19. května 2017 6:50 Lidovky.cz > Relax > Věda

Pět miliard písmen genetického kódu. Vědci rozluštili genom ječmene

  • Poslat
  • Tisk
  • Redakce
  • 0Diskuse
Ječmen se musí sklízet zelený | na serveru Lidovky.cz | aktuální zprávy Ječmen se musí sklízet zelený | foto: Shutterstock

Pomocníka pro šlechtění ječmene dává důkladná inventura jeho dědičné informace. Spojilo k ní síly sedmasedmdesát vědců z jedenácti zemí světa včetně českých genetiků. Zjistili, že jeho DNA obsahuje pět miliard písmen genetického kódu a 39 0 0 0 genů.

Už v pravěku se naši předci naučili kvašením obilek planě rostoucího ječmene připravovat alkoholické nápoje. Ty pak konzumovali při náboženských obřadech i světských radovánkách. Zdá se, že právě výroba alkoholu představovala jeden z hlavních motivů pro zrod zemědělství v oblastech rozkládajících se na úpatí pohoří Taurus kolem horních toků Eufratu a Tigridu. Následně dala tato kolébka světového zemědělství vzniknout jedněm z nejstarších center lidské civilizace, kde před 12 000 lety začaly růst do té doby nevídané megalitické stavby. Odsud se zemědělství rozšířilo do okolního světa.

Dějiny psané pivem

O významu ječmene svědčí i události z doby před 5000 lety, kdy do střední a západní Evropy osídlené usedlými zemědělci vtrhli nomádští pastevci ze stepí na jihu dnešního Ruska. Z genetických analýz vyplývá, že invazi podnikli převážně mladí muži, kteří po příchodu do Evropy upustili od kočování se stády. Usadili se s místními ženami a dali vzniknout pomm pulaci, již dnes známe jako kulturu se šňůrovou keramikou. K usazení nomádů zřejmě přispělo pivo, které se na obsazeném území vyrábělo kvašením ječmene.

Dnes patří ječmen společně s pšenicí, rýží a kukuřicí ke čtveřici nejdůležitějších obilnin světa. Pěstuje se v Evropě, v Severní a Jižní Americe, v mnoha zemích Asie nebo na severu Afriky. Celosvětová sklizeň kolem 150 milionů tun ročně zdaleka neslouží jen k výrobě alkoholu. Tvoří významnou položku v jídelníčku lidí i hospodářských zvířat. Hlavními producenty jsou Rusko, Německo, Francie, Kanada a Španělsko.

Česká republika patří s ohledem na svou rozlohu k baštám pěstování ječmene. A tým profesora Jaroslava Doležela z Ústavu experimentální botaniky Akademie věd v Olomouci se řadí ve výzkumu dědičné informace zemědělských plodin k absolutní světové špičce. Jasně to prokázal i podílem na převratné studii genomu ječmene zveřejněné nyní ve vědeckém časopise Náture.

Bludiště genomu

Šlechtění ječmene se stavěla do cesty nedostatečná znalost jeho dědičné informace. Obtížnost čtení genomu této obilniny zdaleka nevyplývá jen z toho, že je velmi rozsáhlá. Lidská DNA se třemi miliardami písmen genetického kódu a zhruba 20 000 geny je oproti DNA ječmene bezmála poloviční. Geny tvoří v dědičné informaci ječmene jen 1,4 procenta. Přes 80 procent zaujímají „skákající geny“ čili transpozony. Těch je hodně a jsou si často podobné. Pro genetiky proto zůstával genom ječmene nepřehledným bludištěm.

Vědci stáli před podobnou úlohou, jako kdyby měli najít správnou adresu na velkém sídlišti, kde se většina paneláků podobá jeden druhému jako vejce vejci.

Mezinárodnímu vědeckému sdružení International Barley Genome Sequencing Consortium pod vedením Nilse Steina z Leibnizova ústavu rostlinné genetiky zabralo deset let usilovné práce, než mohli představit detailní mapu genomu ječmene.

DNA ječmene je v každé buňce rozdělena na sedm porcí čili chromozomů. Každý ze sedmičky chromozomů se v buňce nachází ve dvou „výtiscích“. Jedna sada chromozomů pochází od mateřské rostliny, druhou přináší pylové zrno z otcovské rostliny. Geny nejsou na chromozomech ječmene rozloženy náhodně.

Uprostřed chromozomu se jich nachází jen málo a směrem ke koncům chromozomu jich prudce přibývá. To je pro rostlinu výhodné, protože v každém ze sedmi párů si dvojice chromozomů vzájemně vyměňují své úseky. Geny tak vytvářejí nové kombinace a rostliny získávají nová spektra vlastností.

Čím dále se gen nachází od středu chromozomu, tím větší má šanci, že se přestěhuje z jednoho chromozomu na druhý. Vysoce proměnlivé geny zodpovědné například za ochranu rostliny před chorobami či škůdci se natlačily na konce chromozomů a vytvářejí nové kombinace snadno a často. Naopak geny zajišťující základní životní pochody leží blíže ke středu chromozomů a do výměn se nehrnou. Geny nacházející se blízko středu chromozomu tak vytvářejí relativně stabilní společenstva.

Pomoc šlechtitelům

To má zásadní vliv na šlechtění. Pokud pěstitelé vybírají rostliny s vlastností určenou genem ležícím blízko středu chromozomu, dostávají nově vyšlechtěné rostliny s žádoucí variantou genu do vínku i její „sousedy“ a li už nemusí být vždycky vítáni.

Kvalita ječmene by letos měla být dobrá.

Odhalení řady stabilních společenstev genů v dědičné informaci ječmene patří k jedněm z významných přínosů výzkumu mezinárodního konsorcia pro čtení genomu ječmene. Nabízí velmi dobrý přehled o tom, které vlastnosti ječmene se dají při šlechtění zkombinoval relativně snadno a kdy mají tyto snahy jen malou šanci na úspěch. Před šlechtiteli ječmene stojí například úkol zvýšit odolnost rostlin k plísním produkujícím nebezpečné jedy - mykoxiny, které se dostávají i do krmiv, potravin a nápojů a ohrožují naše zdraví.

Vědci z mezinárodního konsorcia zčásti přečetli dědičnou informaci bezmála stovky vynikajících odrůd ječmene a s detailními informacemi o genomu v ruce teď mohou pátrat po variantách genů, které jsou za vynikající vlastnosti vybraných odrůd zodpovědné. Při hledání těch nejlepších vloh se už šlechtitelé v DNA ječmene tak snadno neztratí.

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.

Najdete na Lidovky.cz