Nádej na lepšiu úrodu Chlieb pre svet - genóm pšenice dešifrovaný z Augsburgu
Spolu s kukuricou a ryžou je pšenica hlavnou potravinou pre svetovú populáciu. Ak by sa dal ďalej rozvíjať cielenejším spôsobom, znamenalo by to príspevok proti hladu vo svete. Vedci k tomu teraz prišli veľkým krokom.
Po rokoch medzinárodného úsilia sa zložitý genóm pšenice podarilo takmer úplne rozlúštiť.
Skupina viac ako 200 vedcov zo 73 inštitúcií v 20 krajinách publikovala v časopise „Science“ genóm chlebovej pšenice, najdôležitejšieho druhu pšenice na svete.
Vedci, ktorí sú súčasťou Medzinárodného konzorcia pre sekvenovanie genómu pšenice (IWGSC), dúfajú, že to zlepší dodávky potravín na svete.
Pšenica je základnou potravinou pre viac ako tretinu svetovej populácie a tvorí takmer 20 percent kalórií a bielkovín, ktoré ľudia konzumujú na celom svete, píšu vedci. Znalosť genómu by mala uľahčiť produkciu odrôd, ktoré prinášajú vyššie a stabilnejšie úrody a sú lepšie prispôsobené zmenám podnebia. V ďalšej štúdii vedci analyzujú aj gény, ktoré sa podieľajú na alergiách. Toto ponúka nádej ľuďom s intoleranciou, napríklad na prísadu lepok.
Dekódovanie genómu pšenice bolo na celom svete netrpezlivo očakávané. Neočakávalo sa to ani na budúci rok, tvrdí viceprezident Federálneho výskumného ústavu pre kultúrne rastliny, Inštitútu Juliusa Kühna, Frank Ordon. Hovoril o míľniku. "Teraz je možné rýchlejšie identifikovať gény, ktoré kódujú poľnohospodársky dôležité znaky, a tým ich konkrétnejšie množiť. To urýchli postup chovu." Výroba konvenčnej pšenice trvá asi desať rokov. Teraz to možno urobiť oveľa rýchlejšie v kombinácii s inými technikami.
„Teraz vidím veľkú výzvu v zisťovaní, ktoré gény a ktoré génové siete sú zodpovedné za ktoré poľnohospodárske vlastnosti,“ hovorí Ordon, ktorý je tiež predsedom výskumného výboru iniciatívy pre pšenicu založenej krajinami G20. „Potom môžete hľadať varianty génov, ktoré sú efektívnejšie.“
Manuel Spannagl z Helmholtzovho centra v Mníchove, ktorý spolu s Leibnizovým ústavom pre genetiku rastlín a výskum plodín (IPK) Gatersleben zohrávali v štúdii poprednú rolu, odhaduje, že prvé úspechy vo využívaní genómu na šľachtenie možno očakávať zhruba za dva až tri roky.
Konzorcium dešifrovanie skúmalo 13 rokov. Podobné medzinárodné združenia už vznikli pre sekvenovanie genómu ryže, kukurice a jačmeňa. Pšenica bola posledným veľkým agronomicky dôležitým rastlinným genómom, ktorý predstavoval hádanku a bolo obzvlášť ťažké ho rozlúsknuť.
„Kompletné sekvenovanie genómu pšeničného chleba sa dlho považovalo za nemožné, pretože je enormne veľké a zložité,“ uviedol Nils Stein z Leibnizovho ústavu pre genetiku rastlín a výskum plodín (IPK) Gatersleben. Zatiaľ čo ľudský genóm obsahuje asi 20 000 génov, vedci našli 107 891 génov v chlebe alebo mäkkej pšenici (Triticum aestivum).
„Odhadujeme, že sme takto dešifrovali 94 percent,“ hovorí Spannagl. Chlebová pšenica má ešte zložitejší genóm ako pšenica tvrdá použitá na cestoviny (Triticum durum). „V súčasnosti pracujeme na pšenici cestovín.“ Teraz by sa mali podrobnejšie preskúmať aj iné druhy pšenice. „Ide o to, aby ste pochopili prírodnú rozmanitosť pšenice a sprístupnili ju tak.“
Keďže ani moderné technológie nedokázali genetický materiál dekódovať v jednom kuse, mali vedci k dispozícii iba fragmenty. Aby bolo možné pochopiť správne zostavenie týchto čiastkových sekvencií, tím vyvinul špeciálne algoritmy. Konečne si mohli ujasniť, ktoré gény sa kde nachádzajú, ako sú organizované a aké úlohy jednotlivé gény preberajú.
Vedci taktiež sledovali gény, ktoré vyvolávajú intoleranciu pšenice od celiakie po pekársku astmu, a ďalšie výsledky publikovali v časopise „Science Advances“ paralelne s hlavnou štúdiou.
„Teraz sme schopní oveľa presnejšie a lepšie charakterizovať gény spôsobujúce alergie,“ uviedol Spannagl. "Nenašli sme žiadne úplne nové gény zodpovedné za rôzne intolerancie. Boli sme však schopní určiť polohu, kde sa tieto gény nachádzajú." To znamená, že nové odrody pšenice, ktoré obsahujú menej alergénnych proteínov, ako je glutén, sa dajú rýchlo získať šľachtením a teoreticky aj genetickým inžinierstvom.
K hlavnej publikácii je priložených celkovo päť publikácií. Jedna štúdia už tieto zistenia uplatňuje: Ukazuje sa, ako silno alebo ako slabo fungujú jednotlivé gény za rôznych podmienok, napríklad za sucha. Tieto a mnohé ďalšie štúdie, ktoré už používajú sekvenciu genómu pšenice, sa stali možnými, pretože v januári 2017 bola pre ďalší výskum k dispozícii pracovná verzia teraz publikovanej kompletnej sekvencie génov. (DPA)