Vědci poprvé přečetli genom hrachu, mohou tak vznikat nové odrůdy. S výzkumem pomohli experti z Olomouce

Mezinárodním tým vědců, mezi nimiž byli i odborníci z Olomouce, přečetl po sedmiletém výzkumu dědičnou informaci hrachu setého. Informuje o tom prestižní vědecký časopis Nature Genetics. Tento objev přispěje ke šlechtění nových odrůd, díky kterým by se mohl hrách v České republice opět pěstovat ve větším rozsahu.

Vědci z olomoucké laboratoře Ústavu experimentální botaniky Akademie věd ČR (ÚEB AV ČR), která je součástí Centra regionu Haná pro zemědělský a biotechnologický výzkum (CRH), dosáhli dalšího úspěchu. Významně pomohli k rozluštění složitého genomu důležité plodiny, hrachu setého. Jeho genom je dokonce o třetinu větší než lidský.

„Otevírá to zcela novou cestu ke šlechtění hrachu, protože bude možné využívat nejnovější metody molekulární biologie a biotechnologie,“ říká vedoucí laboratoře profesor Jaroslav Doležel.

„Osobně vidím v této práci také jistou symboliku v souvislosti s odkazem zakladatele genetiky J. G. Mendela, který studoval v Olomouci a který v Brně objevil zákony dědičnosti právě díky studiu hrachu. Nepochybuji o tom, že by měl z naší práce velkou radost a doufám, že jsme pomohli k tomu, aby se hrách opět stal rozšířenou plodinou a pěstoval se na větších plochách,“ přiblížil.

Díky českým vědcům víme, jak vypadal prapředek dnešního hrachu

Čtení dědičné informace hrachu trvalo sedm let a spolupracovalo na něm téměř dvacet laboratoří z celého světa. Projekt koordinoval francouzský Národní ústav pro zemědělský výzkum v Dijonu a vedla ho doktora Judith Burstinová.

Olomoučtí vědci se na výzkumu podíleli hned dvěma způsoby. Pomocí unikátních technologií optického mapování genomu a třídění chromozomů významně přispěli k vylepšení sestaveného textu dědičné informace.

Metodu třídění chromozomů vyvinula olomoucká laboratoř ÚEB a je dosud jediným pracovištěm ve světě, které ji rutinně využívá. Stejnou technologii použili odborníci také ke zkoumání rozdílů mezi strukturou dědičné informace pěstovaného hrachu a jeho planých příbuzných druhů. 

Podařilo se odhalit, jak se vyvíjela v průběhu evoluce dědičná informace hrachu od společného předka existujícího v době před 50 miliony lety až po dnešek. Tato znalost usnadní šlechtitelům získávání nových odrůd hrachu odolných vůči houbovým a virovým chorobám a s lepší nutriční kvalitou.

Video Profesor Doležal o genetické úpravě rostlin
video

Profesor Doležel o genetické úpravě rostlin

Opomíjená plodina našich předků

Ačkoliv hrách patří mezi tradičně pěstované luskoviny, je v České republice poněkud přehlíženou plodinou a pěstuje se pouze na necelých 30 tisících hektarech. Důvodem je, že současné odrůdy hrachu jsou pro pěstitele poněkud problematické a je ekonomicky výhodnější pěstovat jiné plodiny.

Hrách je přitom významným zdrojem rostlinných bílkovin. Jeho pěstování nezatěžuje životní prostředí tak jako chov hospodářských zvířat s živočišnými bílkovinami. Velkým plusem hrachu je, že stejně jako ostatní rostliny čeledi bobovitých umí fixovat vzdušný dusík a zlepšuje kvalitu půdy. V neposlední řadě je hrách také skvělou, zdravou a ekologickou alternativou k sóji, která se dováží do České republiky ve velkém ze zahraničí, nejčastěji z Asie.

Olomoučtí genetici patří ke světové špičce

Profesor Doležel se věnuje studiu struktury a evoluce genomu rostlin celý život, jeho tým stojí za obrovským množstvím mezinárodně uznávaných úspěchů na poli genetiky rostlin. Jeho zřejmě největším úspěchem bylo rozluštění celého dědičného kódu pšenice seté – tedy jedné z nejpoužívanějších plodin světa. 

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. 

Přečtení dědičné informace pšenice seté bylo dlouho považováno za nemožné kvůli její enormní velikosti, která je představována téměř sedmnácti miliardami písmen dědičného kódu. Její složitost, 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.

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 vezmou vždy tu kostičku, kterou potřebují.