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

Norského seniora zbavila léčba současně AIDS i rakoviny

K vyléčení třiašedesátiletého muže z Osla přispěla nejen špičková věda, ale také obrovské štěstí. Čtyři roky po zahájení léčby nejenže nemá v těle ani stopu po viru HIV, ale ani rakovinu krve.
před 1 hhodinou

Vědci z Brna a USA odhalili slabinu bakterií, která může pomoci s léčbou infekcí

Slabinu bakterií, která jim při nedostatku živin nebo po stresu brání v rychlém množení, odhalili vědci z ústavu CEITEC Masarykovy univerzity v Brně ve spolupráci s kolegy z USA. Zjištění může podle nich v budoucnu pomoci zlepšit léčbu infekcí.
před 18 hhodinami

Vědci navrhli genetickou léčbu Downova syndromu

Downův syndrom je porucha zatím neléčitelná, existují ale testy, které ji odhalí včas už během těhotenství. Lék se hledá už desítky let, zatím marně. Teď ale skupina vědců z Izraele udělala důležitý krok, který medicínu k účinné terapii přiblížil zatím nejvíc v dějinách. Reálné využití zatím dosavadní výsledky neumožňují, dle autorů jde ale o velmi nadějný postup.
před 20 hhodinami

VideoPřed 70 lety přišel na trh první videorekordér

Před 70 lety se začaly používat k záznamu obrazu dvoupalcové, zhruba pět centimetrů široké magnetické pásky. Na trh tehdy přišel první videorekordér. Vynalezla ho americká firma Ampex. Technologie byla určená hlavně pro televizní stanice, časem se ale dostala i do domácností. Přístroj výrazně zjednodušil záznam televizního vysílání. Do té doby se totiž živě vysílané pořady mohly zachycovat jen ve speciálním zařízení na tradiční filmový pás. V polovině šedesátých let se první studiové videorekordéry dostaly i do Československé televize. O podrobnostech této technologie hovořil v 90' ČT24 dramaturg a scénárista filmu Králové videa Petr „Hrošík“ Svoboda. Pořadem provázeli Mariana Novotná a Daniel Takáč.
před 23 hhodinami

Osudová noc. Během katastrofy v Černobylu se stala spousta chyb

U katastrofy Černobylské jaderné elektrárny se nedá najít jedna příčina. Bylo jich totiž vzhledem k nekompetenci komunistického režimu tolik, že by to vydalo na zvláštní pořad. Tady je.
včera v 08:13

VideoGenerace si někdy přestávají rozumět, říkají k proměnám češtiny jayzykovědci

Odborníci z Ústavu pro jazyk český Akademie věd (ÚJČ) už přes osmdesát let zkoumají vývoj slovní zásoby českého jazyka. Třeba to, jak do češtiny pronikají cizí slova nebo jak mluvu mladých ovlivňuje internet. Vývoj a proměna jazyka je podle nich naprosto přirozená. „V poválečném období měl vliv na češtinu ruský jazyk, v současné době určitě jazykem číslo jedna, který má vliv na češtinu, je angličtina,“ přibližuje Michaela Lišková z oddělení současné lexikologie a lexikografie ÚJČ. Problém je podle jazykovědců v tom, že někdy si generace mezi sebou přestávají rozumět.
včera v 07:30

Lidé kapitulují před AI, varuje výzkum před dalekosáhlými dopady

Lidé, kteří více používají umělé inteligence, se méně soustředí na využívání vlastního mozku – zato téměř bezmezně věří lžím mozků křemíkových. Tato zranitelnost je podle nové studie snadno zneužitelná.
včera v 06:30

Pacientů s Alzheimerovou chorobou přibývá, pomoci může nová léčba

Přibývá neurodegenerativních onemocnění. Jen počet případů Parkinsonovy choroby za posledních třicet let stoupl celosvětově o tři sta procent. Tempo předčilo i predikce lékařů spojené se stárnutím populace. V Česku je také zhruba pětaosmdesát tisíc pacientů s Alzheimerovou chorobou. Někteří z nich by mohli ještě letos dostat nové moderní léky, vhodné budou pro lidi na začátku onemocnění. Čeká se ale na povolení regulačních orgánů a stanovení úhrady z veřejného zdravotního pojištění.
včera v 06:00
Načítání...