Často diskutovaným tématem dnešní doby je, jak ochránit rostliny před různými patogeny bez zvyšování spotřeby pesticidů. Ač pesticidy pomáhají zvyšovat výnosy zemědělských plodin, aktuální požadavky společnosti na zdravější potraviny a nižší zátěž pro životní prostředí volají po snížení jejich používání. Jak ovšem snížit jejich spotřebu, aniž bychom přišli o zásadní část výnosů? Tento problém se dá aspoň z části řešit využitím vlastní genové výbavy rostliny a správnou volbou jejích odrůd.
Člověk a jiní živočichové jsou od narození vybaveni imunitou, která jim pomáhá se vypořádat s patogeny, na které narazí v průběhu svého života. Podobně jako oni jsou i rostliny vybaveny určitou vlastní imunitou, která je brání proti různým patogenům, avšak na rozdíl od živočichů postrádá vlastnost buněčné paměti. V čem se naopak neliší je schopnost rozpoznat určité buněčné motivy patogenů a spustit tím kaskádu reakcí vedoucí k zastavení šíření infekce v rostlině.
Kromě rozpoznání určitých buněčných motivů jako jsou například proteiny bičíku bakterií nebo chitin v buněčné stěně hub, jsou rostliny schopné rozeznat i určité genetické motivy. Tyto genetické motivy jsou známy jako geny avirulence a najdeme je v mnoha rostlinných patogenech zejména v bakteriích, houbách a oomycetách. Jejich původním smyslem bylo poskytnout patogenu výhodu při infekci hostitele. Rostliny však v rámci evoluce byly schopny selektovat takzvané geny rezistence, které jim umožnily rozpoznat tyto geny avirulence. Pokud rostlina obsahuje gen rezistence, dojde k rozpoznání produktu korespondujícího genu avirulence v patogenu a rostlina spustí naprogramovanou buněčnou smrt napadené buňky nebo i části rostlinného pletiva, ve kterém se nachází patogen a ubrání se tak jeho dalšímu šíření. Nicméně tato obrana má tu zásadní nevýhodu, že patogen je schopen obměňovat svou genetickou výbavu tak, aby nebyl rozpoznán a daný gen avirulence pozměnit například bodovou mutací. Touto změnou v genu je schopen překonat rezistenci dané odrůdy rostliny a dále se šířit na daném stanovišti. Takovéto překonání rezistence může trvat pouhé 3 roky, jak ukázaly polní studie z Francie.
I přes tuto citelnou nevýhodu je ovšem možné vcelku efektivně využít této genetické rezistence, a to cíleným screeningem populací patogenu na území, kde je plodina pěstována. Jednou z možností ochrany je pěstování odrůd rezistentních proti dané populaci patogenu s dostatečnou diverzitou genů rezistence mezi setými odrůdami, tak aby se zabránilo rychlému překonání rezistence změnami v genech avirulence v populaci patogenu na daném stanovišti. V naší laboratoři se zabýváme zkoumáním patogenů odpovědných za nemoc známou jako fómové černání stonku, které způsobují dva závažné, velmi příbuzné houbové patogeny řepky olejky (Brassica napus), a to Leptosphaeria maculans a Leptosphaeria biglobosa. V rámci našeho projektu monitorujeme jejich výskyt v různých oblastech ČR a zastoupení jejich genů avirulence (aktuálně 8 známých genů). Díky sběru vzorků z pěstitelských oblastí na území České republiky a analýze genové výbavy populací L. maculans na jednotlivých stanovištích bychom měli být schopni připravit mapu výskytu genů avirulence tohoto patogenu na území ČR využitelnou pro efektivní výsev odrůd řepky. Tyto odrůdy budou přirozeně rezistentnější i díky snížení rizika vzniku mutací v genech avirulence což pomůže zachovat rezistenci rostlin co nejdéle a také díky tomu sníží potřebu použití pesticidů.
Autor je doktorským studentem Ústavu biochemie a mikrobiologie.