Vědci naučili rostliny spolupracovat s houbami. Objev může pomoci plodinám odolat suchu i škůdcům

Tým vědců z americké Oak Ridge National Laboratory odhalil gen, který kontroluje velmi důležitý symbiotický vztah mezi rostlinami a půdními houbami. Symbiózu pak uměle vyvolali i u rostlin, u kterých se normálně neobjevuje. Tento objev by podle jeho autorů mohl radikálně změnit zemědělství.

Spolupráce mezi houbou a rostlinou
Zdroj: Jessy Labbe/Oak Ridge National Laboratory, U.S. Dept. of Energy

Spolupráce mezi rostlinami a houbami byla pro vědu dlouhá léta známým faktem, ale nechápali principy, na nichž funguje. Teprve v posledních letech se podařilo lépe popsat, jak spolu rostliny a půdní houby kooperují.

Když se dostanou do vzájemné blízkosti, obalí houby kořeny rostlin jakýmsi pouzdrem, které přináší pro oba organismy prospěch. Protože se houbovitá struktura rozrůstá daleko od kořenů, může zachytávat v půdě živiny na mnohem větší ploše. Dokonce tato „síť“ může pomáhat při komunikaci s ostatními rostlinami. Například se tímto způsobem šíří varování před patogeny nebo škůdci. A rostliny za to houby odměňují tím, že jim dávají přebytečný uhlík, což pomáhá k jejich růstu.

Tato symbióza existuje od nepaměti. Pravděpodobně pomohla rostlinám kolonizovat souš. Expertní odhady říkají, že přibližně 80 procent druhů rostlin nějakým způsobem této spolupráce s houbami využívá.

Video Profesor Doležal o genetické úpravě rostlin
video

Profesor Doležel o genetické úpravě rostlin

Zlepšit odolnost proti suchu i patogenům

„Pokud pochopíme molekulární mechanismy, které kontrolují vztahy mezi rostlinami a jim prospěšnými houbami, můžeme začít tuto symbiózu využívat, abychom u nich podporovali specifické vlastnosti, jako je třeba odolnost proti suchu, patogenům a další,“ uvedl molekulární genetik Jessy Labbe. „Rostliny, které tímto způsobem vzniknou, budou růst rychleji a budou potřebovat méně vody i hnojiv, například,“ dodal vědec.

Najít genetické spouštěče, které u rostlin vedou k symbióze, bylo v poslední době jednou z největších výzev pro moderní vědu. Výzkum, jenž vědci popsali v odborném časopise Nature Plants, trval přes deset let a podílelo se na něm několik výzkumných institucí. Začal v rámci studia symbiózy topolů a hub lakovek dvoubarvých. Topoly jsou využívány jako takzvaná energetická plodina – právě proto tento výzkum vznikl v Oak Ridge National Laboratory, kterou provozuje americké Ministerstvo energetiky.

Úspěch se dostavil podle autorů práce především díky přelomovému pokroku v technologii sekvencování genomu, kvantitativní genetice a také kvůli využívání superpočítačů.

Praktická aplikace funguje

Vyvrcholením experimentu bylo přenesení genu na jinou rostlinu. Vybrali si huseníček rolní, který s houbami nijak nespolupracuje a dokonce je považuje za hrozbu. Dokázali ho změnit tak, že houba obalila kompletně kořeny rostliny, což naznačuje, že dochází ke vzniku symbiotického vztahu.

„Prokázali jsme, že dokážeme změnit ne-hostitelskou rostlinu na hostitelskou,“ uvedl genetik Wellington Muchero. „Když jsme dokázali, aby huseníček interagoval s houbou, tak věřím, že to stejné dokážeme i u dalších rostlin, které používáme jako biopaliva – jako je třeba proso nebo dokonce u kukuřice, kde by to přineslo stejné výhody. Otevírá to obrovské množství příležitostí. A vše, co k tomu potřebujete, je jediný gen,“ dodal vědec.