Současné technologie přípravy osiv jsou velmi náročné a je nutné je neustále opakovat. Vědci se proto snaží vyvinout modifikace plodin, které by bylo možné „množit“ výrazně snadněji bez ztráty kvality.
První plodinou, u které by se apomiktické odrůdy mohly prosadit, bude pravděpodobně rýže © okugawa/iStock
Začátkem léta se nad rýžovými poli v Texasu a Arkansasu slétají neobvyklí opylovači. Malé, hbité helikoptéry létají nízko a vytrvale, takže jejich rotory rozfoukávají pyl z jedné řady rostlin do druhé. Tyto lety pomáhají šlechtitelské společnosti RiceTec produkovat osivo pro vysoce výnosné a odolné odrůdy rýže pěstované na jihu Spojených států. Je to nákladný a komplikovaný způsob výroby osiva.
Úsilí však stojí za to, protože ze semen vyklíčí neobvykle robustní a odolné rostliny. Jde o jev nazývaný z řečtiny pocházejícím výrazem heteróza (či heteroze), z angličtiny se pak šíří někdy i pojmenování „hybridní vitalita“. Celá řada takto vzniklých hybridů má lepší vlastnosti, především výnosy, oproti běžným rostlinám.
Proč tomu tak je, není zatím zcela jasné, ale jedna z dlouhodobě prosazovaných hypotéz říká, že prospěšné verze genů jednoho z rodičů převládají nad slabými, recesivními geny rodiče druhého.
Vývoj hybridních odrůd zvýšil výnosy kukuřice, čiroku a dalších plodin až o 50 % a přinesl další cenné znaky, například vyšší odolnost vůči suchu. Tento postup lze však použít pouze u některých druhů. Například neexistuje praktický způsob, jak produkovat hybridní pšenici nebo sóju. A pokud ano, je nesmírně pracný.
U rýže musí semenářské společnosti nejprve vyvinout takový typ rostlin, které se nemohou samosprašně opylit. Teprve pak přijdou na řadu zmíněné vrtulníky. Proces je však nutné opakovat u každé nové dávky osiva, aby nedošlo k promíchání genů a ztrátě příznivých vlastností, jako při běžném pohlavním rozmnožování.
Cesta bez míchání
Šlechtitelé rostlin proto logicky sní o jednodušším a efektivnějším způsobu vytváření hybridních semen. V přírodě se některé druhy rostlin rozmnožují klonálně: vajíčka uvnitř jejich květů se stávají zárodky bez opylení v rámci procesu zvaného apomixis (řecky „bez míchání“). Pokud by vědci dokázali geneticky upravit plodiny tak, aby se rozmnožovaly pomocí apomixie (vytvoření první hybridní generace bude nepochybně nesmírně náročné), mohly by semenářské společnosti množit hybridní potomstvo mnohem jednodušeji.
Celé skupiny vědců po celém světě pracují na vývoji apomiktických odrůd čiroku, rajčat, vojtěšky a dalších plodin. Vědci však sami přiznávají, že všem aspektům jevu a jeho praktickým důsledkům nerozumějí. Výrobci osiva ovšem problematice věnují značnou pozornost. Apomiktické rozmnožování by jim zjednodušilo způsob produkce hybridních semen, urychlilo zavádění nových odrůd a snížilo náklady. Technologie by také mohla být přínosem pro drobné zemědělce v chudších zemích, kteří mají složitý přístup ke komerčním hybridním osivům. Mohli by si prostě uchovat osivo vyprodukované z úrody předchozího roku.
Apomixie je předmětem vědeckého zájmu již po staletí. Doposud víceméně bez výrazných úspěchů.
První úspěchy
V poslední době však vědci přece jen dosáhli jistého pokroku v pochopení a manipulaci s tímto jevem: identifikovali klíčové geny, které se na apomixii podílejí, a vyvinuli postupy, jak je v rostlinách aktivovat. Například zjistili, že vyřazením tří genů souvisejících s meiózou (dělení buněk při pohlavním rozmnožování) a aktivací genu zvaného Baby Boom mohou u rostlin vyvolat partenogenezi, tedy „panenské početí“ embrya bez oplození. Průlomu se podařilo dosáhnout u rýže a výsledkem pokusu byla semena geneticky identická s mateřskou rostlinou. Úspěšnost se postupem času zlepšovala a v posledních pokusech přesáhla 95 %. Technologie však bude připravena ke komerčnímu využití až za několik let. Dalším krokem bude provedení praktických pokusů, které ověří výkonnost těchto klonálních rostlin v různých podmínkách.
Na obrátkách nabírá také výzkum dalších plodin. Anna Koltunowová z University of Queensland vyvíjí apomiktické odrůdy čiroku a hrachu, důležitých plodin pro zemědělce v subsaharské Africe. V říjnu 2022 zahájila se svým týmem v Austrálii polní pokusy s upraveným čirokem.
Kche-ťien Wang, genetik z čínského národního výzkumného ústavu rýže, který vyvíjí apomiktický kmen hybridní rýže, pro časopis Science uvedl, že v Číně pracuje na apomiktických odrůdách zelí, rajčat, vojtěšky a dalších zeleninových či pícních plodin nejméně deset skupin.
Někteří šlechtitelé varují, že i když bude výzkum apomiktických rostlin pokračovat, nemusí takové plodiny uspět na trhu — tak jako například neuspěly geneticky modifikované plodiny. Skeptici říkají, že některé země, zejména v Asii, které se brání geneticky modifikovaným potravinám, možná nebudou chtít apomiktickou rýži dovážet.
Optimisté naopak věří, že se odpor podaří překonat, protože při produkci těchto rostlin nebyly použity stejné techniky jako u GMO rostlin, ale pouze tzv. editace genů s pomocí metody známé jako CRISPR (clustered regularly interspaced short palindromic repeats). Ta už se používá v klinických zkouškách v lidské medicíně a přístup k ní je minimálně v části světa jiný než ke genetickým modifikacím. V EU tomu tak ovšem není.