Narůstá zájem o šlechtění zeleniny, ať již konvenčními postupy, tak pomocí biotechnologií i editace genomu, kdy nejnovější poznatky i praktické příklady ukazují její velkou perspektivu.

Autor: Jaroslava OVESNÁ, Drnovská 507, 161 06 Praha 6, ovesna@vurvcz

Zeleniny jsou významnou součástí potravního řetězce a jsou nedílnou součástí zdravé stravy moderního člověka. Zeleniny obsahují řadu vitamínů, minerálních látek a speciálních zdraví prospěšných látek. Narůstá zájem o jejich šlechtění ať již konvenčními postupy, tak pomocí biotechnologií i editace genomu. Nejnovější poznatky i praktické příklady ukazují velkou perspektivu posledně jmenované techniky. Lze zlepšit nejen výnosy, ale i chuťové a kvalitativní parametry zelenin. Perspektivy editovaných zelenin jsou značné, jak to naznačují programy významných firem. Zatímco ve světě se technologie rozvíjejí na komerční úrovni, v EU bylo zatím rozhodnuto zařadit je ke GMO, což může zpozdit jejich využití pro evropský trh.

ÚVOD:

Zásobení trhu kvalitními potravinami závisí na výkonnosti rostlinné výroby. Jejím základem jsou domestikované plodiny, které jsou neustále přizpůsobovány požadavkům spotřeby. Jejich cílené zlepšování – šlechtění vedlo k vývoji současných odrůd. Podle počtu jsou zahradnické plodiny, zelenina a ovoce nejpočetněji rozšířenými druhy, které jsou využívány jako zdroje vitamínů a dalších biologicky aktivních látek, pro podporu zdraví a také jsou surovinami pro kosmetický sektor. Pro zajištění vyšších výnosů a dosažení lepší kvality prostřednictvím nových odrůd se používá řada přístupů, jako jsou různé formy záměrného křížení a výběrů, hybridizace, mutační šlechtění i transgenní technologie označované i jako genetické inženýrství.

VÝZNAM GENETICKÉHO INŽENÝRSTVÍ VE ŠLECHTĚNÍ ZELENIN:

Genetické inženýrství dovoluje upravovat cíleně genetický základ organismů včetně zelenin. Příchod molekulární genetiky totiž připravil širokou cestu pro moderní šlechtění pomocí biotechnologií. Znalosti o genetické kontrole žádoucích/nežádoucích vlastnostech, pomáhají molekulárním biologům přesně manipulovat s genem, který podmiňuje sledovaný znak, a vytvářet tak nové fenotypy. Tyto technologie umožňují přenášet gen bez ohledu na zdroj genu nebo příjemce genů.

První pokusy s hospodářsky významnými geneticky modifikovanými rostlinami byly provedeny ve Francii a v USA v roce 1986. Transgenní rajče známe jako „FlavrSavr Tomato“ bylo první transgenní potravinou, která byla schválena k prodeji v USA. Další využívanou transgenní zeleninou je papája, která je povolena pro pěstování v USA, ale do EU ji není povoleno dovážet. Papája z USA je odolná vůči virovým chorobám. Jiné, ale nepovolené klony papáji, byly zachyceny v Thajsku nebo na Filipínách. Alespoň v některých zemích je povolena k pěstování transgenní čekanka (odolnost k herbicidům, cytoplasmatická sterilita, USA), lilek černý (odolnost k chorobám, Bangladéš), brambory (odolnost k herbicidům, škůdcům, kvalita produktu USA, Kanada, Ruská federace) vodní meloun (kvalita produktu, USA), tykev (odolnost ke škůdcům, USA, Čína), paprika (odolnost ke škůdcům Čína). Je nutné ale připomenut, že u některých druhů a odrůd není transformace rutinní záležitostí a je třeba další badatelské práce.

NOVÉ TECHNIKY VE ŠLECHTĚNÍ: EDITACE GENOMU:

Znalost molekulárních nástrojů, které cíleně opravují strukturu DNA, umožnila od roku 2012 vyvinout postup účinné editace genomu pro širokou škálu experimentálních systémů od rostlin až po zvířata.

V medicíně může genová edice potenciálně léčit dědičná onemocnění, jako jsou některé formy onemocnění srdce a rakovina a vzácná porucha, která způsobují ztrátu zraku. V zemědělství může tato technika vytvářet rostliny, které nejen produkují vyšší výnosy, ale také ty, které jsou výživnější a odolnější vůči suchu a škůdcům, což může pomáhat plodinám vydržet extrémnější meteorologické vzorce předpověděné v nadcházejících letech.

Příkladem využití této technologie jsou již nyní rajčata, která byla vytvořena pomocí editace vlastních genů rajčete. Po letech studia různých genů byli vědci schopni jemně doladit schopnost větvit tím, že snížili aktivitu určitých genů. Tato rajčata jsou nyní naprogramována tak, aby produkovala dvojnásobný počet větví a v důsledku toho dvakrát tolik plodů. Mají tedy dvojnásobný výnos.

Je také očekávána aplikace u brokolice. Lykopin a glukosinoláty v brokolici mohou snižovat atak chronických onemocnění, jako je rakovina. Sulforafan je glukosinolát v brokolici a když vaříme brokolici, ztrácí tyto živiny. Takže úprava genů nám může skutečně pomoci vyřešit problém, zvýšit stabilitu molekuly při vaření a uchovat sulforafan ve vařené zelenině.

Přesná editace DNA, poskytuje jedinečnou příležitosti k tomu, aby nakonec využila podrobných genetických analýz, a tím zlepšila vlastnosti spojené s kvalitou a stresovou tolerancí dosažitelné v přiměřeném časovém rámci. Nedávné zprávy o takových přístupech v zelenině ilustrují proveditelnost získání více homozygotních mutací v jedné generaci, dědičná potomstva, s použitím stabilních nebo přechodných transformačních postupů, které se nemusí spoléhat na integraci nežádoucí cizí DNA. Editace genomu tak přispěje k řešení problémů vyvolaných nárůstem populace a změnou klimatu. Odborníci tvrdí, že by editace genomu mohla umožnit řešit nejen problematiku sucha, ale i snáze vyvíjet fortifikované - živinami obohacené zeleniny bez nutnosti nákupu drahých semena od některých nadnárodních firem jako je tomu často u GMO.

PERSPEKTIVY POSTUPU EDITACE GENOMU U ZELENIN

Perspektivu využití technik editace genomu u zelenin dokumentuje fakt, že na začátku letošního roku firma zabývající se léta GM plodinami, Monsanto, investovala 125 milionů dolarů do nové společnosti pro úpravu genu s názvem Pairwise. Pairwise plánuje dále vyvíjet vlastní nové odrůdy, za spolupráce s dalšími zemědělskými a spotřebitelskými potravinářskými společnostmi. Příkladem jsou jahody nebo rajčata s výraznější sladkou chutí. Vědci z Japonska zase používají stejnou techniku pro produkci bezsemenných rajčat.

Editace genů je poměrně snadná pro ty, kteří mají řádné vzdělání a základní laboratorní zařízení, a je proto dostupná i pro menší šlechtitelské společnosti, které zásobují lokální trhy a nejlépe chápou jejich potřeby.

Editace genomu je jednodušší, levnější a rychlejší než tvorba GMO. Šlechtění využívající transgenní technologie příliš svoji rychlostí nepřekonalo postupy konvenčního šlechtění, kde vývoj odrůdy trvá 10 – 12 let. Předpokládá se, že odrůda s využitím nástrojů editace genomu může být vyvinuta již během 5 let. Postupy dosahují podobných výsledků bez přenosu nových genů z jednoho organismu do druhého, což často vedlo k námitkám pěstování a konzumace GMO. Základní předpoklady pro využití editace genomu a jejich současný stav viz. Tab 1.

Tab. 1 Základní předpoklady a dostupnost nástrojů pro editaci genomu zelenin:


LEGISLATIVNÍ PŘEDPOKLADY UPLATNĚNÍ V EU

Ačkoliv možnosti využití genově upravených rostlin jsou rozsáhlé, ve světě se vede debata o jejich regulaci. Zatímco soudní rozhodnutí v Evropské unii nedávno postavilo genotypy/odrůdy s editovaným genomem, USDA nedávno vydala prohlášení k bezpečnosti rostlin vyrobených pomocí inovativních nových technik ve šlechtění, které zahrnují techniky editace genomu. Podle svých předpisů USDA neupravuje nebo nemá žádné plány na regulaci rostlin, které by jinak mohly být vyvinuty prostřednictvím konvenčních šlechtitelských technik (mutací), pokud se nejedná o prostředek na ochranu rostlin. Jiným příkladem je novozélandský Úřad pro ochranu životního prostředí. Rozhodl, že rostliny získané metodami editace genů, kde v editované rostlině nezůstala žádná cizí DNA, by nebyly regulovány jako GMO. Nicméně po námitce k Nejvyššímu soudu bylo toto rozhodnutí zrušeno, takže Nový Zéland v současné době kontroluje všechny genově upravené produkty jako GMO.

V nedávném rozsudku Evropský soudní dvůr rozhodl, že podle nařízení EU o geneticky modifikovaných organismech představují moderní metody a metody zaměřené změny genetického materiálu (editace genomu) genetickou modifikaci a nespadají pod výjimku pro mutagenezi. V důsledku tohoto rozsudku budou experimentální porosty rostlin a zvířat získané úpravou genomu podléhat požadavkům na posouzení a schválení rizik podle platné legislativy. Toto rozhodnutí může značně ovlivnit směřování evropských i českých šlechtitelských firem. Vědecká obec proto předpokládá další jednání v této věci.