Šlechtění zelenin má i v ĆR dlouholetou tradici. Navazuje na práci drobných šlechtitelů a později výzkumných ústavů, univerzit a šlechtitelských stanic. V současné době šlechtění probíhá tradičními postupy, doplněné o explantátové kultury, použití molekulárních markérů a návratu ke starým genetickým zdrojům. Ve světě navíc je možné využít postupy genetických modifikací a editací genomu.

Klíčová slova: zelenina, šlechtění, molekulární markery, GMO, editace rostlin

Úvod:

Zeleniny představují zdroji živin, vitaminů i dalších biologicky aktivních látek pro člověka a jsou pěstovány po tisíce let od své domestikace. Stejně jako u dalších druhů byly vybírány nejlepší genotypy u zelenin nejen s ohledem na výnos, přežití v daných environmentálních podmínkách, ale i chuť a vzhled. V minulém století cílené křížení nejlepších genotypů a selekci doplnila indukovaná mutagenese, techniky tkáňových kultur včetně mikrosporových kultur. Nové genotypy a odrůdy, které jsou na našem trhu, jsou výsledkem těchto postupů. S měnícími se požadavky trhu na odrůdy s vysokou mírou odolnosti k enviromentálním vlivům na straně jedné a vysokou nutriční hodnotou na straně druhů se s výhodou používají i další postupy. S rychlým rozvojem sekvenování nové generace a vysoce výkonnými technologiemi genotypování byl dobře sestaven a publikován referenční genom více než 20 druhů zeleniny. Resekvenační postupy genetických zdrojům objasnily domestikaci a změnu genetického základu zelenin lidskou selekcí a zejména umožnily genetické mapování a kvantitativní analýzu lokusů. To vedlo k objevu klíčových genů a molekulárních markerů spojených s důležitými znaky zelenin. Šlechtění založené na markérech bylo využito u mnoha zelenin, včetně Solanaceae, Cucurbitaceae, Cruciferae a dalších čeledí.

Genetické modifikace u zelenin

Zeleniny a zejména rajče (Lycopersicum aesculentum) patřily k prvním plodinám, které byly geneticky modifikovány. Dokonce rajče se změněným dozráváním bylo první komerční GM plodinou. Pokud zahrneme i brambory, které v některých částech světa je považováno za zeleninu rychle se objevily i brambory odolné k mandelince bramborové v Kanadě. Podle ISAAA jsou v současné době využívány ve světě fazole odolné k virovým chorobám, které jsou schopny inhibovat replikaci proteinu viru žluté mozaiky fazole (BGMV). Pěstování je povoleno v Brazílii. Další je čekanka obecná, která je odolná herbicidům a disponuje samčí sterilitou. Byly vyvinuty holandskou firmou a její použití je povoleno v USA. Velmi známý je lilek černý odolný k hmyzím škůdcům. Uplatňuje se v Bangladéši a na Filipínách. V USA je možné pěstovat meloun se zpožděným dozráváním, tykve odolné k virovým chorobám, rovněž k virům odolná paprika, rajče se změněným měknutím plodů. Některé z nich se využívají i v Kanadě (Obr. 1). Před komercializací je řada genotypů rozličných typů zelenin, existuje stovky vědeckých publikací popisujících efekty vnesení genu či sady genů do zelenin. GM zeleniny zcela jistě přinášejí výhody pěstitelům, konzumenti, zjm. v EU preferují produkty konvenčního a ekologického zemědělství.

Obr.1: Snímek GM tykve vyvinuté v Číně, GM lilku, který se pěstuje v Indii (zvaný Brindjal) a GM čekanka

Genové editace zelenin

V současné době jsou k dispozici nástroje, které umožňují navodit rychlé a cílené změny genových sekvencí jakýchkoliv organismů. Zeleniny nejsou výjimkou. Využívá se nástroj nazvaný CRISPR/Cas, tzv. molekulární nůžky, které byly nalezeny v mikroorganismech. Editace genů se v principu provádí pomocí enzymů, zejména nukleáz, které byly navrženy tak, aby cílily na specifickou sekvenci DNA, kde zavádějí řezy do řetězců DNA, což umožňuje odstranění stávající DNA a vložení náhradní DNA.

Na rozdíl od GMO lze provádět velmi precisní změny a vyhovět tak speciálním potřebám konzumentů. Lidé nutně potřebují některé látky, které ostatní lidé netolerují. Uspokojení individuálních potřeb tak, aby vyhovovaly jejich tělesnému typu a stravě, lze dosáhnout úpravou genů. Nové verze zelenin zahrnují vlastnosti jako větší odolností vůči chorobám, vyšší obsah mikro i makronutrientů nebo vyšším obsahem vlákniny.

Technologie jsou snadno uplatnitelné, a příkladem může být produkt firmy Food+Tech Pairwise uvedení Conscious™ Foods a nabídla ochutnat svůj první produkt Conscious™ Greens. Firma se snaží vyvinout pomocí CRISPR a genových úprav pro pěstování nové výživné a chutné nové odrůdy. Nová listová salátová zelenina Conscious Greens s vysokým obsahem živin, by se měla objevit na pultech obchodů s potravinami ve formě balených salátů v USA v roce 2023. Přicházejí v sytě zelené a tmavě fialové barvě.

V Japonsku schválili pěstování a prodej rajčete vyvinutého Universitou Tsukubaě. Plody obsahují pětinásobek normálního množství GABA, aminokyseliny spojené se snížením krevního tlaku, a to díky úpravám genů, které normálně omezují produkci této aminokyseliny. Sazenice jsou nabízeny pro domácí zahrádky letos na jaře příštího roku. Sazenice a plody budou jasně označeny jako vyrobené s technologií úpravy genů. Japonská veřejnost a dodavatelské řetězce jsou podle průzkumu k takovým produktům zatím velmi nedůvěřiví.

Technologie editace genomu mají velké perspektivy a z uvedených příkladů plyne, že jejich možnosti jsou nedozírné. V EU zatím probíhá stále debata, jak s těmito produkty naložit a pěstitelé, šlechtitelé a producenti potravin čekají na možné změny evropské legislativy.

Závěr:

Požadavky trhu, spotřebitelé a environmentální podmínky budou v budoucnu určovat směřování šlechtění zelenin a koncepce organické produkce a možností biotechnologií. 

Autor:

Jaroslava OVESNÁ, doc., RNDr., CSc.

Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i., Drnovská 507, 16106 Praha 6

e-mail: Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.