Na aktuální potřeby zemědělců v souvislosti se změnou klimatu a častějším výskytem sucha zareagovala ve svém výzkumu studentka Mendelovy univerzity v Brně. V rámci své disertační práce se Ing. Nicole Frantová zaměřila na testování reakcí různých odrůd ozimé pšenice na stres suchem. Její experiment ukázal, že odrůdy dozrávající později jsou k suchu více tolerantní, přitom až dosud výzkumy tvrdily spíše opak. Za svůj objev získala cenu Selgen.
Čeho se výzkum týkal?
Výzkum se týkal reakce ozimé pšenice ke stresu suchem. Zajímala nás morfologie klasu, ale také molekulární biologie. V rámci morfologie klasu jsme zjišťovali, jaký vliv má stres na vývoj klasu pšenice, případně jaká poškození na klasu způsobuje. Z oblasti molekulární biologie sledujeme, jestli stres suchem nějakým způsobem ovlivňuje aktivitu genů, které se podílejí na kvetení pšenice. Zjišťujeme, že některé geny zapojené do dráhy kvetení ozimé pšenice, což je velice složité téma, opravdu reagují na stres suchem. To je důležité, protože určité geny mají více funkcí, jde tedy o takzvané transkripční faktory. Některé z nich například způsobují toleranci vůči suchu.
Na jakých stanovištích se pokus realizoval?
Odrůdy ozimé pšenice jsme testovali na dvou pokusných stanovištích Polní pokusné stanice v Žabčicích Mendelovy univerzity v Brně. Jedno z nich je extrémně suché, půda má vyšší obsah písčitých částic a hladina podzemní vody je hluboko, jde o stanoviště velmi stresované suchem. Druhé stanoviště sloužilo jako kontrolní. Výzkum na nich děláme už tři roky. Každý rok je úplně jiný, ale jejich společným znakem je dlouhodobě mírná zima. Analýzy nám také ukazují, že vegetační sezóna 2021/2022 byla v porovnání s předchozími lety výrazně sušší a rozdíly mezi stanovišti byly proto menší.
Které odrůdy jste vybrali a na jaké vlastnosti byl kladen důraz?
Na obou stanovištích pěstujeme sedm odrůd, jde o odrůdy s různou raností: Balitus, Bohemia, IS Conditor, RGT Sacramento, Tobak, Tonnage a přesívku Tybalt. Důraz byl kladen na ranost odrůd, ale z pohledu genetiky nás zajímala také reakce odrůd krmivářských a potravinářských. Ve zkoušeném sortimentu byla zařazena také přesívka Tybalt, která má nízké vernalizační požadavky a je citlivá k délce světla.
Co je výsledkem výzkumu a jak si závěry vašeho experimentu vysvětlujete?
Obecně se v současnosti pro suchá stanoviště doporučují rané odrůdy, které dozrávají dříve. V našem experimentu se ale potvrdil opak. Během tříletého pokusu byl v extrémních podmínkách sucha vyšší výnos pozdnější odrůdy než odrůdy rané. Z pohledu morfologie jsou jejich klasy průměrně kratší, ale jsou hustější a mají větší počet zrn. Důvodem, proč se výsledky aktuálního experimentu liší od doporučení dřívějších výzkumů, je podle mne změna klimatu a vývoje počasí. Prodlužují se období sucha, a tak ranější odrůdy ztrácejí svoji výhodu. Jejich rychlejší vývoj je už před suchem, které nastupuje dříve, tolik neochrání. Závisí to na morfologií klasu a načasování stresu, protože první jarní stres přichází u ranějších odrůd už ve fázi sloupkování. Takže klásek už je v pokročilejší fázi vývoje a je citlivější k suchu, protože obsahuje hodně vody a s jejím nedostatkem trpí, snižuje se počet klásků na klas a rostlina trpí více než když přijde sucho v době odnožování. V době odnožování bere rostlinka vodu z odnoží. Mechanismů je ale mnohem více, a to, co jsme studovali je pouze zlomek faktorů, které mohly způsobit, že výnos u pozdnější odrůd byl vyšší na stanovišti více stresované suchem během období tří let. Protože sucho přichází velmi brzy, ztrácejí ranější odrůdy výhodu toho, že jsou ve vývoji dopředu, ale naopak se to stává jejich zátěží. Jak jsou ve vývoji klasu dále, tak sucho přijde ve fázi, kdy jsou k suchu citlivější. Zatímco pozdnější ještě čekají, protože pozdnější jsou citliví na délku dne, jejich vývoj je oproti ranějším zpomalený.
Získala jste Studentskou cenu Selgen, ta je každoročně udělována mladým vědcům, kteří se věnují genetice a šlechtění polních plodin. Co pro vás toto ocenění znamená?
Ocenění si velmi vážím. Ukazuje to, že směr výzkumu, kterým se ubírám, je správný a má význam. Pokud se mi podaří dokončit doktorát, chtěla bych se dále věnovat abiotickému stresu, především reakci plodin na sucho v polních podmínkách. Když rostlinky zkoumáme například ve skleníku, kde kontrolujeme podmínky, jsou výsledky jiné než na poli, kde máme mix abiotických a biotických stresů. Láká mne ta různorodost polních podmínek, zejména z pohledu genetiky.
Bylo by možné obdobným způsobem zkoumat i další plodiny?
Ano, zajímá mne i jiná skupina plodin, jako jsou čirok a kukuřice. I když obě patří do skupiny C4 rostlin, tak reagují úplně jinak, a o to více mne jejich výzkum zajímá. Říká se, že čirok patří co do sucha k nejtolerantnějším plodinám. Už první výsledky z letošního roku však ukázaly, že oba druhy reagují na sucho odlišně. Čirok dokáže přizpůsobit počet průduchů v listech okolnímu prostředí, tedy čím méně průduchů, tím by mu teoreticky mělo unikat méně vody. V našich pokusech byl na stanovišti s vyšší intenzitou sucha zjištěn u všech rostlin čiroku snížený počet průduchů na plochu listu než na kontrolním stanovišti. To se u kukuřice neprojevilo. O čiroku se tvrdí, že je nejtolerantnější k suchu, je u něho známé i to, že když nemá vodu tak pozastaví růst a pokračuje v něm až vodu k dispozici má. Když se dokáže přizpůsobit i takto morfologicky, tak skrývá mnoho významných mechanismů, které ještě neznáme, ale pokud je poznáme, tak bychom je mohli využít při šlechtění jiných plodin.
Co byste zemědělcům doporučila?
Každá lokalita je specifická počasím, výskytem chorob a škůdců, půdními podmínkami, vývoj plodiny ovlivňuje také agrotechnika zvolená zemědělcem, tyto faktory převyšují samotnou genetiku podílející se na tvorbě výnosu rostliny, takže je velmi složité dát konkrétní doporučení. Ale z našich dosavadních výsledků se jeví, že pozdnější odrůdy by mohly být k suchu tolerantnější. Díky získaným poznatkům můžeme zemědělcům doporučovat alespoň lokálně. Doufám, že do budoucna souhrnné výsledky našeho výzkumu pomohou zemědělcům s výběrem správné odrůdy pro daný typ stanoviště.*
Rozhovor byl otištěn v Úrodě č. 10/2023.
