Rostliny odolnější k nemocem

Rostliny již lze v dnešní době upravit tak, aby lépe odolávaly chorobám, a mohly mít vysoké výnosy. V časopisu Synthetic Biology byl aktuálně publikován výzkum britských vědců vedený profesory Declanem Batesem z Univerzity ve Warwicku a Katherine Denby z Univerzity v Yorku. Podařilo se jim vyvinout genetický kontrolní systém, který by rostlinám pomohl zesílit obranyschopnost vůči smrtelným patogenům. Vědci se tak přiblížili k jejich hlavnímu cíli, a sice snížení odpadu z plodin po celém světě.

V současné době žije na planetě téměř sedm a půl miliardy lidí, z nichž dle údajů FAO (Organizace pro výživu a zemědělství, angl. Food and Agriculture Organization) trpí 800 milionů hladem a podvýživou. Největší počet hladovějících se nachází především v Africe a jižní a jihovýchodní Asii. Tyto znepokojivé počty se však stále zvyšují a je nezbytné aktivně hledat řešení potravinové krize. S tím souvisí i potřeba vývoje technik, které umožní pěstovat základní plodiny s vyšší výtěžností. Na úrodu mají enormní vliv zejména změny klimatu a z nich vyplývající výkyvy teplot a srážek, a napadání rostlin škůdci.

Když dojde k napadení rostlin, patogenní organismy z nich získají energii a živiny a zároveň se zaměří na rostlinnou imunitní odpověď, jíž oslabí, a tím rostlinu činí zranitelnou a citlivou. Na základě experimentálních dat dokázal britský vědecký tým simulovat napadení modelových rostlin z rodu huseníček (Arabidopsis) patogenem a modelovat tak způsob, jak rostliny na atak reagují. Tím vytvořili systém obranné zpětné vazby pro boj s onemocněním. Tento systém vědci přirovnávají k principu funkce autopilota v letadle. Stejně jako systém autopilota detekuje různé poruchy, nárazy větru nebo turbulence, nový systém kontroly rostlin detekuje napadení patogenem a zabraňuje mu v oslabení obranných reakcí rostlin.

Tato metoda může učinit rostliny odolnější proti nemocem, což by významně přispělo ke snížení odpadu z rostlinného materiálu v celosvětovém měřítku. Jelikož je systém realizován přirozenými obrannými mechanismy rostlin, které je jen nutné posílit, není potřeba přidávat žádné externí genetické sekvence.

Vytvoření udržitelného potravinářského systému je hlavním cílem práce mnoha vědců, a uplatnění principů rostlinného inženýrství může díky kontrolnímu systému vyřešit regulaci rostlinných genů pro zvýšení odolnosti vůči chorobám. Dalším krokem výzkumu bude přijetí teorie systému řízení zpětné vazby rostlin nejen v laboratořích, ale i v životním prostředí.

Zdroj:

1. Mathias Foo, Iulia Gherman, Peijun Zhang, Declan G. Bates, Katherine J. Denby. A Framework for Engineering Stress Resilient Plants Using Genetic Feedback Control and Regulatory Network Rewiring. ACS Synthetic Biology, 2018; 7 (6): 1553 DOI: 10.1021/acssynbio.8b00037
2. https://www.sciencedaily.com/releases/2018/06/180620162427.htm

Převzato z: