Před časem uspořádala Evropská asociace pro bioprůmysl–EuropaBio ve spolupráci s německým Ministerstvem pro vzdělání a výzkum prohlídku výzkumných ploch GM plodin ve výzkumné stanici Schaugarten v Üplingenu ve spolkové zemi Sasko-Anhaltsko v Německu. Cílem akce bylo ujasnit si, jak daleko jsou moderní výzkumy rostlinného materiálu v Německu a zda mohou geneticky pozměněné plodiny přispět k trvale udržitelnému zemědělství.
V celé Evropě farmáři čelí těžkému období a jsou nuceni se postavit čelem k různým úkolům. Prvním je uchovat zemědělství ziskové, protože ceny produkce neustále rostou. Jejich druhým úkolem je vyrábět na stejné nebo menší rozloze půdy více potravin s ohledem na udržitelnost a šetrnost k životnímu prostředí. Dalším je přizpůsobit se dopadům klimatických změn, jakými jsou například nižší půdní úrodnost, nové choroby zemědělských plodin, vyšší náklady na energie a omezené zdroje vody. Farmáři se potýkají s různými problémy a snaží se optimalizovat vstupy paliv, hnojiv, pesticidů a vody. Genetické modifikace jako nové technologie pomáhají farmářům reagovat na dané požadavky. Je to také důvod proč 13,3 milionu farmářů na celém světě si k pěstování vybírá právě GM plodiny.
Výzkumné plochy v Üplingenu
Návštěvníci si na pokusných plochách v Üplingenu mohou vytvořit vlastní názor na moderní šlechtění rostlin, případně ujasnit si jejich výhody jak pro farmáře, tak i životní prostředí. V současné době fungují tyto pokusné plochy již třetím rokem. S pomocí genetického inženýrství je možné identifikovat geny rezistentní k chorobám a škůdcům a přesunout je na jiné rostliny. Na pokusných plochách mohli zájemci zhlédnout brambory s genem rezistence vůči plísni bramborové získaným z planých brambor rostoucích v jižní Americe.
Jinému druhu brambor prezentovaných v Üplingenu bylo prostřednictvím biotechnologií geneticky pozměněno složení škrobu, takže jej lze využívat ve škrobárenském průmyslu například k produkci bioplastů. Další výzkum se zabývá například ochranou proti houbovým chorobám v pšenici, přičemž obranný mechanismus proti chorobám byl přenesen z kukuřice na pšenici. (Poznámka: Detailnější informace budou publikovány v měsíčníku Úroda.)
Pěstování Bt kukuřice v Česku
V České republice se mohou pěstovat pouze GM plodiny, které prošly přísným schvalovacím procesem Evropské unie, přičemž bylo nutné vyhodnotit veškerá možná rizika GM plodin na zdraví lidí, zvířat i životní prostředí. Zároveň musí být odrůdy zapsány do Státní odrůdové knihy v ČR nebo do Společného katalogu odrůd druhů zemědělských rostlin v EU. V podmínkách České republiky a Evropské unie je prozatím povolena pouze Bt kukuřice typu MON810. Po Francii, Německu, Polsku, Portugalsku, Rumunsku, Slovensku a Španělsku jsme tedy osmým státem s praktickými zkušenostmi v pěstování Bt kukuřice.
Jde o typ kukuřice, do které byl uměle vnesen gen z běžné půdní bakterie Bacillus thuringiensis. Zmíněný gen způsobí, že kukuřice produkuje protein, který je v zažívacím traktu zavíječe aktivován na toxin, jež do 72 hodin larvy zavíječe zahubí. Pro jiné živočichy je Bt protein neškodný a je stráven jako jakýkoli jiný protein. Housenka zavíječe vyžírá dřeň stébel, vřetena a zrna klasů. Napadené rostliny se pak často lámou či poléhají a vznikají výnosové ztráty. Chodby po žíru housenek jsou sekundárně napadány houbovými patogeny, zejména rodu Fusarium, které produkují výše zmíněné nebezpečné mykotoxiny.
Jak bojovat proti zavíječi kukuřičnému? Možností je více. Lze použít registrované chemické přípravky na bázi pyretroidů nebo přípravky selektivní k přirozeným nepřátelům škůdců, z biologických přípravků pak Bacillus thuringiensis spp. kurstaki či parazitickou vosičku rodu Trichigramma. Alternativní, a pro zemědělce určitě levnější metodou ochrany kukuřice proti zavíječi kukuřičnému je pěstování Bt kukuřice. Podle informací Ministerstva zemědělství ČR (MZe ČR) vykazuje Bt hybrid kukuřice v našich podmínkách stoprocentní účinnost vůči zavíječi. Při pěstování tohoto hybridu se snižují náklady na produkci i sklizňové ztráty, dochází tedy k úspoře finančních i materiálních prostředků.
Gen rezistence z planých brambor
Plíseň bramboru je mezi pěstiteli obávanou houbovou chorobou. V současnosti se plíseň bramboru likviduje v konvenčním i ekologickém zemědělství pomocí povolených prostředků na ochranu rostlin. V Jižní Americe byly objeveny původní plané odrůdy brambor, které jsou přirozeně rezistentní proti plísni bramboru. V rámci moderního výzkumu se podařilo nalézt geny za tuto chorobu zodpovědné a s použitím rostlinných biotechnologií je na kulturní druhy přenést. Došlo ke zkřížení běžně pěstovaného typu brambor s planě rostoucím typem, který nese požadovaný znak, ale také negativní v podobě velmi malých hlíz, které jsou následně přeneseny na běžně pěstovaný brambor. S pomocí rostlinných biotechnologií je možné přenášet na cílovou plodinu pouze požadovaný znak. V Üplingenu probíhají rozličná testování brambor s těmito vlastnostmi.
Odrůda MON810 v Německu
Když se v Evropě hovoří o „genové kukuřici“, je většinou myšlen typ kukuřice MON810. Na pokusné ploše v Üplingenu se pěstují její různé varianty – jedna produkuje účinné látky proti škůdcům, jiná disponuje tolerancí vůči herbicidům, takže lze účinněji bojovat s pleveli. K vidění jsou ale i nové odrůdy kukuřice s více užitečnými vlastnostmi, které by ocenil nejeden pěstitel.
Gen z kukuřice do pšenice
Především v rozvojových zemích je sněť i rez pšeničná při pěstování pšenice velkým problémem, často se tyto choroby přenášejí osivem a pokud nejsou kontrolovány, rychle se dostanou do pěstované pšenice. Rostlině napadené plísní zčernají zrna, čímž dochází k úplné sklizňové ztrátě. Skupina výzkumníků z Curychu přenesla přirozený ochranný mechanismus z kukuřice na pšenici. Otázkou je, zda tento koncept funguje, nebo jestli se vyplatí zkoumat dále? Experimenty v Üplingenu k této problematice poskytují nové poznatky.
Nová cukrová řepa obstojí v konkurenci
Mladé rostlinky cukrové řepy se nemohou kvůli konkurujícím plevelům, které jim odebírají vodu, světlo i živiny, na poli vůbec prosadit. Bez náročného boje proti plevelům zůstávají výnosy velmi nízké.
S nově vyvinutou cukrovou řepou, která je rezistentní ke glyfosátu, to však může být jiné, protože zemědělci mohou předcházet zaplevelení šetrně k životnímu prostředí a s dostatečným časovým předstihem. Ve Spojených státech byla nová cukrová řepa uvedena na trh s velkým úspěchem a v Üplingenu se již zkouší v podmínkách obdobných praxi.
Škrob k výrobě bioplastů
Je známo, že z brambor lze produkovat průmyslový škrob, který následně slouží k výrobě například papíru či lepidel. Vyvíjí se však také brambory, které jsou schopny ve svých hlízách tvořit škrob, ze kterého lze vyrábět bioplasty.
Tabák s uzamčenými geny
Časem budeme rostliny využívat například k produkci vakcín či jiných farmaceutických látek. Vyžaduje to však rostliny vhodné k přesnému zavedení nových genů, ne křížením nebo šířením jiným způsobem. Nové výzkumy směřují k tomu, aby se rostliny mohly geneticky měnit ne v buněčném jádru jako doposud, ale nově i v plastidech. Oproti genomu v buněčném jádře nejsou dědičné informace plastidů normálně přenášeny dále pylem, nedojde tedy k šíření nově získaných genů.
Jako testovací systém vyvinuli vědci z Max-Planck-Institutu pro molekulární rostlinnou fyziologii v Postupimi speciální rostlinu tabáku, do jehož genomu plastidu přidali jeden lehce identifikovatelný gen. Při použití této metody však musí být zjištěno, zda mohou být geny v genomu plastidů spolehlivě obklíčeny. Ve velmi vzácných případech, když jsou rostliny vystaveny stresovým situacím, mohou být plastidy přes pyl přeneseny nebo může dojít k transferu genů z genomu plastidů do genomu buněčného jádra rostliny.
Bezpečný výzkum
GM plodiny disponují specifickými vlastnostmi, například odolnost vůči škodlivým činitelům, jako jsou škůdci, choroby, chlad, sucho či tolerance vůči postřiku neselektivním herbicidem, který ničí všechny ostatní, nežádoucí plevele. Je třeba si uvědomit, že GM plodiny se šlechtí především pro pěstitele, přínosné jsou však i pro spotřebitele. Tyto plodiny často obsahují lepší složení nebo vyšší obsah nutričních látek, případně mají antikarcinogenní účinky. V nezemědělských oborech je lze využívat jako náhradu fosilních paliv, biodegradovatelné plasty nebo slouží k odstraňování znečištění.
Klíčové informace:
• Vědci z Curychu přenesli přirozený ochranný mechanismus vůči sněti a rzi pšeničné z kukuřice na pšenici, aby zabránili rozvoji těchto chorob.
• Z původních planých jihoamerických odrůd brambor, přirozeně rezistentních proti plísni bramboru, byl přenesen gen rezistence na běžně pěstované brambory.
• S nově vyvinutou cukrovou řepou rezistentní ke glyfosátu lze šetrně předcházet zaplevelení.
