Nový článek od vědců z John Innes Center v Norwichi vysvětluje, proč je pro šlechtitele rostlin obtížné produkovat odrůdy pšenice, které kombinují vysoký výnos a dobrou odolnost vůči Septorii, chorobě pšenice, která může snížit ztráty na výnosu až na 50 %. Sleduje problém zpět k rozhodnutím učiněným před téměř šedesáti lety.
Septoria je nejničivější choroba postihující pšenici ve Spojeném království. Vzhledem k tomu, že se houba stala necitlivou vůči většině fungicidů, prudce vzrostla poptávka po nových odrůdách pšenice odolných proti Septoria.
Septoria se objevila jako vážná hrozba pro pšenici v 70. letech 20. století. Od té doby je pokrok ve šlechtění nových odrůd, které kombinují vysoký výnos s odolností vůči Septorii, pomalý.
Profesor James Brown a jeho kolegyně Dr. Lia Arraiano analyzovali rezistenci a náchylnost k Septorii u odrůd pšenice pěstovaných ve Spojeném království v letech 1860 až 2000. Pomocí techniky zvané asociační genetika zjistili, že gen s největším účinkem na zvýšení náchylnost k Septorii je velmi úzce spojena s tou, která zvyšuje výnos a velikost zrna.
Profesor Brown řekl: "Když jsme studovali historický soubor odrůd pokrývajících více než století šlechtění pšenice, zjistili jsme, odkud pochází malá oblast genomu, která zvyšuje jak Septorii, tak výnos. Vystopovali jsme ji zpět do odrůda zvaná Heines Peko, která se používala ke šlechtění kvůli výnosu a odolnosti proti rzi na konci 50. let."
Heines Peko byl křížen s Cappelle Desprez, hlavní odrůdou pšenice v Británii v té době. Toto křížení bylo tak vlivné, že všechny moderní pšenice chované v Británii pocházejí z něj. Profesor Brown naznačuje, že jak šlechtitelé pšenice vybírali stále silněji pro vyšší výnos, zvyšovala se i náchylnost k Septorii.
„Moje skupina se nyní snaží zjistit, zda lze přerušit spojení mezi těmito dvěma vlastnostmi,“dodal.
Šlechtitelé oceňují, že zvýšený výnos je hlavním motorem trhu s novými odrůdami. Profesor Brown poukazuje na to, že ačkoli se odolnost vůči Septorii u doporučených odrůd za posledních deset let zlepšila, nedostatek znalostí o vztahu mezi výnosem a náchylností k Septorii bránil pokroku.
"Je překvapivé," dodává, "že rozhodnutí učiněné tak dávno mělo tak dlouhodobý účinek."
Ed Flatman, vedoucí evropského šlechtění pšenice ve společnosti Limagrain, řekl: „Práce profesora Browna a doktora Arraiana byla jednou z úplně prvních aplikací asociační genetiky u pšenice a pomohla nám pochopit minulou historii šlechtění na rezistenci. Nyní jsme vzali Jamesovy výsledky a stavěli na nich identifikací nových rezistencí vůči Septorii u současných, vysoce výnosných elitních odrůd."
Výzkum doktora Arraiana a profesora Browna ukazuje na způsob, jak se postavit k výzvě kombinace výnosu a odolnosti vůči Septorii. Našli deset dalších genů roztroušených po celém genomu s menšími účinky na Septorii. Zjistili také, že téměř polovina variací v Septorii byla řízena geny s účinky, které byly příliš malé na to, aby je bylo možné jednotlivě identifikovat. "Víme, že tam geny jsou," řekl profesor Brown, "ale nevíme, kde jsou."
Profesor Brown je přesvědčen, že chovatelé mohou s těmito znalostmi dosáhnout trvalého pokroku v odolnosti vůči Septorii. "Když šlechtitelé kříží různé odrůdy, produkují nové kombinace genů s malými účinky," vysvětluje. "Pokud pak provedou polní pokusy na místech, kde je Septoria opravdu nekontrolovatelná, mohou objevit nejodolnější linie, které budou komercializovány a použity v příští generaci chovu."
Věří, že tento přístup umožní chovatelům zlepšit odolnost vůči Septorii a zároveň minimalizovat nežádoucí vedlejší účinky, jako je snížení výnosu.
Profesor Brown řekl: "Vzhledem k tomu, že tlaky na omezení používání pesticidů, které se přidaly k tomu, že Septoria stává necitlivou vůči většině fungicidů, zemědělci potřebují odrůdy, které kombinují výnos a kvalitu s odolností vůči Septorii a dalším chorobám. Náš průlom by měl urychlit pokrok ve vývoji tyto nové odrůdy."
Výzkum byl podpořen Ministerstvem životního prostředí Food and Rural Affairs (DEFRA) prostřednictvím programu Sustainable Arable LINK s podporou Rady pro zemědělský a zahradnický rozvoj (AHDB) a konsorcia společností šlechtitelských rostlin: Elsoms Seeds, Limagrain, Sejet, SW Seed a Syngenta a Biotechnology and Biological Sciences Research Council (BBSRC).
