Zemědělské plodiny získaly šlechtěním vítané vlastnosti, jiné důležité rysy však poztrácely. Vědci se snaží ztráty napravit návratem k planě rostoucím předkům současných plodin.

Do irské historie vstoupily roky 1845 až 1852 jako velký hladomor. Plíseň bramborová zničila úrodu brambor, na níž bylo existenčně závislých 40 procent z osmi milionů obyvatel ostrova. Milion lidí umřel hladem nebo podlehl nemocím z vysílení. Milion se z Irska vystěhoval hlavně do Severní Ameriky a Austrálie.

Odborníci varují, že irský hladomor se může vrátit. I dnes stojí obživa mnoha lidí na sklizni brambor a stále hrozí, že se objeví nový typ plísně bramborové, který úrodu hlíz zničí. Děsivé by byly následky například pro rozsáhlé oblasti ruského venkova.

Zemědělci se plísni brání výsadbou odolných odrůd a fungicidními postřiky. Obojímu se však dokáže plíseň přizpůsobit. V její dědičné informaci jsou tyto adaptace patrné. Vědci proto pracují na tom, aby úrodu proti plísňové hrozbě obrnili. Stále častěji sahají do dědičné informace planě rostoucích brambor. Ty nabízejí arzenál, jenž se z kulturních odrůd za tisíciletí šlechtění vytratil.

Zdatní mezidruhoví kříženci

Naši předkové obdivuhodně vyšlechtili odrůdy zemědělských plodin s vysokými výnosy. Zároveň však proměnili původně zdatné rostliny v choulostivé primadony, kterým musí zemědělec neustále „umetat cestičky“ – hubit plevele a škůdce, zajišťovat dostatek živin a vody, chránit je před chorobami, záplavami či zasolením půd. Dokonce i výživná hodnota v honbě za výnosy nejednou utrpěla. Například kukuřice ztratila náhodou během tisíciletého šlechtění tři písmena genetického kódu z genu DGAT. V důsledku toho v jejích semenech drasticky poklesl obsah dietology doporučované kyseliny olejové. Naši předkové o této ztrátě ani netušili. Už počátkem minulého století si však byli agronomové ztracených vlastností zemědělských plodin vědomi a pokoušeli se ztráty nahradit křížením plodin s jejich planě rostoucími příbuznými.

V roce 2006 pak byl v primitivní odrůdě rýže s nízkým výnosem objeven gen zajišťující odolnost rostlin proti následkům zaplavení. Rýže je náročná na závlahu, ale pokud se při povodních ocitne pod hladinou celá rostlina, znamená to pro ni konec a pro rolníky ztrátu sklizně. Nová odrůda vzniklá křížením odolné „staré“ rýže s moderními odrůdami s vysokými výnosy, spojila klady obou rodičů. Její rostliny nehynou ani po pár týdnech strávených pod vodou. Dnes ji v jihovýchodní Asii pěstují čtyři miliony rolníků.

Křížení moderní odrůdy sóji s australskou planě rostoucí příbuznou Glycine tomentalladodalo křížencům odolnost k chorobám, škůdcům, suchu, zasolení půdy a u některých linií dokonce zvýšilo výnosy a obsah proteinů v semenech.

Křížení slavilo úspěchy i při ochraně proti plísni bramborové. Hybridizací s planě rostoucím bramborem Solanum demissum se podařilo přenést na pěstované odrůdy gen R3a, který zvyšuje protiplísňovou odolnost. Plíseň zareagovala rozmachem varianty, která obranný val genu R3a dokáže obejít. Boj tedy pokračuje.

Přepsaná dědičná informace

Při vytváření obranného systému tvořeného několika překážkami se tradiční křížení a šlechtění ukazuje jako neefektivní. Vědcům však přichází na pomoc genové inženýrství. Díky němu lze do DNA moderních plodin vracet celé geny planě rostoucích předků nebo opravovat „překlepy“ v dědičné informaci, jež zavinily ztrátu žádoucích vlastností.

Tým dánských vědců vedený Michaelem Palmgrenem z kodaňské univerzity představil na stránkách vědeckého časopisu Trends in Plant Science koncepci „podivočení“ moderních odrůd zemědělských plodin metodami genového inženýrství. Přelomová technika označovaná jako CRISPR-Cas9 nabízí možnosti nahradit varianty genů moderních plodin variantami jejich planě rostoucích předků bez toho, že by byly pozměněny jiné části dědičné informace. Genoví inženýři se tak dopracují stejného výsledku, jakého lze dosáhnout křížením moderních odrůd s planě rostoucími rostlinami, ale rychleji a bez rizika, že hybrid zdědí po rodičovských rostlinách nectnosti, například vnímavost k chorobě moderní odrůdy či nízký výnos.

Ještě blíže k přirozeným procesům má „přepis“ vybraného místa genu moderní plodiny na variantu, jaká se vyskytovala u jejích planě rostoucích předků. Pokud by genoví inženýři například vrátili tři písmena genetického kódu do genu DGAT kukuřice, napodobili by jen přírodní proces, v kterém se někdy poškození genu samo spontánně opraví.

Palmgren a jeho kolegové si nenamlouvají, že by evropská legislativa vyjmula takto „podivočelé“ odrůdy z kategorie geneticky modifikovaných organismů. Soudí však, že schvalování odrůd, které neobsahují cizorodé geny, ale jejichž DNA se naopak vrací do stavu před šlechtěním, by mělo podléhat méně tuhému režimu.

Autor je biolog, profesor České zemědělské univerzity v Praze, působí ve Výzkumném ústavu živočišné výroby

LN, 2.3.2016