shromáždění, které je orgánem Světové zdravotnické organizace (WHO). Šéf WHO Tedros Adhanom Ghebreyesus prohlásil, že svět nyní zažívá nebezpečné časy.
včera v 13:00

Po týdnu tréninku se lidský mozek naučí přijmout nemožné. Včetně létání

Člověk neumí vlastní silou létat. Nikdy to neuměl, a pokud se genetika nestane opravdu neskutečně pokročilou, nebude to umět nikdy. Lidský mozek je na tento fakt naprogramovaný miliony let evoluce našeho druhu. A přesto – náš mozek je tak neuvěřitelně přizpůsobivý a současně učenlivý, že se dá přesvědčit k tomu, že jeho nositel létat umí. A dokonce pak podle toho mění své další funkce. Prokázal to pozoruhodný experiment čínských vědců.
včera v 10:19

Historička: „Bílí“ migranti z Ruska nakopli československou vědu i techniku

Když do Československa přišli po první světové válce ruští emigranti, nabídla jim nově vzniklá republika vzdělání, pomoc i zázemí. A oni se jí za to odvděčili špičkovými výkony v technických oborech, popisuje v rozhovoru pro ČT24 historička Dana Hašková.
včera v 08:20

Klíšťata ve městech jsou infikovanější než v lesích, upozorňují vědci

Klíšťata ve městech jsou prokazatelně až dvakrát infikovanější než ta ze 150 lesních lokalit po celém Česku, kde pracovníci Státního zdravotního ústavu sbírají a testují vzorky. Vědci je hledají pozemním sběrem, informace získávají i přímo od lidí prostřednictvím aplikace Klíšťapka nebo webu Klíšťata ve městě. Za tři roky nasbírali více než dvanáct tisíc klíšťat. Některou z bakterií bylo infikováno 44 procent z nich, čtvrtina pak boreliózou.
včera v 06:30
Načítání...