Uměle vylepšená fotosyntéza už zvyšuje výnosy na polích

TLDR: Úprava genomu rostlin, která zvyšuje efektivitu fotosyntézy, již nese plody v polních testech! Rostliny mají o desítky procent vyšší produktivitu, potřebují méně vody – a otázkou tak je, jak se k novince postaví společnost. Původní studie tu, aktualizace projektu RIPE tu.

Doslova polní test

Mezinárodní tým vědátorů z projektu RIPE nejenom vylepšil u rostlin jejich přirozenou fotosyntézu, ale již také aplikoval metodu v praxi! Máme tak na dosah zřejmě jak možnost, jak výrazně zvýšit výnosy zemědělských plodin, tak paradoxně i ušetřit na energiích! Ale pojďme postupně od Adama – právě příslovečným, skoro až biblickým počátkem totiž fotosyntéza ve skutečnosti je.

Bez přehánění lze říct, že fotosyntéza je jedním z důvodů, proč náš svět vypadá, jak vypadá. Metoda, jak udělat ze světla, vody a oxidu uhličitého živiny plus jakýsi odpadní kyslík, nějaké 2,3 miliardy let nazpět vydláždila cestu ke komplexnějším mnohobuněčným organismům. Anaerobní mikroorganismy, do té doby dominantní forma života, konkurentům s fotosyntézou a/nebo kyslíkem nemohli konkurovat.

Samože tuhle „záhadu“ máme ve světě přírody už dobře pochopenou. Teprve v poslední době však umíme od znalostí přecházet k praxi – a vylepšovat fotosyntézu u živých plodin. Již před několika lety tak vyšla práce, při níž výzkumníci sdružení pro projekt RIPE pomocí RNA změn „přemostili molekulární cesty“, které rostliny při fotosyntéze využívají.

Lidé, kteří v debatách o GMO plodinách mluví o „nepřirozenosti vkládání/pojídání cizího DNA“, se teď možná pokřižují – výzkumníkům se ale úpravami genomu zkrátka podařilo jenom najít jakousi… rostlinnou zkratku. Povětšinou z toho vytvořili gen z huseníčku (což je rostlina), vypomoct si ale museli i efektivnějšími řetězci z mořských čas. O jednom podobném výzkumu jsem psal třeba před rokem a půl. Nojo, možná si také říkáte, laboratorní sukces je sice prima – ale civilizace dělá až aplikace!

Nyní se ale vědátoři z RIPE ozvali znovu s tím, že mají data z praktické a doslova polní zkoušky takto upravených rostlinek. A zdá se, že vše běží skoro až podezřele dobře!

Zdroj: Miramax/Public Domain, vlastn

Vezmu to zkratkou

Výsledky víc jak ročního testu totiž naznačují zvýšení produktivity polních plodin o 27 %, u plodin ve sklenících pak stoupla produktivita o 52 %! Přitom zároveň klesla spotřeba vody! Co je pro škarohlídy podstatné, vědátoři využili dvě metody – jednu, která do rostlin nevnáší žádné cizí geny a „jenom“ s procesem fotosyntézy jede o něco „optimalizovanější“ cestu než doposud. Druhou pak byly zmíněné geny z řas. Testovaly se oba pokusy separé, ale i spolu.

A právě ty spolu na polu dosáhly nejlepšího efektu.

Zeptal jsem se na názor Petra Skůpy z Fakulty agrobiologie, potravinových a přírodních zdrojů ČZU v Praze s dotazem, jestli to celé nezní až podezřele dobře, a jaké jsou případně možná negativa. „Tato práce ukázala, že když se obě optimalizace spustí zároveň v jedné rostlině, tak se skutečně doplní a mají tak větší efekt než každá zvlášť,“ píše mi do Messengeru, „Konkrétně šlo jednak o úpravu efektivity elektronového řetězce v tylakoidech chloroplastů a jednak o optimalizaci procesu, kterým se rostlina brání před přílišným oslunění.“

Jinými slovy, i příliš mnoho světla rostlinám škodí. Ale ne těmhle rostlinám!

Ressearch team holds plants without the modiciation, with one modification and double modifications to illustrate the resulting difference in size..
Chidi Afamefule (nalevo), Kenny Brown (uprostřed) a Patricia Lopez-Calcagno (to už asi psát nemusím, ne?) drží trio rostlinek ze studie – nalevo běžnou, uprostřed modifikovanou jednou cestou, napravo pak oběma cestami! Zdroj: RIPE

Úžasné!

Co je důležité, polní pokus skutečně působí jako zásadní novinka v dosavadních laboratorních snahách o revoluci ve fotosyntéze. A to ačkoliv papírově jsou o něco méně povzbudivé než dřívější výsledky. „Je pravda, že výsledky z polních pokusů, do nichž vstupuje spoustu nepravidelností a vnějších ruchů, dopadly méně konzistentně,“ pokračuje Petrů Skůpa, „Nicméně v základu potvrdily to, co se na základě desetiletí trvajících teoretických studií už čekalo.“

Jak dále sumíruje, vědátoři už vědí, co je slabým článkem efektivity fotosyntézy – a také už vědí, jak ji zlepšit tak, aby se to projevilo v praxi. Jenže doposud zkrátka pilovali metody, kterými by obě znalosti mohly v praxi pomoct rostlinám.

Mimo praktického výsledku je však pozoruhodná i vynalézavost práce. Vědátoři si vlastně pohráli s jednotlivýma složkama, který už v chlorofilu jsou – ale udělali tak takovým způsobem, že zrychlili schopnost fotosystému naskočit na plnej výkon po tom, co se kvůli přílišnému sluníčku jinak zbrzdí! Jde sice už o výstup jejich předešlé práce, ale nynější studie ukazuje, že to nefunguje jen v laboratoři. Úžasný!

Nyní se zdá, že je práce hotova – anebo přinejmenším se blíží vyřešení. A to znamená, že budeme nejspíše brzy řešit i zcela nové problémy

Rostlinné buňky mechu Plagiomnium affine pod mikrákem. To celé jsou právě chloroplasty. Zdro: CC BY-SA 3.0, Wikipedia/Kristian Peters

Počátek debaty

„Otázka samozřejmě je, jak se k tomuto úspěchu postaví společnost, protože jen s jejím souhlasem, nakonec může jít GMO úprava rostlin tohoto typu do praxe,“ zakončuje Petr odpověď. Možná se ale debata o nových transgenních plodinách může s nynějšími objevy posunout dále k novým tématům.

Podle Petra prý teď můžeme třeba očekávat politické debaty na téma o tom, u kterých rostlin povolit lepší fixaci uhlíku! Ta by nám mohla třeba výrazně pomoci s ‚negativními emisemi‘ uhlíku, kterých potřebujeme v příštích desetiletích dosáhnout…

Nejde totiž jenom o možnost lépe nakrmit lidstvo (případně zvířectvo), ale i další možná využití. Samozřejmě, když se podíváme na několik desetiletí schvalování zlaté rýže, předešlé potenciálně významné transgenní plodiny, tak to na optimismu příliš nepřidává.

Jenom ve stručnosti připomeňme, že zlatá rýže měla za cíl snížit počet obětí podvýživy, resp. nedostatečně pestré stravy, a to tím, že byla obohacena o některé nejvýznamnější vitamíny (resp. jejich prekurzory). Ačkoliv koncept pochází z 80. let, teprve v posledním roce došlo ve schvalování plodiny na výraznější posun.

Možnosti se tedy nabízejí – a nyní už lze říct, že i mimo laboratoře! Ta největší bitva o nové technologie se ale nepovede na vědeckých, nýbrž společenských polích. A lepší chápání toho, jak fungují takzvané GMO plodiny, že je nestaví jenom „Monsanto“, anebo že nehubí své strávníky, v tom bude nejzásadnější. Připomeňme si proto, že jíst „cizí DNA“ je běžné, nejsme totiž všichni kanibalové!

[Ladislav Loukota, Petr Skůpa]

O GMO obecněji také tuna.

Vědátor vzniká v dílně spolku studentů a popularizátorů vědy UP Crowd za podpory MUDRstart, který tvoří přípravné testy pro studenty vysokých škol. Krom různých autorů projekt jako šéfredaktor vede Ladislav Loukota – jeho kontaktní mail je vedatororg@seznam.cz

Diskuze

Reklama