Už od počátku zemědělství vybírali lidé k dalšímu pěstování jen ty nejlepší rostliny nebo jejich semena. Postupně pak člověk začal tyto nejlepší kusy mezi sebou úmyslně křížit s cílem nakombinovat nejlepší vlastnosti křížených odrůd do jedné. To je ale poměrně zdlouhavý, a ne vždy úspěšný proces.

Moderní člověk se proto nespokojil s vlastnostmi, které rostliny už měly, a začal je zkoušet vylepšit pomocí změn (mutací) v genech, které tyto vlastnosti kódují – například ozařováním nebo pomocí chemických mutagenů.

„Dnes je registrováno a využíváno přes tři tisíce druhů takto vyšlechtěných odrůd, například sladovnický ječmen Diamant, jahodník Vanda s odolností k plísni šedé, jabloň James Grieve Double Red, nebo třeba Bor – radiační odrůda chmele,“ vysvětluje Tomáš Kocábek, který se v Ústavu molekulární biologie rostlin Biologického centra Akademie věd ČR věnuje výzkumu genetických modifikací chmele.

Tento typ šlechtění připomíná ale spíše střelbu naslepo, protože mutace vznikají náhodně ve všech genech, což výběr nově vylepšené a zároveň životaschopné odrůdy ohromně ztěžuje.

PSALI JSME:
Nová odrůda meruňky obávanému viru odolá

Změna v jednom genu

S rozvojem molekulárních technik se proto věda snažila o to nejen poznat, které geny jsou za tu kterou vlastnost zodpovědné, ale také vymyslet techniku, která by umožnila precizní změny pouze v jednom konkrétním genu.

Před několika lety se ukázalo, že právě takovou možnost nabízí bakteriální „imunitní“ systém s názvem CRISPR/Cas, s nímž je možné v konkrétním genu provést změnu přesně do posledního písmenka. Seznam rostlin upravených touto technologií se dnes neustále rozrůstá od modelových rostlin až po hospodářsky využitelné plodiny, jako je rajče, pšenice či ovocné dřeviny.

„Chmel však doposud na seznamu chyběl,“ konstatuje Kocábek. A právě chmel otáčivý se vědcům z Ústavu molekulární biologie rostlin Biologického centra Akademie věd ČR podařilo jako prvním upravit – právě s použitím technologie CRISPR/Cas upravit. Za svůj první cíl si vybrali modelový gen pro klíčový enzym, který zajišťuje výrobu listových barviv. Jeho „vypnutí“ je totiž na rostlině okamžitě vidět.

Pivem proti rakovině?

Pokusné rostliny měly skutečně zcela bílé, případně mozaikovité listy, a úspěšnost prvního testu a zacílení do genu potvrdily i molekulární analýzy. „Jsem rád, že se nám povedlo tuto metodiku zavést i pro chmel,“ říká Praveen Awasthi, indický post-doktorand na Biologickém centru a hlavní autor studie, který tuto technologii již dříve použil u banánovníku.

PSALI JSME:
Chmel vypěstoval na své zahrádce, v pivovaru z něj pak uvařil limitovanou edici

Nyní se tým zaměří na cílené změny v genech zodpovědných za tvorbu hořkých kyselin, důležitých v pivovarnictví, nebo takzvaných prenylovaných flavonoidů, které působí mimo jiné proti rakovině, bakteriím a zánětům.

„Technika CRISPR je zcela univerzální systém pro vše živé od mikroorganismů až po lidské buňky a přinese jistě spoustu zajímavých výsledků do budoucna, protože takto lze upravovat specificky zcela konkrétní geny, aniž bychom zasahovali do jiných oblastí genomu,“ vysvětluje přínosy nové metody Awasthi.

Bruselský zákaz

Vědci tvrdí, že mezi nesporné výhody této metody patří rovněž to, že se do organismu nemusí vnášet cizí geny, jako je tomu u geneticky modifikovaných organismů (GMO).

V Evropské unii jsou však od roku 2018 po rozhodnutí Evropského soudního dvoru veškeré organismy vytvořené inovativními biotechnologiemi – včetně CRISPR – regulovány podle právních nařízení, která se vztahují právě ke GMO. Restriktivní evropské předpisy tak prakticky znemožňují komerční využití takto upravených rostlin.

PSALI JSME:
Argentina povolila geneticky modifikovanou pšenici

Biologické centrum Akademie věd ČR se proto už v roce 2019 připojila k iniciativě evropských vědců, kteří znovu žádají Evropský parlament a Evropskou komisi o legislativní změnu, která by použití těchto metod umožnila.

„Toto je jeden z mála příkladů, kdy se vědecká komunita napříč celou Evropskou unií takto zmobilizovala a jednotným hlasem žádá o revizi evropské legislativy,“ řekl hlavní iniciátor iniciativy profesor Dirk Inzé, vědecký ředitel Centra pro systémovou biologii rostlin z belgického Gentu. Dodal, že k iniciativě se připojilo více než 120 předních evropských institucí. K podpoře se přihlásila také většina ministerstev zemědělství v členských zemích EU.

„Zatímco ve světě neustále přibývá států, které tyto moderní technologie povolují, Evropa zůstává zakonzervovaná. Každým měsícem se tak zvyšuje propast mezi ní a progresivními zeměmi, což se může velmi negativně projevit na evropském zemědělství, produkci a kvalitě potravin a také na životním prostředí,“ uvedlo před časem Centrum regionu Haná pro biotechnologický a zemědělský výzkum.

„Šlechtění rostlin může významně přispět vývojem nových odrůd plodin, které jsou méně náchylné k patogenům a jsou odolnější vůči suchu. To umožní zemědělcům zvyšovat výnosy při současném snížení používání chemických látek a vody,“ upozornil Karel Říha z výzkumného institutu CEITEC Masarykovy univerzity v Brně.

PSALI JSME:
Rychlost povolování vakcín proti covidu ukazuje schizofrenní tvář EU