Pšenice s vypůjčeným genem roste i v zasolené půdě

Gen dodávající pšenici schopnost zbavit se nadbytečných iontů sodíku významně zvyšuje výnosy na zasolených půdách. Zasolováním přitom trpí asi čtvrtina uměle zavlažované zemědělské půdy a s rostoucím počtem lidí na Zemi se stagnující výnosy hlavních plodin stávají problémem globálního rozsahu. Využívání "cizích" genů představuje jednu z nejvýznamnějších zbraní v boji proti hladomorům. 

Počet lidí na Zemi neustále stoupá. Pokud se potvrdí prognózy FAO, organizace OSN pro potraviny a zemědělství, bude do roku 2050 potřeba zvýšit produkci obilovin o 43 procent. 

Až do 90. let rostly výnosy pšenice v průměru o tři procenta ročně, nyní je to sotva půl procenta. "Produkce by přitom měla růst o dvě procenta ročně, aby stačila rostoucí poptávce," varuje Jaroslav Doležel z olomoucké Laboratoře molekulární cytogenetiky a cytometrie Ústavu experimentální botaniky Akademie věd ČR, jehož tým se významně podílí na mezinárodním úsilí o přečtení genomu pšenice.

"Šlechtění pomocí klasických metod dnes naráží na své limity. Budoucnost vyžaduje nové postupy založené na využití molekulárních technik," dodává Doležel. Nemusí přitom jít jen o genetické modifikace, při nichž vědci vnášejí do rostlin požadované geny přímo. Znalost genomu se hodí i při křížení různých odrůd nebo obohacování genomu pšenice o užitečné geny z jiných druhů trav, které se s pšenicí "dobrovolně" kříží. 

"Pokud máme představu o dědičné informaci, šlechtitel si může vybírat rostliny s vhodnými kombinacemi genů a s těmi dál pracovat," vysvětluje Doležel. "Šlechtění je navíc možné dramaticky urychlit, protože už není třeba čekat, až nově zkřížené rostlinky vyrostou, abychom zjistili, jaké mají vlastnosti. Charakteristiku dospělých rostlin si můžeme 'přečíst' z DNA získané ze semenáčků."

Křížení s jednozrnkou 

Právě takovou metodu zvolili vědci z Waitova výzkumného ústavu při univerzitě v Adelaide ve spolupráci s australskou výzkumnou organizací CSIRO. V pšenici jednozrnce (Triticum monococcum), kterou pěstovali naši předci už v mladší době kamenné, objevili gen kódující bílkovinu, která dokáže z buněk v listech aktivně odstraňovat ionty sodíku. Ty přitom v zasolených půdách snižují výnosy, protože v rostlinách blokují fotosyntézu a další biochemické procesy. 

Křížením jedné z běžně pěstovaných odrůd s jednozrnkou se podařilo vyšlechtit pšenici, která má na normálních půdách stejné výnosy jako původní odrůda, ale v zasolených půdách plodí o 25 procent více než ona. Použití molekulárních technik bylo možno vybrat ty rostliny, do nichž se dostal požadovaný gen, aniž došlo k dalším změnám, jež by negativně ovlivnily výnosy. 

Při přípravě odolné pšenice nebyly použity techniky pro přímé vnesení genů, z legislativního hlediska tedy nejde o geneticky modifikovanou plodinu, která by mohla narazit během náročného schvalovacího procesu pro komerční využití. Australští vědci o svém úspěchu informovali v časopise Nature Biotechnology. 

Pšenice patří spolu s rýží a kukuřicí ke třem nejvýznamnějším plodinám světa a Austrálie je po Spojených státech jejím druhým největším exportérem. Zasolováním přitom trpí stále větší část tamní zemědělské půdy.