Některé rostliny dokážou vytvářet semena bez pohlavního rozmnožování. Jejich potomstvo je tak genetickou kopií mateřské rostliny a může si zachovat stejnou kombinaci vlastností po další generace. Právě tato schopnost, označovaná jako apomixie, dlouhodobě přitahuje pozornost rostlinných biologů i šlechtitelů. Vědci z CEITEC Masarykovy univerzity jako první na světě sestavili kompletní genom apomiktické rostliny rodu Boechera. Nový genom jim umožní podrobněji hledat genetické mechanismy, které za touto neobvyklou formou rozmnožování stojí. K praktickému využití apomixie v zemědělství je však ještě dlouhá cesta.
Pohlavní rozmnožování je jedním z motorů evoluce. Genetická informace obou rodičů se při něm kombinuje, takže každá nová generace je trochu jiná. Tato rozmanitost je pro přírodu zásadní, ale pro šlechtitele to může být komplikace – výhodná kombinace vlastností, které se podařilo dosáhnout, se v dalších generacích nemusí zachovat. Apomixie funguje jinak – umožňuje vytvářet semena s geneticky shodným potomstvem. Pokud by ji vědci dokázali cíleně využít u zemědělských plodin, mohlo by to pomoci uchovávat jejich žádoucí vlastnosti po generace.
„Možnost zachovat výhodnou kombinaci vlastností rostlin při rozmnožování semeny je jedním ze svatých grálů rostlinné biologie. Přestože apomixii známe více než sto let, stále přesně nevíme, jak funguje na genetické úrovni. Sestavení prvního genomu apomiktické rostliny rodu Boechera nám dává důležitý nástroj, díky kterému můžeme začít hledat odpovědi,“ vysvětluje první autor studie Hassan Tarabai.
Hledání odpovědí komplikuje skutečnost, že většina apomiktických rostlin má velmi složité genomy. Výjimkou je rod Boechera, blízký příbuzný huseníčku rolního (Arabidopsis thaliana). Apomixie se u něj běžně vyskytuje i u diploidních rostlin, které mají dvě sady chromozomů, a tedy jednodušší genetickou výbavu než většina ostatních apomiktických rostlin. Díky tomu je rod Boechera vhodným modelem pro studium tohoto způsobu rozmnožování.
Právě na Boechera se zaměřuje výzkum, který na CEITEC Masarykovy univerzity vede Terezie Mandáková a v jehož rámci se vědcům podařilo jako prvním na světě sestavit kompletní genom apomiktické rostliny tohoto rodu. Výzkum podpořila Grantová agentura České republiky. Nový genom jim umožní systematicky hledat geny a změny v genetické výbavě, které mohou s apomixií souviset.
„Samotný genom nám ještě neřekne, které geny nebo mechanismy apomixii řídí. Dává nám ale referenční mapu, díky které můžeme začít systematicky porovnávat genetickou výbavu rostlin rozmnožujících se pohlavně a nepohlavně. Naším cílem je postupně odhalit, co rostlinám umožňuje vytvářet geneticky shodné potomstvo prostřednictvím semen,“ vysvětluje Terezie Mandáková.
Nový genom zatím nepřináší návod, jak vytvořit například apomiktickou pšenici nebo řepku. Představuje však důležitý krok k pochopení genetických mechanismů apomixie, které by jednou mohly najít využití při šlechtění zemědělských plodin. Studie byla publikována v časopise Scientific Data.
Zdroj: CEITEC
Zdroj: Grantová agentura České republiky
“Vědci z CEITEC Masarykovy univerzity sestavili genom apomiktické rostliny rodu Boechera.”
Co je apomixie?
Apomixie je schopnost některých rostlin vytvářet semena bez pohlavního rozmnožování.
Kdo vedl výzkum na CEITEC Masarykově univerzitě?
Výzkum vedla Terezie Mandáková.
Jaké výhody přináší apomixie pro šlechtitele?
Apomixie umožňuje uchovávat žádoucí vlastnosti rostlin po generace.
💬 Klíčové informace
- „Možnost zachovat výhodnou kombinaci vlastností rostlin při rozmnožování semeny je jedním ze svatých grálů rostlinné biologie."