14. října 2016 6:52 Lidovky.cz > Relax > Věda

Fenomén zvaný heteroze.
Kde se skrývá síla hybridů?

  • Poslat
  • Tisk
  • Redakce
  • 0Diskuse
Kukuřice (ilustrační foto) | na serveru Lidovky.cz | aktuální zprávy Kukuřice (ilustrační foto) | foto: Shutterstock
Ať už zemědělci nad letošní sklizní jásají, nebo naříkají, úroda by byla mnohem horší, kdyby už víc než století nepěstovali rostliny cíleně posílené fenoménem zvaným heteroze.

Běžné křížení dává potomkům vlastnosti, které jsou průměrem vlastností rodičů. Při některých kombinacích rodičů se však projeví heteroze – a kříženci (hybridy) pak své rodiče výrazně předčí. Většina křížení zemědělských plodin vede k průměrnému potomstvu, ale kříženci některých rodičovských linií dávají výnosy, které výrazně překonávají vše, čeho jsou jejich rodiče schopni. Efekt není trvalý. Pokud se hybridy „nadupané“ heterozí kříží mezi sebou, v generaci jejich potomků se „síla hybridů“ vytratí a rostliny opět upadají do průměru, proto semenářské firmy vytvářejí hybridy znovu a znovu.

Pestrou škálu projevů heteroze umnoha organismů velmi podrobně popsal už Charles Darwin v roce 1876. Dílo slavného anglického přírodovědce inspirovalo počátkem 20. století amerického genetika George Shulla k tomu, aby se začal zabývat využitím heteroze při šlechtění kukuřice.

Byl jsem hloupý

Mnozí považovali Shullovu vizi, podle které dá křížení některých průměrných rodičovských rostlin vzniknout rostlinám s vynikajícími vlastnostmi, za bláhovost a například harvardský genetik Edward Murray East za to Shulla nevybíravě kritizoval. Když pak Shull v roce 1908 publikoval výsledky o kukuřičných hybridech, napsal mu East v dopise: „Bez výhrady s vámi souhlasím. Žasnu, jak jsem byl hloupý, když jsem vámi odhalená fakta sám neviděl.“

Díky Shullovi, který je také autorem vědeckého termínu heteroze, se dnes prakticky po celém světě seje zrno speciálně „namíchaných“ kukuřičných hybridů se zárukou bohaté úrody. Přesto mechanismus vzniku heteroze představuje záhadu. To je pro šlechtitele nepříjemné, protože bývají odkázáni na slepou náhodu.

Deset tisíc kříženců

Do tajů heteroze nakoukl s využitím nejmodernějších metod molekulární genetiky tým čínských vědců pod vedením Bin Hana z šanghajského Ústavu biologických věd Čínské akademie věd. Vybrali si sedmnáct špičkových linií rýže.

Z praxe je známo, že kříženci vhodně zvolených linií této plodiny mívají výnosy o 10 až 20 procent vyšší než výchozí rodičovské linie. Právě tento „zisk z hybridů“ je jedním ze základních hnacích motorů šlechtění, jež dovoluje udržet při produkci potravin tempo s rostoucí světovou populací.

Bin Han s kolegy křížili linie rýže a získali přes 10 000 hybridů, které pečlivě prozkoumali. Přečetli i genomy rostlin z každé linie, aby se dobrali změn, které stojí v pozadí vyšší výkonnosti hybridů.

Předchozí generace šlechtitelů vysvětlovaly „sílu hybridů“ tím, že rodičovské rostliny jsou vysoce prošlechtěné a tím zdegenerované. V jejich dědičné informaci se vyskytují varianty vloh se slabým negativním vlivem. Hybrid dědí od každého rodiče různé varianty vloh, a pokud se na mnoha místech dědičné informace neprojeví vlivy negativní, je výsledný součet pozitivních efektů impozantní. Bin Han a jeho spolupracovníci v článku publikovaném v časopise Nature tuto již zpochybňovanou teorii vyvrátili. Síla hybridů má komplikovanější základy.

U řady znaků důležitých pro výnosy zemědělských plodin platí, že když zdědí hybrid po rodičích různé varianty téhož genu, výsledkem je „průměrný efekt“. Vlastnost hybridu leží uprostřed vlastností obou rodičů. Čínští vědci ale našli řadu genů, kde kombinace dvou variant přináší pro gen celkově vyšší než průměrný výkon. Akombinace dvou různých variant jiných genů dávají u hybridu dokonce výkon, kterým trumfnou i lepšího z rodičů. Mnohé z genů, které se tak chovají, patří mezi takzvané transkripční faktory, které ovládají funkce stovek dalších genů, cožmůže mít dramatický dopad na celou rostlinu.

Příčiny heteroze jsou ale ještě komplikovanější, protože kromě správné kombinace variant jednotlivých dědičných vloh záleží i na celkové konstelaci zbytku dědičné informace. Tatáž kombinace dvou variant jedné vlohy může u některých hybridů rýže zvyšovat výnosy, zatímco u jiných se zvýšením výnosu neprojeví. Záleží na tom, zda zbývající geny vytvoří v rostlině pro efekt vybrané kombinace vloh příhodné prostředí.

Záhady přetrvávají

Některé principy heteroze budou mít zřejmě mezi zástupci flóry obecnější základy. Čínští vědci odhalili, že se na heterozi rýže podílejí podobné geny, které jsou podezírány z podílu na „síle hybridů“ rajčat. Jiné rýžové hybridy ale posílily bez přispění „rajčatových“ genů a to naznačuje, že každá zemědělská plodina má i své vlastní cestičky, jak „nabušit“ hybridy ke špičkovým výkonům.

Věda 2009 - Genetický kod kukuřice je přečtený

Výkonnost odrůd na polích nemá mnoho společného s životaschopností planých rostlin v přírodních podmínkách. Zemědělské plodiny mají ke svým předkům už hodně daleko. Také podmínky vládnoucí na polích jsou na hony vzdálené poměrůmv přírodních rostlinných společenstvech. Na sklizni plodin z polí jsme však existenčně závislí, a proto se musíme o dějích v těchto plodinách dozvědět co nejvíc.

Ani publikace čínských vědců nezbavila heterozi všech tajemství. Zdá se například logické, že tak, jako se heteroze projevuje pozitivní „silou hybridů“, měla by v některých případech přinášet i negativní efekty, jakousi „slabost hybridů“. Nic takového ale pěstitelé zatím nepozorovali. Proč? To zůstává záhadou.

Jaroslav Petr, autor je profesorem České zemědělské univerzity
  • 0Diskuse




REGISTRACE NA SERVERU LIDOVKY.CZ, NEVIDITELNÉM PSU A ČESKÉ POZICI

SMS Registrace

Diskuse LN jsou pouze pro diskutéry, kteří se vyjadřují slušně a neporušují zákon ani dobré mravy. Registrace je platná i pro servery Neviditelný pes a Česká pozice. více Přestupek znamená vyřazení Vašeho telefonního čísla z registrace a vyřazený diskutér se již nemůže přihlásit ani registrovat pod stejným tel. číslem. Chráníme tak naše čtenáře a otevíráme prostor pro kultivovanou diskusi.
Viz Pravidla diskusí. schovat

Jak postupovat

1. Zašlete SMS ve tvaru LIDOVKY REG na číslo 900 11 07. Cena SMS za registraci je 7 Kč. Přijde Vám potvrzující SMS s heslem.

2. Vyplňte fomulář, po odeslání registrace můžete ihned diskutovat

Tel. číslo = login,
formát "+420 xxx xxx xxx"
Kód ze SMS je rovněž heslo
Vaše příspěvky budou označeny Vaším jménem, např. K. Novák.
* Nepovinný.
Odesláním souhlasíte s Pravidly diskusí.

Dětská kosmetika, po které se vaše dítě neoprudí
Dětská kosmetika, po které se vaše dítě neoprudí

Recenze si přečtěte na eMimino.cz.

Najdete na Lidovky.cz