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

Studie spojuje nadměrné noční osvětlení se změnami ve struktuře a funkci srdce

Podle studie zveřejněné v časopise European Heart Journal, oficiálním časopise Evropské kardiologické společnosti, je vystavení světlu v noci spojeno s významnými a potenciálně škodlivými změnami ve struktuře a funkci srdce.
před 1 hhodinou

Srpen byl celosvětově nejteplejším měsícem historie, uvedl Copernicus

Letošní srpen byl celosvětově nejteplejším měsícem historie, když vyrovnal rekord července 2023. Průměrná teplota vzduchu u zemského povrchu činila 16,96 stupně Celsia a byla o 0,85 stupně nad průměrem z let 1991 až 2020, uvedla ve čtvrtek služba Evropské unie pro sledování klimatu Copernicus. Letní období od června do srpna vyrovnalo rekord průměrné celosvětové teploty z roku 2024.
před 6 hhodinami

Na Pálavě se šíří invazní kaktus. Může vytlačovat původní rostliny

V Chráněné krajinné oblasti Pálava se šíří nepůvodní mrazuvzdorný kaktus – opuncie. Ochranáři ho po Děvíně a Tabulové letos zaznamenali v další tamní rezervaci, na Svatém kopečku u Mikulova. Severoamerická rostlina představuje hrozbu pro původní vzácné druhové složení pálavských stepí, informovali zástupci Správy CHKO Pálava na facebooku.
před 6 hhodinami

Estonští vědci odhalili nebezpečné výkyvy vody mezi Varenským jezerem a Černým mořem

V úzkém přístavním kanálu mezi Černým mořem a Varenským jezerem mohou vznikat nečekaně silné proudy a výrazné výkyvy hladiny, které ohrožují lodní dopravu a komplikují provoz přístavu. Příčiny tohoto jevu zkoumali vědci z Tallinské technické univerzity TalTech. Své závěry publikovali v odborném časopise Ocean Science.
před 23 hhodinami

Dekády starý matematický problém AI vyřešila za desítky hodin. Ale možná kradla

Na matematiku specializovaná umělá inteligence (AI) od společnosti OpenAI vyřešila desítky let nevyřešený problém. Předběhla tak lidské matematiky, kteří se snažili udělat to samé – a možná při tom i využila jejich data. Podle českého matematika Vítězslava Kaly jde v každém případě o mimořádný úspěch.
včera v 14:28

V Egyptě objevili 4300 let starou hrobku. Malby jsou stále jako živé

Španělští archeologové objevili nedaleko egyptské metropole Káhiry 4300 let starou hrobku, která patří dvěma úředníkům. Oznámilo to egyptské ministerstvo cestovního ruchu a památek.
včera v 10:21

Špinavý vzduch zabíjí tisíce Čechů. Podívejte se na srovnání evropských měst

Rostoucí počet vln veder a požárů ohrožuje snahy o zlepšení kvality ovzduší, varovala tento týden Světová meteorologická organizace (WMO). Ve své výroční zprávě o kvalitě ovzduší organizace spadající pod OSN také upozorňuje, že kouř z extrémních lesních požárů má zásadní zdravotní dopady.
včera v 06:00

Enterprise poprvé vzlétla před 60 lety. Otestujte si znalosti fenoménu Star Trek

Americký televizní seriál Star Trek se několikrát zapsal do dějin. Sága posádky lodi Enterprise putující vesmírem pod vedením kapitána Jamese Kirka divákům ukazovala například to, že mohou spolupracovat tvorové různých ras. Star Trek byl také prvním pořadem, ve kterém běloch políbil černošskou ženu. Když se přitom před šedesáti lety, 8. září 1966, objevil na obrazovkách první díl dnes už legendární série, na velký úspěch to nevypadalo.
8. 9. 2026

Evropský pohled

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