Vědci z laboratoře Cold Spring Harbor provedli experimenty s genetickým editováním zlatochřestu (Physalis peruviana), aby vyvinuli nižší rostliny, které jsou o 35 % menší, což usnadňuje jejich pěstování a sklizeň. Jejich cílem je dále zlepšit vlastnosti jako velikost plodu a odolnost vůči nemocem.

Pro zrychlení procesu domestikace rostlin, který obvykle trvá tisíce let, odborníci v laboratoři Zachary Lipman na Cold Spring Harbor používají technologii CRISPR k rychlému „zkrocení“ slibného divokého ovoce, které se dosud obtížně pěstuje na velkých plochách.

Po dobu přibližně 10 000 let lidé zlepšovali zemědělské plodiny pomocí pomalé, avšak efektivní metody, při které si uchovávali semena rostlin, jež měly vyšší výnosy, lepší chuť nebo byly odolnější vůči obtížným podmínkám. Takto vznikla většina dnešních známých druhů ovoce a zeleniny. Nicméně v éře klimatické krize, nových rostlinných nemocí, škůdců a suchých podmínek, se tento tempo může jevit jako nedostatečné.

V laboratoři Lipman se pokoušejí proces zrychlit. Místo očekávání náhodných změn a jejich výběru po generace, se přímo zaměřují na geny, které ovlivňují agronomické vlastnosti. Pokud se to podaří, lze vyvinout odolné odrůdy mnohem rychleji a také otevřít dveře k novým plodinám, které ještě neprošly plnou domestikací.

Určitý pokrok namísto generace selekce

Zlatochřest roste především v Jižní Americe a získává popularitu díky své výživové hodnotě a chuti, která kombinuje sladkost a kyselost. Z hlediska zemědělství je však stále považován za „nepohodlnou“ plodinu. Rostliny mají tendenci být keřovité, velké a rozvětvené, což ztěžuje péči o kultivaci, hustou výsadbu a především efektivní sklizeň.

Podle výzkumníků je tato výzva právě důvodem pro myšlení o urychlené domestikaci. Pokud by bylo možné rostliny zmenšit, aniž by došlo ke ztrátě výnosu, otevřela by se příležitost pěstovat zlatochřest ve větším rozsahu, i v oblastech, kde je to nyní méně efektivní.

„Použití CRISPR otevírá cesty pro nové a odolnější potraviny,“ uvedl Blaine Fitzgerald, technik skleníku v laboratoři. „V éře klimatické krize a rostoucí populace je inovace v zemědělské produkci klíčovým směrem vpřed.“

Snižování velikosti rostlin při zachování výnosu

Výzkumný tým založil svůj experiment na předchozích zkušenostech s rajčaty a dalšími příbuznými plodinami rodiny lilkovitých, u nichž genetické editování vedlo k vytvoření kompaktnějších rostlin, které lze pěstovat v hustších výsadbách. Nyní aplikovali podobné metody na zlatochřest a dosáhli zmenšení rostlin o přibližně 35 %. Praktický význam takového výsledku je jasný: lze vysazovat více rostlin na stejnou plochu, lépe se kolem nich pohybovat a plánovat efektivnější sklizeň.

Přestože plody samotné byly o něco menší, vědci hlásí, že celkový výnos neklesl. Pro zemědělce je to klíčový údaj. Pokud zůstává počet plodů nebo celková hmotnost podobná, lze zlepšit provoz bez významnějších ztrát na výnosu.

Další cíle: chuť, velikost a odolnost

Vedle struktury rostlin chtěli výzkumníci také, aby plody byly chutné pro spotřebitele. Podle jejich popisu šlo o velmi „lidský“ proces: mnoho ochutnávek na poli, rostlina po rostlině, aby vybrali linie zlatochřestu s obzvláště úspěšnými plody. Po několika generacích kultivace a selekce byly získány dvě odlišné linie zlatochřestu, které se zdají být vhodné pro produkci.

Dalším cílem je pokračovat ve zlepšování dalších vlastností pomocí CRISPR. Mezi možnosti patří zvýšení velikosti plodů a zlepšení odolnosti vůči nemocem. Myšlenka spočívá v aplikaci moderních nástrojů na plodiny, které dosud neprošly plnou domestikací, aby se z nich vytvořily stabilní, efektivní a přizpůsobené plodiny pro měnící se realitu.

Tým plánuje požádat o další regulační schválení, aby zemědělci mohli získat semena a začít produkovat nové odrůdy. Pokud se to podaří, zlatochřest by se mohl stát příkladem, který se záznamně mění v komerčně významný produkt, a také ukázat, jak může genetické editování rozšířit spektrum možností zemědělství v nadcházejících desetiletích.

Další informace na webu Haaretz: