TÉMA: POTRAVINY PRO BUDOUCNOST

Zadání letos otevřené Aplikační laboratoře pro zemědělský výzkum AV ČR, jež je v Česku první svého druhu, je nasnadě: urychlit přenos nejnovějších výsledků výzkumu do praxe, a tím zefektivnit a urychlit šlechtění nových odrůd.

Více zemědělské půdy totiž v budoucnu mít nebudeme, a i za současné vysoké výnosy platíme velkými dávkami umělých hnojiv a aplikací pesticidů a herbicidů, které zatěžují životní prostředí. „Když ale vyšlechtíme odrůdu odolnou vůči padlí, nemusíme pole tak často ošetřovat fungicidem. Významně tím snížíme riziko kontaminace půdy a potravin chemikáliemi,“ vysvětluje  vedoucí laboratoře Jan Šafář z Ústavu experimentální botaniky AV ČR.

Nové metody, které využívají experti olomouckého pracoviště Ústavu experimentální botaniky AV ČR, mohou šlechtění nových odrůd zemědělských plodin urychlit i o několik let.

Jeho slova potvrzuje koordinátor programu Strategie AV21 Potraviny pro budoucnost Jaroslav Doležel z téhož pracoviště, podle něhož už stávající metody prostě nestačí. „Zatímco si velké šlechtitelské společnosti ve Francii, Německu, USA či Velké Británii zřizují vlastní laboratoře, naše firmy si to dovolit nemohou. Bez nových metod by však dříve či později přestaly být konkurenceschopné. I proto je založení Aplikační laboratoře klíčové.“

Čeští šlechtitelé přitom mají často jasnou představu, s čím by potřebovali pomoci, ale chybí jim know-how a specializované pracoviště. Aplikační laboratoř může potřebné analýzy provést takříkajíc na klíč. Je špičkově vybavena a vědci mají přístup k moderním metodám jako jedni z prvních na světě.

Vedoucí Aplikační laboratoře pro zemědělský výzkum AV ČR Jan Šafář z Ústavu experimentální botaniky AV ČR

Mezi ně patří i výběr pomocí tzv. molekulárních markerů (značek). Jde o malé úseky dědičné informace, které se na potomstvo přenášejí s geny pro požadované vlastnosti. Pomocí markerů je mezi semenáčky možné identifikovat jedince s určitými vlastnostmi a ostatní vůbec na pole nevysazovat. Šlechtění s pomocí markerů časem doplní i nové techniky. Je jen otázkou času, kdy se i v Evropě začnou využívat metody genetické transformace a genové editace, jejichž výsledkem bude nová generace zemědělských plodin.

Zatímco první metoda vkládá malé úseky dědičné informace pocházející z jiného organismu, druhá může dědičnou informaci měnit v předem daném místě. „Programovatelné molekulární nůžky vyhledají v molekule DNA určité pořadí písmen genetického kódu. Dvojitou šroubovici v tomto místě přeruší a při opětovném spojení obou konců nastanou malé změny v pořadí písmen kódu. Lze tak například vypnout vybraný gen,“ prozrazuje Jaroslav Doležel. Tím vše ale nekončí! Do mezery, jež vznikne přerušením molekuly DNA lze také vložit připravený úsek DNA. Vědci tak cíleně modifikují dědičnou informaci a výsledek přitom nelze rozeznat od změn, které v přírodě nastávají samovolně.

O služby olomouckých vědců je mezi šlechtiteli a producenty potravin velký zájem. Například v Hladkých Životicích využívají jejich metody při šlechtění hybridů mezi jílkem mnohokvětým a kostřavou luční, tzv. festulolií, které se používají jako krmivo. „Můžeme tak vybírat nejvhodnější rodiče pro křížení a ověřovat, zda je získané potomstvo hybridní a jestli jej můžeme uplatnit jako novou odrůdu,“ objasňuje šlechtitel Vladimír Černoch.

Jak poznatky základního výzkumu pomáhají při pěstování konkrétní plodiny, ukazuje i určování pohlaví u malých semenáčků papáji. Do pěstování exotického ovoce se na jižní Moravě pustil farmář, který hledal způsob, jak vytřídit nežádoucí semenáčky samčího pohlaví a věnovat skleníkovou plochu samičím rostlinám, jež nesou plody. Olomoučtí vědci pro něj odvodili DNA markery, jejichž prostřednictvím jednoduše a rychle zjistí, který ze semenáčků je kluk a který holka.

Ze spolupráce, která má mimořádný potenciál, profitují i vědci. Šlechtitelé musí mít představu, co jim nové metody a postupy nabízí. Naopak, vědci nejsou šlechtitelé, a tak se může stát, že se některé metody a techniky, jež umí lépe než kdo jiný, v praxi nevyužívají. A právě o to experti z pracovišť, které se podílejí na programu Strategie AV21 Potraviny pro budoucnost dlouhodobě usilují. „O našem výzkumu rádi přednášíme a články publikované v prestižních časopisech nás těší. Když ale přijedeme do některé africké země, kde využívají naše metody při šlechtění banánovníku, a už si ani nedokážou představit, že by to dělali jinak, vidíme skutečný dopad naší práce v reálním životě“ usmívá se Jaroslav Doležel.   

Banány nejsou jen exotické ovoce. Pro půl miliardy lidí představují škrobové odrůdy až polovinu denního příjmu kalorií. „Naše“ známé sladké banány přitom tvoří jen šestinu světové produkce. Banánovník je bohužel náchylný k chorobám. Na komerčních plantážích se proti většině z nich lze bránit chemickými postřiky, malí farmáři však na drahé přípravky peníze nemají. Řešením jsou odolnější odrůdy, které se ale dosud nepodařilo vyšlechtit. Vedle metod genového inženýrství se naděje vkládají i do křížení současných odrůd s odolnými planými druhy. Problém však je, že dobře neznáme genové bohatství banánovníku, a tedy ani to, jak jsou jednotlivé odrůdy a klony příbuzné. K nápravě přispívají experti z olomouckého pracoviště Ústavu experimentální botaniky AV ČR, kteří se dlouhodobě zabývají studiem dědičné informace banánovníku. Jako první na světě zjistili, že jeho genom je poměrně malý, asi šestkrát menší než lidský. Čeští vědci spolupracují s laboratořemi Mezinárodního ústavu tropického zemědělství v Africe a s francouzskou organizací CIRAD, která má experimentální stanici i na ostrově Guadeloupe v Karibiku. Finančně se na výzkumech podílí i nadace Billa a Melindy Gatesových, která bojuje proti chudobě v rozvojových zemích a jejíž dary míří především do Afriky.

Připravil: Luděk Svoboda, Divize vnějších vztahů SSČ AV ČR,
Foto: Pavlína Jáchimová, Divize vnějších vztahů SSČ AV ČR

JAK PĚSTOVAT POTRAVINY BUDOUCNOSTI
Když tradiční metody nestačí…
Odborníci na fotosyntézu v České republice

Přečtěte si také

• Čirok produkuje unikátní pyl. Může být cestou k pěstování odolnějších plodin
• Jak opravit míchu: Kristýna Kárová zkoumá možnosti obnovy nervových buněk
• Prodělali jste černý kašel? Přihlaste se do unikátní studie českých odborníků
• Jak buňky reagují na stres? Tým zpřesnil popis vzniku protistresového proteinu
• I v oddělení biologie nádorů může být sranda, říká Veronika Vymetálková
• Vědci z Akademie věd popsali, jak fungují molekulární nůžky na stříhání RNA
• Vědci odhalili mutace, které spouštějí leukémii. Jejich objev může pomoci léčbě
• Změny v DNA a karcinogenní účinky: I to může odhalit toxikologický inkubátor
• Ječmen „live“: Češi jako první na světě umí živě sledovat dělení jeho buněk
• Ohrožená ňadra: vědci popsali rizikové varianty genu způsobujícího karcinom prsu