Zvětšit obrázek

Národní laboratoř Los Alamos v Novém Mexiku svou sféru zájmu o národní bezpečnost rozšířila i na záležitosti vinařů. Přípravila jim geneticky modifikovanou vinnou révu.

Národní laboratoř v Novém Mexiku zabírá plochu 90 kilometrů čtverečních a patří k největším vědeckým institucím na světě, pokud jí již není. Do povědomí se dostala zásluhou „Tlusťocha“ s „Malým klukem“, které odtud na sklonku války vypravili do Nagasaki a Hirošimy. Dodnes v Alamos řeší především otázky národní bezpečnosti a přednostně přijímají fyziky, chemiky, matematiky, inženýry, geology a informatiky. Denně jich tam do práce chodí 13 000. Slávu a věhlas této instituci nyní paradoxně šíří poznatek z oboru ovocnářství.

Pierceova nemoc

Zvětšit obrázek

Pierceovu nemoc se pěstitelé a zahrádkáři snaží eliminovat a tlumit od roku 1892. Marně. Infekce se může přenášet a šířit nejméně na 70 rostlinných druzích. Snímek ukazuje, co bakterie umí udělat s porostem oleandrů. (Kredit: Michael J. Plagens, Wikipedia)

Na konci devatenáctého století žil v Kalifornii rostlinopatolog jménem Newton B. Pierce. Jako první popsal žloutnoucí keře na vinohradech, které navzdory veškeré péči i zalévání usychaly. Netušil, jak se časem stane slavným. Choroba nesoucí jeho jméno úspěšně táhne jihem a míří na středozápad USA. Někde jí zatím ještě říkají jinak, ale to se změní až zjistí, že původce je jeden a tentýž. V Brazilii ji označují jako “CVC” (citrus variegated chlorosis disease), v Alabamě pro ní mají hanlivé “zparchantělost broskvoní”, v Arizoně se vžil termín “skvrnitost oleandrovníků”. Jen vinaři jsou disciplinovaní a ve všech zemích světa se drží oficiálního názvu “Pierce´s disease”.
Ještě před týdnem mnozí kvůli nezadržitelně se šířící nemoci prorokovali americkému vinařství kolaps. Kalifornie měla být této pravdě nejblíže. Evropě prý nic takového zatím nehrozí, tvrdí euro-optimisté, vycházejí z přesvědčení, že zde původce zatím nemáme. Pesimisté pro všechny případy preventivně protlačili infekční agens i jeho přenašeče do celé řady paragrafů. V Česku máme nařízení vlády č. 453/2009 Sb., kterým se pro účely trestního zákoníku stanoví, co se považuje za nakažlivé nemoci rostlin a mezi nimi je Pierce´s disease. Znamená to tedy, že dovlečení nákazy do ČR je pod kuratelou zákona a tak se ani nemůžeme divit, že euro-realisté, kteří do diskusních fór píší věty jako je tato: “Kdo pozná jak se zbavit Pierceho nemoci, ať se ozve. Údajně sem si ji se sazenicema dovlekl...”, se většinou zapomínají podepsat.

Xylém
Zprvu nenápadným znakem choroby, která přivádí kalifornské sadaře a vinaře k zoufalství, je usychání a odumírání pletiva xylém. Původ tohoto slova je ve starořeckém xúlon, což znamená „dřevo“. V tomto případě nejde o dřevnatění, ale o přidruženou transportní funkci pletiva. V xylému je řada buněk propojena do trubek, a ty mají v popisu práce přepravu minerálních látek z kořenů do vyšších pater. Nemocným rostlinám se v xylému usazuje rosol a jejich potrubní systém kolabuje.

Zvětšit obrázek

Křísek Homalodisca vitripennis (dříve H. Coagulata) je pokládán za hlavního přenašeče Pierceovy nemoci. Ta na jihovýchodě USA likviduje celé vinice. Podle francouzských vědců (časopis Phytoma) je tento hmyz významnou potenciální hrozbou i pro pěstitele v Evropě. (Kredit: Reyes Garcia, University of Georgia, USDA)

Xylella fastidiosa
je nenáročná gamaproteobakterie, které ke spokojenému životu stačí, co rostlinám v jejich systému „vodovody a kanalizace“ koluje. Na rozdíl od jiných bakterií mají rády soukromí a sveřepě si ho chrání hradbou slizu. S tím si ale rostliny nedovedou poradit a během pár let jim bakteriální huspenina jejich dopravní systém zadře. Jen těm z nejstatečnějších se daří vzdorovat až pět let. S tím, jak se nemoc roznáší, produkce bobulí postupně klesá a vinice nabírají kurz směrem do háje. Chorobu přenáší malý hmyz příbuzný cikádám – křísek, latinského jména Homalodisca vitripennis. Také u něj, stejně jako u bakterií, má jít zatím jen o privátní záležitost Nového světa. Čerta na zeď malují ale francouzští vědci. Z jejich článku v odborném tisku vyplývá, že se ani tak nebojí „vitripennisu“, jako spíše „fastidiosy“. Zvládá prý nejen révu, grapefruity, citroníky a olenadry, s potěšením hravě přiškrcuje cévy mandloním, nektarinkám, meruňkám, broskvoním, švestkám,... výčet končí někde u čísla 70.

Americká praxe ukazuje, že k infekci bakterií Xylella fastidiosa nejsou všechny rostliny révy stejně vnímavé. Choulostivější jsou například Chardonnay a Pinot noir, muškáty jsou na tom lépe, ale jen o málo. Bohužel, žádná rezistentní vinná réva neexistuje a napadení bakterií je pro všechny ortelem smrti. Pro klasické šlechtění to je ta nejhorší zpráva, jaká může být. Znamená, že odolný materiál není z čeho vybírat. Jedinou cestou tedy je rostliny pálit, polnosti stříkat jedovatými látkami a všemi způsoby se snažit alespoň ztrpčovat život hmyzu, který si na rostlinách hasí žízeň.

Zvětšit obrázek

32 Příčinou ztráty funkce cévních svazků jsou bakterie Xylella fastidiosa a jejich želatinový výměšek. Napadenou rostlinou je pomerančovník. (Kredit: E. W. Kitajima ESALQ/USP/Brazil)

I genetici se někdy rozhodnou udělat něco užitečného. Dokladem je počin Goutama Gupty z Los Alamoské laboratoře. Přesvědčil spolupracovníky k vylepšení jedné z nejstarších kulturních rostlin pěstovaných člověkem. Když padla možnost využít k tomu klasickou mendelovskou genetikou, vzali si na pomoc molekulární. Vyšli z předpokladu, že i rostliny mají imunitní systém a ten chtěli podpořit v samém počátku ataku nemoci. Nejprve vyhledali na povrchu zlého bakteriálního původce molekuly, které jsou pro něj typické. Na ty pak navedli svou zbraň. Tou je umělý protein, který přinutili rostlinu vyrábět. Aby k tomu byla svolná, museli jí napsat podrobný návod - umělý gen. Ten pak do ní vpravili pomocí vektoru - nástroje, který odkoukali od virů. Nejvhodnější jsou původci obzvláště virulentních a nebezpečných nemocí, protože se v pašování genů přes hranice hostitelské buňky vyznají ze všech nejlépe. Vektory se ale jen tváří jako plnohodnotné viry. Ve skutečnosti jsou „vykuchané“ a místo vlastních genů mají podvržené geny cizí - ty, jež chceme do rostliny dostat. V tomto případě šlo o geny dva a jejich úkolem je produkovat hybridní protein se dvěma funkcemi. Jedna část molekuly (s elastázou) je obdařena schopností na povrchu bakterie vyhledat slabé místo a narušit vnější proteinový obal. Druhou část proteinu vybavili schopností rozpouštět vnitřní lipidovou membránu. Když začnou obě domény molekuly spolupracovat, je z nich funkční mini-vrtačka. V rostlině se jich cévami poflakují myriády a všechny jsou chtivé se probourat bakteriálním krunýřem, kdykoliv dojde ke kontaktu. Zbývá dodat, že geny pro tvorbu této ochranné molekuly se vkládají při takzvaném množení vegetativně somatickou embryogenezí. Při ní se pracuje s chomáčkem mladých buněk odebraných z vrcholového pupenu rostliny. Tyto ještě nediferencované buňky se množí v tkáňové kultuře s přídavkem vektorů. Z nich lze vypiplat mnoho nových rostlin, jde o množení hodně podobné tomu, kterému se říká řízkování. Tím, jak se kultivované buňky vektorem „infikují“, vnesený gen se spolu s množením buněk šíří celou rostlinou. Dospělci pak produkují žádoucí ochranný protein v mnoha svých tkáních.

Zvětšit obrázek

Transgenním rostlinám vinné révy z Los Alamos (vlevo) se i po záměrné bakteriální infekci daří dobře, zatímco kontrolní rostliny začínají žloutnout, což je známka ucpaného potrubí v xylému a předzvěst brzkého konce. (Kredit: Dandekar a kol., 10.1073/pnas.1116027109)

Práce se Američanům zdařila. Testy rostlin prokázaly, že v laboratoři sestavený gen se exprimuje, což v překladu znamená, že "děrovačka funguje". I samotná míza vymačkaná z pletiv transgenních rostlin bakterie zabíjí. Podstatné je, že protein napadá skutečně jen ty bakterie, které nesou na svém povrchu patřičnou specifickou značku, typickou pro agresora Xylella fastidiosa. Jinak to ostatně ani být nemůže, protože hybridní molekula dostala do vínku podmínku spolupráce obou svých částí, a proto si bakterií, které typické stigma nemají, proteinový destruktor ani nevšimne. Vznik odolné vinné révy musí potěšit jak ty, kteří mají rádi bábovky s rozinkami, tak entomology, protože vinohrad s gmo révou nebude vyžadovat tolik jedovatých postřiků. Ty spolu s křístky zatím vždy spolehlivě hubily prakticky všechnu hmyzí havěť. Spolu s transgeny by tak na stráních na úkor posvátného ticha mělo přibýt ptačího křiku. Celkový úbytek jedů v potůčcích a rybnících by měl být po chuti členům cechu sv. Ondřeje a Petra. Škodní by měli být jen chirurgové na přesčasech, klesnout by totiž měl počet rakovin jak u vyznavačů jiskrného moku s pravdou na dně, tak i u nás, kteří bereme za vděk čistou pramenitou.
Na práci vědců z meky amerického atomového výzkumu se již snáší kritika. Vyjma odpůrců genetických manipulací, je kladná. Ti, co se v branži skutečně vyznají, upozorňují na ještě jednu podstatnou věc - stejný antimikrobiální gen by měl být využitelný i pro tvorbu dalších transgenních rostlin. Lepší zítřky by se tak měly dostat i k plantážníkům pomerančů, sadařům s broskvoněmi, levnější by ale měla být i slivovice a mandle na vánočku.

VIDEO: Křístek a jím šířená choroba se nezadržitelně šíří na nová území USA.

Prameny: Abhaya M. Dandekar a kol.: An engineered innate immune defense protects grapevines from Pierce’s disease, Proceedings of the National Academy of Sciences, 2012