Chrám genetických zdrojů rostlin

Transkript

1 Reportáž Chrám genetických zdrojů rostlin Tradice uchovávání a shromažďování pro člověka užitečných rostlinných druhů sahá daleko do historie, do klášterních či královských zahrad, historicky doložených i před naším letopočtem. Jak se říká, pokrok nezastavíš. Vývoj v oblasti shromažďování, ochrany a konzervace genetických zdrojů zaznamenal velký krok kupředu. Dnes se rozmanité druhy a formy kulturních rostlin shromažďují za přesně definovaných podmínek v genových bankách. Celosvětově bychom napočítali kolem 1300 genových bank, které chrání neuvěřitelných sedm milionů převážně rostlinných druhů. V České republice tuto činnost plní Genová banka ve Výzkumném ústavu rostlinné výroby, v. v. i., v Praze-Ruzyni (VÚRV), která koordinuje činnost dalších šestnácti pracovišť patřících dvanácti právním subjektům. Historie genové banky Oddělení genetických zdrojů a taxonomie bylo nedílnou součástí Výzkumného ústavu rostlinné výroby v Praze- -Ruzyni od jeho založení v roce Systematické shromažďování kolekcí obilnin, luskovin a olejnin započalo v 50. letech minulého století. V hlavní budově se vytvořila krabičkárna, tedy regály s ocelovými krabičkami, kde se ukládaly vzorky semen v papírových pytlících v neklimatizovaných podmínkách, připomněl počátky uchovávání genetických zdrojů na ruzyňském pracovišti vedoucí Genové banky Ing. Vojtěch Holubec, CSc. Nevýhodou bylo časté přemnožování, kdy při každém přesevu vznikalo riziko kontaminace. V osmdesátých letech minulého století byla proto navázána spolupráce s mrazírnami v Praze-Sedlci, kde se provizorně uchovávaly nejvzácnější staré a původní rostlinné materiály. Záhy poté, již v roce 1988 byla dokončena Československá genová banka ve Výzkumném ústavu rostlinné výroby v Praze-Ruzyni. Naskladňování prvního semenného materiálu následovalo počátkem roku Kapacita přes skladovacích obalů se časem ukázala jako nedostačující, a proto v roce 2009 proběhla dostavba čtyř nových a rekonstrukce původních klimatizovaných komor. Celková kapacita skladu Genové banky se tak zdvojnásobila na současných 187 tisíc skladovacích obalů aktuálně je využita zhruba z poloviny, uchovává vzorků s národním evidenčním číslem v obalech. Prvním velkým milníkem historie oddělení genetických zdrojů bylo bezesporu vybudování Genové banky, druhým mezníkem se stal rok 1993, kdy byl založen Národní program konzervace a využití genetických zdrojů rostlin a agrobiodiverzity. Tím dostal podle vedoucího Genové banky decentralizovaný systém kolekcí v jednotlivých plodinových ústavech právní rámec. O deset let později se podařilo prosadit zákon č. 148/2003 Sb., o konzervaci a využívání genetických zdrojů rostlin a mikroorganismů, a celý Národní program získal tímto aktem legislativní podobu. V zájmu každého státu je udržení a financování sbírek genetických zdrojů všech svých hlavních plodin. Přístupy jednotlivých zemí ohledně financování se různí například v Německu je podle Ing. Holubce 90 % nákladů saturovaných dotacemi, u nás jde pouze o 40 %. Domnívá se, že národní genofond by měl být financován jako mandatorní výdaje, nikoliv jako dotační tituly s nejistou budoucností a daleko větší administrativní zátěží. Genové banky jsou celosvětově koordinovány Komisí pro genetické zdroje FAO (CGRFA) a Bioversity International (dříve IBPGR, IPGRI), v Evropě zejména osamostatněným Evropským programem spolupráce na genetických zdrojích rostlin (ECPGR). Řídí se mezinárodními standardy vydanými FAO a zaručují národní i mezinárodní dostupnost a upotřebitelnost svých sbírek evidovaných pomocí národních informačních systémů a mezinárodních plodinových databází s internetovými aplikacemi. Klíčivost semen zatím neklesá V pražské genové bance se v rámci Národního programu uchovávají všechny semenem množené plodiny, zejména obilniny, luskoviny, pícniny, zeleniny, olejniny a další. Uloženy mohou být jen řádně evidované genetické zdroje označené národním evidenčním číslem. Procesu ukládání po převzetí vzorků od kurátorů sbírek předchází kontrola čistoty a zdravotního stavu semen, následované šetrným vysušením na konečnou vlhkost 5 až 8 %. Testuje se také klíčivost, která je u většiny druhů doporučena na 90 a více procent. Samotné uskladnění semen probíhá ve skleněných kontejnerech opatřených třemi typy identifikačních štítků a sáčkem silikagelu s indikátorem vlhkosti, který jímá zbytkovou vlhkost, poté se umísťují do komor se stálou teplotou 18 C. Tyto podmínky sice zajistí dlouhodobé skladování, přesto se pravidelně vzorky kontrolují. Historické informace o klíčivosti v mrazových podmínkách dvacetidevítileté existence Genové banky ukázaly, že klíčivost od prvního naskladnění v chladových podmínkách neklesla, uvedl Ing. Holubec s tím, že zachování životaschopného rostlinného materiálu je při těchto podmínkách odhadováno i na více než třicet let. Triplicitní záloha Nejcennější část sbírky, zejména domácí materiály jsou jako bezpečnostní duplikace ukládány ve Slovenské genové bance v Piešťanech. Vzorky zůstávají ve vlastnictví původního majitele, uchovávají se při stálé teplotě 18 C a nijak se s nimi nemanipuluje, přiblížil Ing. Holubec způsob zálohování. Připomněl také unikátní projekt světového úložiště semen na Špicberkách (Svalbard Global Seed Vault, SGSV). Tato globální genová banka byla vybudována v permafrostu ve starém dole a byla oficiálně otevřena Jedná se o společný projekt norské vlády, Světového fondu pro rozmanitost rostlin (Crop Trust) a Severského genetického výzkumného centra (NordGen). Skladování semen je zprostředkováno zdarma a semena zůstávají majetkem odesílajícího státu, v úložišti se uchovávají v zatavených sáčcích v uzavřených přepravkách na regálech v upravených tunelech při teplotě 18 C na dobu deset let. Tuto dobu je možno smluvně prodlužovat. Uložení semen v takových podmínkách umožňuje jejich uchování na let. Do celosvětové záchrany genetických zdrojů rostlin se ČR zařadila na podzim 2015, kdy pracovníci ruzyňské Genové banky odeslali do světového úložiště semen na Špicberky prvních 806 položek, mimo jiné 261 ozimé pšenice, 106 jarní pšenice a 11 ozimého ječmene československé nebo české provenience. Genová banka nejsou jen klimatizované sklady Primárním úkolem genových bank je shromažďovat, popisovat a uchovávat rostlinné zdroje s pečlivou evidencí o původu, genotypu a dalších potřebných údajích, přesah činnosti Panorama polních pokusů Genové banky v Praze-Ruzyni Foto Jan Lukáš 8

2 Reportáž Ing. Jiří Hermuth, Ing. Zdeněk Nesvadba, Ph.D., a Ing. Petr Martinek, CSc., (zleva) při prohlídce polních pokusů Foto Barbora Venclová je ale mnohem větší. Pro bližší identifikaci materiálů probíhají polní hodnocení, na která jsou navázány laboratorní analýzy pomocí biochemických a molekulárních metod. Jak vysvětlil Ing. Jiří Hermuth, kurátor kolekcí ozimé a jarní pšenice ruzyňské Genové banky, po získání vzorku začíná primární charakterizace a hodnocení, následuje množení z řádkových výsevů do dvoumetrových a následně do čtyř a půl a desetimetrových parcel. Následné tříleté hodnocení genetického zdroje v polních podmínkách poskytne řadu znaků popisujících daný materiál podle klasifikátorů, na jejichž revizi shodou okolností v současné době Ing. Hermuth pracuje. Takto popsaný nový materiál je sklizen a následně uložen v klimatizovaných komorách jako nový genetický zdroj se svým identifikačním evidenčním číslem národním (ECN). Výsledky zasílají kurátoři genové banky domácím i zahraničním subjektům, které materiály poskytly, i dalším institucím nejen jako zpětnou vazbu, ale také inspiraci pro další šlechtitelskou práci. Ukládají je též do nového databázového systému GRIN Czech, kde jsou pro každého uživatele tyto informace veřejně dostupné a lze si na jeho základě objednat osivo uchovávaných genetických zdrojů. Národní databázový systém byl odvozen z amerického GRIN Global, nově zvolený formát usnadňije výměnu dat v globálním měřítku. Ročně získáme 300 až 400 nových vzorků, pokračoval Ing. Hermuth s tím, že v letošním roce v polních podmínkách hodnotí kolem 1200 materiálů. Poukázal na to, že genetické zdroje by si zasloužily řešit komplexně, v současné době například aktuální suchovzdornost mohou hodnotit jen u vybraných kolekcí, kam proudí finance z institucionálních projektů. Institucionální projekty vypomáhají i v jiných případech, kam již nedosahuje rozpočet Národního programu, aktuálně například i při hodnocení ukazatelů sladovnické jakosti ozimého ječmene nebo při testování ucelené kolekce ozimého tritikale z americké genové banky pro využití na zelenou biomasu v bioplynových stanicích, doplnil Ing. Zdeněk Nesvadba, Ph.D., kurátor ozimého ječmene a tritikale ruzyňské Genové banky. Velká diverzita materiálů Pro pokusné účely má odbor genetiky a šlechtění k dispozici zhruba 30 hektarů rozdělených do pěti honů. Hrách jako zlepšující předplodina přichází před obilniny pro pokusy genové banky, před ním se v osevním postupu vystřídají sladovnický ječmen, řepka a oves nahý. K samotným pokusům nehnojí dusíkem (dusíkaté hnojení používají jen v regeneraci na jaře u ozimů), podle agrochemického zkoušení půd doplňují předseťově fosfor a draslík. S ohledem na hodnocení jednotlivých znaků obilnin se pesticidní ochrana omezuje na podzimní aplikaci herbicidů a insekticidu proti přenašečům viróz. Fungicidní ochranu a aplikaci morforegulátorů neděláme, abychom postihli variabilitu odrůd, vysvětlil Ing. Hermuth. Diverzita pěstovaných materiálů je obrovská. Vzhledem ke změně klimatu je na místě monitorovat zdroje i ze vzdálenějších geografických oblastí, například z Číny a Střední Asie. Charakter ozimých pšenic, které ruzyňská genová banka získala z oblasti střední Číny s aridnějším podnebím, je oproti evropským odlišný jde o osinaté pšenice nižšího vzrůstu, velmi rané s obsahem dusíkatých látek 14 až 16 %, přiblížil vlastnosti zajímavé kolekce pšenice Ing. Hermuth. Ing. Petr Martinek, CSc., ze Zemědělského výzkumného ústavu Kroměříž, s. r. o., který se na pokusných polích připojil k naší malé expedici, zmínil u čínských pšenic prolomení negativní korelace mezi raností a produktivitou klasu. Rozdílné šlechtění je vidět i u evropských pšenic, například rakouské odrůdy mívají vyšší stéblo, francouzské jsou krátkostébelné, intenzivní a často osinaté, velká množina bulharských odrůd je zajímavá suchovzdorností, avšak větší náchylností k chorobám. Ing. Hermuth vyzdvihl také velkou kolekci pšenice špaldy (ze 700 nových položek hodnotí prvních sto), která je potenciálem pro tvorbu nových odrůd. Ing. Martinek představil kolekci pšenice s barevným zbarvením zrn a materiály s mnohořadými či větevnatými klasy. Nadnesl také téma Zelené revoluce, kdy základním principem zvyšování výnosů ve šlechtění byla změna proporce mezi stéblem a klasem. Pokračování tohoto trendu vede v současné době k ekologickému limitu (další zkracování stébla zvyšuje nestabilitu výnosů). V tomto ohledu je šlechtitelsky zajímavá otázka délky plev, kdy dlouhé plevy přenesené z planých pšenic mohou zlepšit asimilační schopnost klasu a pozitivně ovlivnit tvorbu zrna. Pestrost v jarních obilninách je podle Ing. Hermutha ještě větší než v ozimech v pokusech lze nalézt materiály původem z Kanady, Indie, Pákistánu, Jižní Ameriky i Jižní Afriky, ale samozřejmě také z Evropy. Jedním z nových přírůstků kolekce je podobně jako tritikale uměle vytvořená obilnina tritordeum (kříženec pšenice tvrdé s planým vytrvalým ječmenem Hordeum chilense), která se vyznačuje vysokou suchovzdorností a sytě žlutým zabarvením endospermu zrna. Zrno tritordea je pro svůj vysoký obsah luteinu využíváno ve Španělsku jako zdravá potravina Vivagran. Dosud existují u této plodiny jen jarní formy. Ing. Martinek prozradil záměr vyšlechtit ozimé formy tritordea s dostatečnou zimovzorností pro středoevropské podmínky. Pro tento účel budou použity ozimé pšenice s barevným zrnem, kde barva zrna bude sloužit jako marker pro kontrolu úspěšnosti prováděných křížení. Šlechtitelská práce Kurátoři sbírek s materiály také šlechtitelsky pracují. V posledních letech se podařilo vyšlechtit odrůdu pšenice špaldy Rubiota, pšenici dvouzrnku Rudico a pšenici jednozrnku Rumona, které si již našly svůj pěstitelský potenciál v ekologickém zemědělství, ale také materiály s C4 typem fotosyntézy čirok obecný Ruzrok, bér italský Ruberit a Rucereus, zapadající do podmínek měnícího se klimatu. Jejich potenciál je podle Ing. Hermutha multifunkční pícninářský, potravinářský, krmivářský i pro využití biomasy do bioplynových stanic. Velkou výhodou béru je, že jde o rané materiály dosahující pícní zralosti za 80 dní od výsevu. Zajímavostí čiroků je jejich fytosanitární a fumigační efekt na půdu (v kombinaci s antinematodní hořčicí bílou a ředkví) již úspěšně využívaný zelináři, například jako předplodina česneku. Tvůrci odrůd si pohráli i se jmény Ru odkazuje na ruzyňský původ, například Ruberit vznikl složením slov ruzyňský bér italský. Z původního bohatství bylo nenávratně mnoho ztraceno, mezinárodní organizace FAO odhaduje, že během posledního století až 75 % genetické rozmanitosti zemědělských plodin. Úloha genových bank, pražskou nevyjímaje, je v tomto ohledu nedocenitelná. Služby ohledně depozitu semen nabízí ruzyňská genová banka i dalším osivářským subjektů také ze soukromého sektoru. Barbora Venclová 9 9/2017

3

4

5