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

Archeologové objevili prastarou nekropoli. Může být předkem megalitických hrobů

Desítky zesnulých do pravěké nekropole na jihu Evropy tehdejší obyvatelé ukládali do země zřejmě celé generace. Detailní analýza tohoto místa naznačuje, že mohlo být jedním z prvních v Evropě, kde vznikala kultura, která ovlivnila většinu kontinentu.
před 6 hhodinami

Meč nebes je nejvyšším stromem Asie. Je větší než Petřínská rozhledna

Nejvyšší stromy na Zemi mohou být vyšší než většina staveb, které vytvořili lidé. Platí to také pro nově popsaný nejvyšší strom v Asii, který teď přeměřili tchajwanští vědci.
před 8 hhodinami

Kůže ještěrek umí triky s ultrafialovým světlem. Funguje jako maják, popsali čeští vědci

Vědci z Univerzity Karlovy v Praze a univerzity ve Valencii objevili zatím neznámý mechanismus tvorby barev u ještěrek rodu Podarcis. Popsali, že ultrafialově modré skvrny na bocích těchto ještěrek vznikají neobvyklou interakcí mezi pigmenty a mikroskopickými odrazivými strukturami v kůži.
před 10 hhodinami

„Výkop století.“ Francouzští archeologové zkoumají podzemí u Notre-Dame

Fronta turistů strádající pod sluncem čeká, až bude moci vystoupat na katedrálu Notre-Dame a prohlédnout si její chrliče. Čtyři metry pod nimi míří tým archeologů opačným směrem – kope přímo dolů a zpět v čase do Paříže z doby starověkého Říma před dvěma tisíci roky, píše agentura AP.
před 13 hhodinami

Astronaut Svoboda poletí na ISS v roce 2027, oznámil Babiš

Projekt Česká cesta do vesmíru v pondělí prezentoval vývoj příprav české mise na Mezinárodní vesmírnou stanici (ISS) a avizuje klíčové milníky pro rok 2027. Tiskové konference v pražském planetáriu se zúčastnili premiér Andrej Babiš (ANO), ministři Karel Havlíček (ANO), Robert Plaga (za ANO) a Jaromír Zůna (za SPD), budoucí astronaut Aleš Svoboda, astronaut Evropské kosmické agentury (ESA) Andreas Mogensen a další.
včeraAktualizovánovčera v 17:53

Vědci přejmenovali syndrom, který ničí ženské zdraví. Může to změnit přístup i léčbu

Lékaři po jedenácti letech studie změnili název syndromu, který trápí asi deset procent žen. Doufají, že by to mohlo změnit nejen stigmatizaci těchto problémů, ale také jim pomoci k účinnější léčbě.
včera v 17:09

Svoboda roky trénoval. Ve vesmíru provede řadu experimentů

Aleš Svoboda poletí do vesmíru nejen jako pasažér, ale přímo jako pilot. Jako špičkový pilot stíhacích letadel k tomu má ty nejlepší předpoklady. Jeho mise ale nebude spočívat jen v řízení. Svoboda hlavně bude dohlížet na celou řadu vědeckých experimentů.
včera v 15:54

Psychická pohoda českých dětí se zhoršuje. Šťastně se cítí polovina

Psychická pohoda dětí a dospívajících v tuzemsku se zhoršuje, šťastně se cítí asi polovina z nich. Více než 60 procent dětí zároveň tráví on-line více času, než by chtěly, vyplývá z průzkumu Mladé hlasy 2026, jehož hlavní závěry nyní odborníci představili v Praze na konferenci zaměřené na duševní zdraví. Výzkum UNICEF ČR realizuje od roku 2001, letos se konal poosmé. Zapojilo se do něj 1012 dětí ve věku od devíti do 17 let.
včera v 14:50
Načítání...