Olomoučtí odborníci z Ústavu experimentální botaniky AV ČR zjistili, proč u některých kříženců trav začne časem převažovat genom jednoho z rodičů. Objev má pro šlechtitele zásadní význam: pomůže jim k efektivnějšímu šlechtění odolnějších a výnosnějších zemědělských plodin, které bude možné pěstovat i ve ztížených klimatických podmínkách.
Olomoučtí vědci pracují na odolnějších travách. Usnadní šlechtění a adaptaci na změnu klimatu
Rostlinní genetici se v Olomouci mnoho let věnují výzkumu kříženců trav, které kombinují vlastnosti kostřav a jílků. Jílky jsou trávy, jež využívají chovatelé dobytka pro jejich vynikající vlastnosti, především pro vysoký výnos a velké množství nutričních látek.
Se suchem, horkem či mrazem si ale tyto trávy tak dobře neporadí. To naopak mnohem lépe zvládají kostřavy, kterým ale chybí žádané vlastnosti jílků. Ideální pro pěstitele je tak kombinace těchto dvou druhů trav.
Křížením jílků s kostřavami vytvořili šlechtitelé řadu odrůd takzvaných Festulolií. Olomoučtí vědci z Centra strukturní a funkční genomiky rostlin Ústavu experimentální botaniky AV ČR pomocí molekulárních metod odhalili, že v dalších generacích kříženců začíná postupně přibývat jílku a ztrácejí se vlastnosti kostřavy. Což vede k oslabení znaků, které jsou užitečné. Proto se v posledních třech letech genetici zaměřili u kříženců na problém se stabilitou jejich genomu.
- Jílky a kostřavy, trávy, které v Česku pokrývají dvakrát větší plochu než orná půda, považují mnozí odborníci za rostliny budoucnosti. Jsou důležité nejen pro zemědělce, ale mají i značnou ekologickou úlohu. Umí totiž zabraňovat půdní erozi a pomáhají zadržovat vodu v krajině.
Výsledky výzkumu, které vyšly v březnu v odborném časopisu New Phytologist, potvrzují, že jeden z rodičovských genomů je stabilnější a druhý je naopak náchylnější k různým ztrátám.
„V dalších generacích mezidruhových kříženců postupně začíná převládat dominantní genom. Tato převaha se děje na úrovni celé dědičné informace. Pokud se daný kříženec dále přemnožuje, může se stát, že za několik generací dojde k úplné eliminaci celé jedné rodičovské části genomu – z hybridu se zase stane čistý druh, a ztratí se tak žádané vlastnosti druhého rodiče. V našem případě to znamená, že se z Festulolií stane jílek, takže trávy ztratí svou odolnost,“ uvedl David Kopecký, který výzkumnou skupinu vedl.
Rychlá reálná aplikace
Přestože výzkum probíhal v laboratořích, převážně pod mikroskopy, jeho výsledky jsou velmi rychle využitelné v praxi. Vědci totiž úzce spolupracovali se šlechtitelskou stanicí, která analyzovala dopady pro jejich obor. Pro šlechtitele jde o přelomový výsledek.
„Ve své praxi velmi často využíváme mezidruhové křížence. Dokážeme tak získat plodiny s ideálními vlastnostmi. Křížíme například plané příbuzné některých plodin, kteří jsou odolnější, s kulturními druhy, které naopak zajistí vyšší výnos a kvalitu. Dosud jsme nevěděli, proč se u některých kříženců ztrácí rodičovský genom a s ním i žádané vlastnosti. To komplikuje naše snahy o vytvoření stabilních kříženců. Jakékoli nové poznatky v této oblasti proto velmi vítáme,“ vysvětlil hlavní šlechtitel Libor Jalůvka.
Kostřava luční
Lepší adaptace, méně práce
Olomoucký výzkum tímto objevem ale nekončí. Tým Davida Kopeckého se teď zaměří na problém, jestli mechanismus, jenž je příčinou nestability mezidruhových kříženců trav, platí i u dalších rostlin. Vědci také chtějí zjistit, zda by bylo možné tento proces ovlivňovat a případně ho i zvrátit.
V budoucnu by tak mohli šlechtitelům nabídnout nejenom přesné analýzy genomu, jak to dělají dnes, ale byli by schopni poměrně přesně předpovědět, za jak dlouho mohou u kříženců nastat se stabilitou genomu problémy. Rostlinní genetici chtějí také využít nejmodernější biotechnologické metody včetně genetických modifikací a získat tak přesný nástroj k úpravě dědičné informace nestabilních kříženců.
Tyto poznatky mohou podle vedoucího Centra strukturní a funkční genomiky rostlin Jana Bartoše změnit celý proces mezidruhového křížení. „Nový objev usnadní práci šlechtitelům a přispěje ke vzniku plodin s vyšším výnosem, kvalitou, odolností vůči chorobám a škůdcům, a především plodin, které se dokážou lépe adaptovat na změnu klimatu. Šlechtění kříženců by tak mohlo být rychlejší a levnější,“ dodává Bartoš.
Jílek vytrvalý