BONUS: Pšenice a její odolnost vůči stresu
Rostliny, stejně jako jiné organismy, mohou být ve stresu z řady důvodů. Stres ovlivňuje jejich kondici i schopnost reprodukce. U pšenice, jedné z nejdůležitějších plodin světa, mohou abiotické i biotické stresy snižovat výnosy. Jak se vyrovnat s požadavky na vysokou odolnost a současně zajistit vysoké výnosy?
Pšenice setá (Triticum aestivum), jedna z nejrozšířenějších plodin současnosti (jen letošní produkce je 790 milionů tun) patří mezi nejstarší kulturní plodiny a její původ je ve stepích jihozápadní Asie (více v NB 2021/2).
Pšenice setá obsahuje šest sad po sedmi chromozomech (je tedy hexaploidní a má celkem 21 párů chromozomů). Její genom je obrovský se 17 miliardami párů bází DNA, což je pětkrát více než u člověka. Kombinuje geny svých předků, neboť vznikla díky hybridizačním událostem a zdvojení chromozomových sad u triploidního předka bylo nezbytné pro zachování fertility (více v NB 2022/1).
Spolu se staletími intenzivního výběru znaků výhodných pro dané prostředí existuje relativně vysoká variabilita jednotlivých genotypů pšenice seté (více v NB 2020/1 a 2022/1). Proto se může pěstovat téměř na všech kontinentech (kromě Antarktidy) a v rozdílných klimatických podmínkách. V současnosti se stále více projevují klimatické změny (mírnější zimy, v létě delší periody sucha a horka). To způsobuje rostlinám stres, jehož výsledkem je ztráta ve výnosu plodin. K zmírnění těchto ztrát může přispět změna ve způsobu pěstování obilnin, směřující ke zvýšení nebo alespoň udržení vody v půdě ze srážek, např. technologie zpracování půdy, střídání vhodných plodin, hnojení organickými hnojivy, zamezení eroze atd.
Další možností je výběr odrůd vhodných pro dané prostředí s dostatečným výnosem. V genové bance uchováváme stovky genotypů pšenice zahrnující staré krajové i komerční kultivary a odrůdy. Jsou dostupné výzkumníkům a šlechtitelům a umožňují vyšlechtit nové odrůdy s požadovanými znaky. Přesná charakterizace vlastností a odolností těchto genotypů je důležitá pro následný výzkum a tvorbu selekčních markerů.
Pro testování odolností genotypů pšenice se využívají metody laboratorní (rostliny pěstované a následně testované v regulovaném prostředí - morfologie, fyziologie, molekulární, tzv. omics techniky), polně-laboratorní (rostliny jsou odebírány z pole pro testování v laboratorních podmínkách) až po čistě polní (vyhodnocení stavu porostu na poli, hlavně technikami morfologicko-fyziologickými). Na pracovišti VÚRV testujeme mimo jiné i zimovzdornost obilnin výsevem do bedýnek. Rozdílnou výškou bedýnek simulujeme různá stanoviště, kdy bedýnky bez kontaktu se zemí lépe promrznou než ty ležící na zemi (Obr. 1). V posledních letech testujeme také suchovzdornost ve stovkách genotypů pšenice, a to převážně v regulovaném laboratorním prostředí (Obr. 2).
Zatímco odolnosti vůči abiotickým stresům (více v NB 2021/2) jsou založené polygenně, tak u biotických stresů způsobených patogeny a škůdci lze často sledovat rezistenci založenou na určitém genu. Jeho přítomnost v genomu plodiny pak lze přímo testovat molekulárními metodami. Např. přítomnost genu Lr34 ukazuje na trvalou rezistenci vůči rzi pšeničné - tj. částečnou bez hypersenzitivní reakce. Ovšem i některé odolnosti vůči biotickým stresům jsou založeny polygenně (např. proti fuzariózám, více v NB 2019/1). Ovlivnění odolnosti více geny tak ztěžuje výběr a šlechtění vhodných genotypů.
