Na Zahradnické fakultě odhalují bakteriální infekci rostlin již v osivu

Vědecký tým ze Zahradnické fakulty se věnuje analýze osiva různých plodin. Díky laboratorním metodám je schopen určit nejen, jestli jsou bakterie v osivu přítomné, ale dokonce i v jakém množství. Součástí výzkumu vědců a vědkyň je i vývoj přípravků na ochranu rostlin, většinou na bázi nanomateriálů nebo fenolických látek, které díky svým specifickým vlastnostem působí efektivně, a přitom s menší zátěží na životní prostředí v porovnání s konvenčními prostředky. Na výzkumu vědecký tým spolupracuje s firmou MoravoSeed a Ústavem chemie a biochemie Agronomické fakulty.

Nejčastěji testují vědci a vědkyně osivo na přítomnost bakterie Xantomonas campestris pv. campestris (Xcc), která způsobuje bakteriální černou žilkovitost brukvovitých rostlin. Mezi typické symptomy této choroby patří nekrózy ve tvaru písmene V na listech a černání cévních svazků. Osivo se na několik hodin ponoří do pufrovaného roztoku, ve kterém nabobtná, následně se rozdrtí a získaný homogenát se testuje jak pomocí kultivačních technik, tak metodami založenými na PCR. „Výhodou PCR je, že k odhalení přítomnosti bakterie postačí opravdu jen malé množství osiva – v praxi tedy několik semínek. Navíc je možné určit i to, kolik bakterie se ve vzorku nachází, a tím stanovit míru napadení testované šarže,“ vysvětlil Jakub Pečenka z Mendelea – ústavu genetiky ZF MENDELU.

Životní cyklus Xcc začíná na povrchu listů, kde se tato bakterie nachází epifytně. Přirozený vstup do rostliny nastává za podmínek vysoké vzdušné vlhkosti a teploty, kdy se na okrajích listových čepelí tvoří kapky vody, formou takzvané gutace. „Tyto kapky vznikají vylučováním přebytečné vody cévním systémem, ale rostlina je dokáže opět vtáhnout zpět do pletiv. Pokud se v gutační kapce nachází i bakterie, dostane se spolu s ní přímo do rostliny a začíná kolonizovat její vnitřní pletiva. Tím začíná kolonizace cévního systému, odkud se patogen šíří do celé rostliny, včetně pletiv, ze kterých se zakládají semena. Tak vzniká infikované osivo,“ vysvětlil Pečenka. Sekundárně se bakterie na poli šíří i dalšími cestami – prostřednictvím poranění, škůdců či odstřikem dešťových kapek.

Kromě testování osiva se vědecký tým zabývá také vývojem přípravků na ochranu rostlin na bázi pokročilých nanomateriálů a sledováním jejich účinků. Cílem je ověřit účinnost přípravků vůči různým patogenům a zároveň posoudit jejich zátěž pro životní prostředí i škodlivost pro samotné rostliny. „K tomu využíváme analýzu genové exprese rostlin, díky které dokážeme posoudit jejich reakci jak na přítomnost patogenu, tak na testovaný přípravek,“ uvedl vědec.

Na vývoji ochranných přípravků spolupracuje vědecký tým s Ústavem chemie a biochemie Agronomické fakulty. Jedná se především o přípravky na bázi nanomateriálů, mezi nimiž se využívají zejména sloučeniny mědi, grafenu, stříbra, zinku a křemíku. „Nanomateriály dokážou pronikat do buněčné struktury, takže i malé množství postačí k dosažení účinné ochrany. To zároveň znamená menší zátěž pro životní prostředí,“ vysvětlil Pečenka. V experimentálním testování se uplatňují také přípravky na bázi fenolických látek, které se přirozeně vyskytují v léčivých a kořeninových rostlinách.

Kontakt pro bližší informace: Ing. Jakub Pečenka, Ph.D., +420 608 111 498, jakub.pecenka@mendelu.cz, Mendeleum – ústav genetiky, ZF MENDELU