Stres způsobený suchem je jedním z nejvýznamnějších limitujících faktorů rostlinné produkce na celém světě, přičemž se tento problém stále zhoršuje v důsledku klimatických změn. Z tohoto důvodu se vědci dlouhodobě zaměřují na klíčovou vlastnost rostlin, známou jako efektivní využití vody (Water Use Efficiency, WUE). Tato vlastnost umožňuje rostlinám růst i při omezeném množství dostupné vody, čímž jim pomáhá snížit negativní dopady sucha. Zvýšení WUE však u většiny plodin bývá spojeno s poklesem produktivity za podmínek přítomnosti dostatečného množství vody. Informuje o tom zpráva spolku pro podporu a rozvoj biotechnologií – BIOTRIN, z. s.
Vědci z Centra pro pokročilé inovace v oblasti bioenergie a bioproduktů (CABBI) na Univerzitě v Illinois Urbana-Champaign zdůrazňují potenciál genového inženýrství při zlepšování WUE u klimaticky a bioenergeticky vhodných C4 rostlin, a to bez negativních dopadů na produktivitu.
V první studii podle zprávy Biotrinu vědci zlepšili WUE u čiroku vložením genu, který mění strukturu a snižuje počet průduchů v listech. Tento přístup minimalizuje ztrátu vody, aniž by ovlivnil fotosyntézu nebo produkci biomasy. Ve druhé studii zjistili, že snížení počtu průduchů u cukrové třtiny a dalších C4 rostlin vede k širšímu otevření zbývajících průduchů, což částečně vyrovnává očekávané zlepšení WUE. Mechanismus tohoto jevu zatím není objasněn, ale jeho objev naznačuje slibný potenciál pro rozvoj udržitelného zemědělství a bioenergetiky.
Většina dalších studií zaměřených na zvýšení WUE u rostlin naráží na zásadní problém: zvýšení WUE často přináší nežádoucí kompromis, z pohledu zemědělství velice problematický – snížení přirozené produktivity rostlin, zisku uhlíku z fotosyntézy a rychlosti růstu. Rostliny si tedy vedou lépe v podmínkách nedostatku vody, ale jejich výkonnost klesá, pokud je vody dostatek.
C4 rostliny zkoumané vědci z CABBI však fungují odlišně. Jejich fotosyntéza zahrnuje mechanismus koncentrování CO₂ uvnitř listů před jeho využitím, což zvyšuje efektivitu fotosyntézy. Většina ostatních, běžných rostlin tento proces provádí průběžně, bez předchozího zakoncentrování CO₂. Ačkoliv C4 rostliny tvoří pouze přibližně 5 % všech rostlinných druhů, hrají stále významnější roli v zemědělství, zejména v produkci potravin, biopaliv a vláken. Mezi tyto rostliny patří například čirok, rákos nebo ozdobnice (Miscanthus).
Dosažené poznatky pomáhají optimalizovat produkci bioenergetických surovin, zlepšují odolnost plodin vůči suchu a otevírají nové možnosti v oblasti rostlinného výzkumu. Vývoj plodin s nižší potřebou vody o 10–20 % by se mohl uplatnit nejen v USA, kde výzkum probíhá, informuje zpráva.*
Více informací naleznete na www.trvaleudrzitelnezemedelstvi.cz.
