Za nejprošlechtěnější plodinu světa je považována pšenice. Šlechtí se už dlouho a hlavně v posledním půlstoletí hodně intenzivně.  Výsledkem toho je, že máme vysoce produkční rostliny. Ale není to zadarmo. Jsou z nich z „primadony, které nesmí ani ofouknout“. Rostlinky se neobejdou bez pesticidů, herbicidů, insekticidů ani umělého přihnojování. Pokud by se stalo a třeba  vlivem klimatu se zhoršily podmínky, dopadne to s nimi i s námi bledě.

Proč jsou šlechtěné rostliny choulostivější?

Má se za to, že na vině je způsob, jak se to dělá. Šlechtí se v optimálních anebo aspoň v těch lepších podmínkách. Nejméně pět desítek let se klade důraz na co nejvyšší výnos i za cenu vysokých vstupů. Odhady praví, že 68 procent celosvětových emisí oxidu dusnatého má původ v hnojení obilí (pšenice, rýže a kukuřice). Pro udržitelnost a rostoucí znečištění životního prostředí tak vyvstává úkol šitý na míru chytré horákyni. Více než dvě desítky německých a australských výzkumníků se rozhodlo prověřit, jak to vlastně s tou sníženou odolností nových kultivarů, dávané za vinu snížené genové rozmanitosti, je.

Kai Voss-Fels, genetik a kmenový zaměstnanec University of Queensland v Brisbane, pracující na Justus Liebig Universitat Giessen v Hesensku, pózuje na jednom z pokusných políček. Kredit: Kai Voss-Fels.

Aby vědátoři zjistili,  jak špatně bychom při zhoršování podmínek dopadli, vzali si do pokusu nové „přešlechtěné“ a také starší (méně prošlechtěné) odrůdy pšenice. Potom je společně pěstovali ve zhoršených podmínkách. Tato srovnávací studie je zatím největším dílem, které v tom směru byly podniknuty, a zabrala pět let. Výsledky nyní zveřejnil časopis Nature. Jsou odpovědí na otázku, jak si která odrůda poradila v podmínkách s nízkými agrotechnickými vstupy. Těmi „přešlechtěnými odrůdami“ v tomto případě míníme ty nejvýkonnější elitní kultivary, kterými se Evropa může pochlubit.

Výzkumníci porovnávání rostlin vzali ze široka. Sledovali nejen výnos, ale i vzrůst rostlin, tvorbu listové plochy, kvetení, odolnost proti nemocem, tvorbu biomasy a celou řadu fyziologických parametrů. Aby vyloučili možné chyby, probíhal pokus na šesti různých lokalitách a na všech se třemi různými intenzitami pěstování. Intenzita představovala výrazně kontrastní úrovně dostupnosti dusíku (hnojení) a aplikace chemikálií na ochranu rostlin. Samozřejmě, že plochy porovnávaných rostlin byly vždy v těsném sousedství, aby podmínky testu (bonita půdy,...) byly stejné. Část pozemků se hnojila dusíkem (220 kg na hektar) a rostlinám se dostalo podpory těch nejúčinnějších fungicidů,  insekticidů a regulátorů růstu. Druhá část byla hnojena jen málo (110 kg dusíku na hektar) a žádné chemikálie. Ve třetí se rostlinám nedostalo žádného hnojení, ani žádných chemikálií na ochranu.

Všechny tři  způsoby hospodaření probíhaly pro rostliny v podmínkách, které se označují jako stresující - nízké srážky a lehké půdy s nízkým obsahem humusu.

Výsledky jsou opakem očekávaného. Nejvyšší výnosy, a to i v těch zhoršených podmínkách, dávaly nové kultivary. Vědci si to vysvětlují tím, že se v nich postupně akumulovaly genetické varianty, které přináší příznivé účinky na klíčové parametry výnosu, odolnost vůči chorobám, využití dostupných živin i účinnost fotosyntézy. A pochopitelně i kvalitu zrna. Z toho lze odvodit, že i v případě budoucích zhoršených podmínek (vlivem klimatu) by kombinace prospěšných haplotypů moderních kultivarů ozimých pšenic zvládaly efektivně využívat dostupné zdroje a optimalizovat výnosový potenciál.

Jak je to možné?

Vědci přišli ještě na jednu překvapivou věc, o níž jsme se zatím nezmínili. Týká se prověření SNP. V tomto případě zkratka nesouvisí se Slovenským národním povstáním, nýbrž odráží stav, jak na tom rostlinky jsou s genotypem. Zkratkou SNP označují jednonukleotidový polymorfismus. Neboli variace v jediném nukleotidu, která se vyskytuje v určité pozici v genomu. Jednonukleotidové polymorfismy se považují za základ rozdílů. U rostlin, podobně jako u  nás (lidí), charakterizují například náchylnost k různým onemocněním. Jinak řečeno, výzkumníci tím zjišťovali, jak moc šlechtěním utrpěla diverzita, bez níž se rostliny změněným podmínkám nemohou přizpůsobovat.

Právě touto neschopností šlechtěných odrůd reagovat na změněné podmínky  mnozí vizionáři z řad ochranářů rádi operují. Výsledky pokusu na dvou stech odrůdách pšenice ale nenaznačují, že by se jejich zlé předtuchy v případě obilí  měly naplnit. SNP naopak ukazuje, že i když diverzita klesla, tak ta potřebná (genetická diversita) se u moderních kultivarů pšenic za posledních padesát let šlechtění nesnížila. Jinak řečeno, snižování haplotypů se týká jen těch se škodlivými účinky. To také vysvětluje, proč se předpoklad lepší adaptability starších odrůd nenaplnil.

Závěr

Výsledky rozsáhlých pokusů zbořily tradovanou představu, že nové vyšlechtěné odrůdy se do zhoršených podmínek nehodí. Opak se ukázal být pravdou, čímž všeobecně přijímaný tradovaný mýtus, že při zhoršení podmínek nové odrůdy selžou a že těm starším, méně prošlechtěným a odolnějším a přizpůsobivějším, nemají šanci konkurovat, padl.

Poznámka: Pro ty, kteří by chtěli výsledky pokusu přepočítat a závěry studie ověřit, dali vědci data k dispozici:  https://zenodo.org/record/1316947 a zde: https://doi.org/10.5281/zenodo.1316947

Literatura

Kai P. Voss-Fels et al.: Breeding improves wheat productivity under contrasting agrochemical input levels, Nature Plants (2019). DOI: 10.1038/s41477-019-0445-5