Geneticky upravený ječmen by měl lépe čelit klimatickým změnám

Ječmen je celosvětově jedna z nejrozšířenějších plodin, používá se do pečiva, jako krmivo pro zvířata a samozřejmě jako zdroj sladu pro alkoholické nápoje včetně piva a whisky. Jedním z problémů, se kterými se pěstitelé ječmene stále častěji setkávají, je předčasné klíčení v důsledku neočekávaného deště. Skupina v Japonsku využila technologii k produkci mutantního druhu ječmene s opožděnou klíčivostí.

Jak ukázal předchozí výzkum, genetické inženýrství lze využít k prodloužení dormance zrn, to však může ovlivnit jejich použití při výrobě sladu. Po letech výzkumu nalezli vědci z Okayama University řešení pomocí nástroje pro úpravu genů CRISPR.

„Uvědomili jsme si potřebu strategicky manipulovat s plodinami, abychom přestáli účinky neustále se zhoršující změny klimatu,“ říká Dr. Hiroshi Hisano, který studii vedl. „Vzhledem k tomu, že naše výzkumná skupina již získala odborné znalosti v oblasti přesné úpravy genomu ječmene, rozhodli jsme se pokračovat. Předchozí studie také přesně určily specifické geny dormance zrna v ječmeni, nazývané qsd1 a qsd2.“

Vědci použili jako výchozí druh ječmene známý jako Golden Promise a použili CRISPR k vytvoření geneticky upravených verzí s mutanty jednoho nebo obou zmíněných dormančních genů. Všichni mutanti vykazovali nahromadění kyseliny abscisové, charakteristické pro opožděné klíčení. Další analýza odhalila, že ve hře je řada dalších faktorů. Klíčení by mohlo být podpořeno ošetřením mutantů například peroxidem vodíku, stejně jako vystavením nízkým teplotám. Mutanti qsd1 vykazovali částečně sníženou dormanci zrna, zatímco mutanti qsd2 mohly klíčit ve tmě, ale ne na světle.

„Pomocí technologie CRISPR/Cas9 jsme mohli úspěšně produkovat mutantní ječmen, který byl odolný vůči klíčení před sklizní,“ dodává Hisano. „Naše studie tak nejen objasnila roli qsd1 a qsd2 při klíčení nebo dormanci zrna, ale také zjistila, že qsd2 hraje významnější roli.“

Výzkum představuje důležitý krok vpřed ve snaze vylepšit světově nejrozšířenější plodiny tak, aby lépe zvládaly dopady změny klimatu, což je oblast výzkumu, kde v poslední době spatřujeme slibné pokroky. Jako jsou například úprava bramborové a rýžové RNA ke zvýšení výnosů o 50 procent, inženýrské plodiny vyžadující o 25 procent méně vody, produkce brokolice ve všech ročních obdobích a dokonce i úprava plodin tak, aby ukládaly více uhlíku pod zemí.

Studie byla publikována v časopise Plant Biotechnology Journal.

Zdroj: NewAtlas

Obrázek: Charl Folscher via Unsplash