V Jižní Americe nebo v Rusku, kde s úrodou brambor stojí a padá obživa milionů lidí, hrozí, že se bude opakovat „irský hladomor“ z 19. století. V rámci boje s touto hrozbou se mezinárodní konsorcium genetiků vedených Chadem Nusbaumem z amerického Broad Institute rozhodlo přečíst dědičnou informaci plísně bramborové. Výsledky zveřejněné v prestižním vědeckém týdeníku Nature ukázaly, že zemědělci ani pořádně netušili, jak zdatného mají v plísni soupeře. Ve srovnání s blízce příbuznými druhy má plíseň bramborová více než dvakrát rozsáhlejší dědičnou informaci a ta je doslova nabita nezvyklými a velmi nebezpečnými geny.
Plíseň bramborová (Phytophthora infestans) nepatří navzdory svému jménu mezi houby a plísně. Vědci ji řadí do zvláštní skupiny mikroorganismů zvaných řasovky čili oomycety, protože má mnohem blíže k prvokům vyvolávajícím malárii než k plísním. Plísni bramborové se daří v chladu a vlhku. Kromě bramboru napadá i další lilkovité rostliny.
Při šlechtění odolných odrůd zemědělci vsázeli na křížení brambor s jeho blízkými příbuznými z mexické vysočiny a peruánských And. Vyšlechtění takové odrůdy si vyžádá zhruba patnáct let tvrdé práce. Plísni stačí na prolomení nové bariéry pár roků. Teď je jasné, že je pro podobné kousky dokonale vybavena. Její dědičná informace je neuvěřitelně proměnlivá. Plíseň je doslova genetický chameleón. Plné tři čtvrtiny její DNA zabírají tzv. skákající geny. Tyto geny vytvářejí své vlastní kopie, jež se pak „vmáčknou“ na nová místa dědičné informace. Právě „skákající geny“ čili transposony využívá plíseň k prolomení obrany svých hostitelů.
„Jejich množství je naprosto šílené,“ říká o skákajících genech plísně Chad Nusbaum. „Pro takovéhle mikroorganismy je i 25% ažaž. Plíseň se s nákladem transposonů musela naučit žít. Kopírování tak velkého množství DNA je nesmírně náročné. Ale zřejmě využívá transposony k tomu, aby neustále měnila svůj arzenál namířený na hostitelské rostliny.“
Plíseň bramborová může díky transposonům získávat velmi rychle nové varianty genů a zbavovat se starých, které se už „koukaly“ a hostitelské rostliny na ně našly protizbraň.
Genetici získali přečtením kompletního genomu vyčerpávající seznam genů, jimiž plíseň bramborová deptá své oběti. Budou teď jeden po druhém detailněji zkoumat, aby zjistili, co který gen dělá a byli chorobě o něco vyrovnanějším soupeřem.
Phytophthora infestans není prvním původcem chorob rostlin, jemuž byla přečtena dědičná informace. Genetici přečetli jejího příbuzného řasovku Phytophthora ramorum, jež ničí od poloviny devadesátých let minulého století stromy ve Spojených státech i v Evropě. Další přečtenou řasovkou je Phytophthora sojae napadající kořeny sóji. Vědci přečetli i genom houby Magnaporthe grisea, jež škodí hlavně na rýži a ročně zničí úrodu, která by zajistila živobytí 60 milionům lidí.
Genetici se postavili i skutečným metlám. Přečetli například kompletní genom bakterie Liberibacter, jež děsí pěstitele citrusů na celém světě. Vyvolává deformaci plodů, jimž navíc dodává trpkou chuť. Nakažené stromy hynou během 5 až 8 let. V Indii a Číně už mnozí pěstitelé v boji o citrusové plantáže s touto chorobou prohráli.
Úrodu banánů ohrožuje houba Mycosphaerella fijiensis. Pěstitelé se jí brání především chemickými postřiky. Šlechtění odolných rostlin komplikuje fakt, že banánovníky jsou sterilní, nedávají semena a nelze je vzájemně křížit. Množí se jen vegetativně. Nově vyrostlé banánovníky mají stejnou dědičnou informaci jako mateřská rostlina a tudíž i stejnou náchylnost k chorobám. V současné době genetici usilovně čtou jak dědičnou informaci banánovníku, tak i jeho nepřítele. Doufají, že odhalí mechanismy, které rostlinu proti houbě obrní. To se už povedlo šlechtitelům papáji, kterou ohrožovala ničivá virová choroba. Pro napadené rostliny jsou typické skvrnité listy i plody. Úroda z nakažených plantáží je nízká a plody nekvalitní. Americkým vědcům se v roce 1995 povedlo cíleným zásahem do dědičné informace obrnit papáju proti viru. Odolné odrůdy se dnes pěstují na Havaji a v dalších částech světa. Pro podobný úspěch nemusíme ale chodit až do Pacifiku. V současné době se v České republice testuje slivoň Stanley, která získala díky genovému inženýrství odolnost k metle našich švestkových sadů – k viru šárky.
Ke skutečným pohromám ohrožujícím momentálně světová pole patří houba Phakopsora pachyrhizi, jež ničí úrodu sóji od Austrálie přes Asii a Afriku až po Jižní Ameriku a USA. Pokud proti ní farmář včas nezakročí účinným chemickým postřikem, může přijít i o 80% úrody. Napadené rostliny hynou. Odolné odrůdy nejsou k dispozici, i když na jejich vyšlechtění usilovně pracují vědci po celém světě. Choroba nezná hranic. Například do USA ji zřejmě zavlekl z Venezuely hurikán Ivan, jenž v roce 2004 přehnal nad Karibikem.
Vzdušné masy větrných bouří výrazně přispěly také k rozšíření bezkonkurenčně největší hrozby pro světovou úrodu pšenice – rzi travní kmene Ug99. Ta se poprvé objevila na sklonku minulého století ve východní Africe. Dnes ohrožuje řadu zemí, kde tvoří pšenice základ výživy, např. Irán, Afghánistán, Pákistán nebo Indii. V současné době není k dispozici odrůda, která by dávala slušné výnosy a zároveň odolávala rzi Ug99. Ohrožena je úroda pšenice zajišťující živobytí pro dvě miliardy obyvatel Země. Vědci vědí, které geny jsou za odolnost ke rzi Ug99 zodpovědné. Pomocí genetických testů kontrolují výsledky křížení a vybírají jen ty rostliny, u kterých se zkombinovaly žádoucí vlohy. Vznikají nové, odolné odrůdy s dobrými výnosy. V závodě s časem a neúprosně postupující rzí Ug99 však vědci i pěstitelé pšenice stále ještě prohrávají.
Diskuze:
