Vědci učí zemědělské plodiny odolávat suchu

Američtí zemědělci dostávají nové možnosti ochrany proti dopadům sucha na svou úrodu. Je to důležité, v měnícím se klimatu totiž rostou průměrné teploty, a tím se zvyšuje riziko sucha. Farmáři v USA ztrácejí v důsledku nedostatku vody deset až patnáct procent roční úrody, konstatuje vědecký časopis Nature. Šlechtitelé proto nabízejí nové odrůdy plodin, které jsou vůči suchu odolnější. Definitivním řešením to však není.

Zavlažování zasoluje

První variantou je samozřejmě zavlažování. To ovšem zvyšuje náklady a také vede k hromadění solí v ornici vinou odparu nadbytečné vody (v níž je sůl v malém množství vždy obsažena). Přílišná slanost pak zhoršuje kvalitu zemědělské půdy. Technici proto vyvíjejí úsporné postupy zavlažování, při nichž se voda přivádí přímo ke kořenům a co nejvíce se omezuje její odpařování.Jinou možností pak je pěstovat plodiny, kterým sucho méně vadí. V minulých dnech oznámila americká semenářská společnost Pioneer Hi-Bred, patřící do koncernu DuPont, že uvádí na trh sérii zcela nových hybridů kukuřice, které prospívají při menším přísunu vody. V této chvíli plánuje jejich prodej pouze v USA, především v západních státech a na středozápadě, v oblasti zvané s ohledem na převládající plodinu „kukuřičný pás“.

Hybridy i pro svět

„Nové hybridy zvýší úrodu v suchých oblastech o pět procent,“ oznámila společnost Pioneer Hi-Bred.

Navázala tak na dřívější oznámení švýcarské společnosti Syngenta, že i ona uvádí na trh hybridy kukuřice odolné vůči suchu. Švýcaři slibují, že zvýší úrodu kukuřice v suchých oblastech dokonce o patnáct procent.

A do třetice nadace Billa a Melindy Gatesových spolu s dalšími dárci podporují výzkum odrůd kukuřice vhodných pro suché oblasti subsaharské Afriky, kde dnes tato plodina tvoří podstatnou složku místní výživy.

Miliardy do výzkumu

V těchto případech ještě jde o konvenční šlechtění, tedy křížení běžně existujících odrůd. Jak Pioneer Hi-Bred, tak Syngenta i další semenářská a agrochemická společnost Monsanto však ve svých laboratořích usilovně pracují nejen na konvenčních metodách. Kukuřice odolné vůči suchu vyvíjejí i pomocí genetického inženýrství.

Do výzkumu zemědělských technologií směřují peníze ze státních, ale především ze soukromých zdrojů. Zatímco celkový roční rozpočet federálního ministerstva zemědělství USA na zemědělské vědy dosahuje 1,1 miliardy dolarů, jen sama společnost Monsanto investuje do svého zemědělského výzkumu ročně 1,2 miliardy dolarů. Dobře ví, že trh na nové odrůdy a hybridy čeká.

Bakterie pomáhá

S biotechnologickým gigantem Monsanto spolupracuje na výzkumu genetických modifikací také německá BASF, největší chemická společnost na světě. Vědci obou korporací společně vnesli do kukuřice gen, který zvyšuje odolnost zemědělských plodin proti nedostatku vody.

Jak prozrazují, využili gen označovaný jako cspB z půdní bakterie Bacillus subtilis. „Tento gen řídí vytváření bílkoviny, která chrání struktury uvnitř buňky,“ vysvětluje Anja Klattová ze společnosti BASF. Vlastně je „opevní“ proti nepříznivým podmínkám. „Nejdříve byl gen prokázán v bakteriích vystavených přílišnému chladu, pak se ukázalo, že pomáhá rostlinám vyrovnat se i s nedostatkem vody,“ popisuje Anja Klattová.

Badatelé testovali tuto geneticky upravenou (neboli transgenní) kukuřici v suchých oblastech USA, kde se dal příjem vody snadno řídit zavlažováním. Zjistili, že transgenní kukuřice má ve stejných podmínkách až o 15 procent vyšší výnosy než běžná kukuřice.

Své výsledky popsali v odborném časopise Plant Physiology.

Nezůstává jen u kukuřice. Výzkumníci z BASF v Brazílii zkoumají podobné genetické úpravy cukrové třtiny. Doufají, že během desetiletí se jim podaří získat plodinu s mnohem větší odolností proti suchu.

Kde vzít správné geny

„Velký důraz se klade na klíčové plodiny: rýži, pšenici a kukuřici,“ konstatuje přední znalec genetických modifikací Jaroslav Drobník, emeritní profesor Přírodovědecké fakulty Univerzity Karlovy.Při hledání plodin odolných vůči suchu se vědci zaměřují například na geny ze suchomilných rostlin. Vpraveny do běžných plodin by měly způsobit, že se zmenší počet průduchů v listech a také povrch listů bude tužší, méně prostupný, což všechno zpomaluje odpařování vody. Rostlina pak přežije i v sušších podmínkách.

Jinou možností je dodání genů, které prodlužují kořeny rostlin a umožňují jim vysát více vody i ze suché půdy.

„Vědci z univerzity v Tel Avivu přišli s novým principem – získat rostliny, jejichž kořeny budou aktivně hledat vodu,“ doplňuje profesor Drobník. „Kořeny mají schopnost růst směrem k místu s vyšší vlhkostí. Izraelští vědci určili gen, který tuto vlastnost řídí. Genetickou modifikací, jež vedla ke zmnožení genu, podstatně posílili schopnosti kořenů vyhledávat směr k vyšší vlhkosti.“

Zázračný lék to není

Ani získávání plodin odolných vůči suchu není zázračným způsobem, jak eliminovat dopady změn klimatu. Každá rostlina vždy potřebuje vodu, takže pokud její množství klesne pod přijatelnou úroveň, ani sebelepší odrůda nemůže vyrůst.

Vědecký časopis Nature rovněž připomíná, že některé odrůdy odolné vůči suchu naopak trpí, když je vody moc, případně je pro ně podstatné, ve které fázi jejich životního cyklu sucho udeří. A to může být problém, protože podstatou změn klimatu je velká variabilita a rychlé, těžko předvídatelné změny počasí. I tak by však nové postupy měly umožnit se lépe se změnami klimatu vyrovnat.

Na našem kontinentě ovšem není jasné, jak moc se mohou nové transgenní odrůdy v zemědělství uplatnit. Evropské obyvatelstvo a následně i úřady jsou ke genetickým modifikacím velmi zdrženlivé. Navzdory tomu, že Evropská komise začíná být ke genově upraveným plodinám méně odmítavá, jejich schvalování stále trvá léta až desetiletí a v Evropě je jich povoleno mnohem méně než v jiných částech světa.

Transgenní plodiny

Do geneticky upravených (transgenních) rostlin vnesli vědci požadovaný gen z jiného organismu nebo některý původní gen vyřadili z činnosti. Ve světě jsou dnes nejčastější dva základní typy transgenních plodin. První je odolnější vůči postřikům proti plevelům, takže zemědělec může postřikem ničit plevel, aniž ublíží plodině. Druhý typ v sobě vytváří toxin, jenž neškodí lidem, ale zabíjí housenky nebo brouky, kteří rostlinu napadnou. V obou případech se zvyšuje úroda a snižuje nutná péče o pole. Nejrozšířenějšími geneticky upravenými zemědělskými plodinami ve světě jsou sója, kukuřice, bavlník a řepka olejka. V podstatně menší míře se objevují i transgenní zemědělské plodiny s jinými vlastnostmi, například brambory, jejichž škrob je díky genetické úpravě vhodnější pro průmyslové zpracování, nebo rýže obsahující více vitamínů. Vědci zkoumají také možnosti, jak zemědělské plodiny připravit na větší sucha.