Rychlou, šetrnou a jednoduchou metodu pro hodnocení fenotypu rostlin, tedy jejich vlastností a znaků v závislosti na prostředí, vyvinuli vědci z Centra regionu Haná pro biotechnologický a zemědělský výzkum (CRH). Díky ní dokáží mnohem efektivněji než dosud zmapovat, jak se rostlina dokáže vyrovnat se stresem, například suchem. Metoda může pomoci šlechtitelům, výzkumníkům, ale například i v agrochemickém průmyslu při vývoji antistresových látek.
„Hledali jsme účinný nástroj pro komplexní analýzu většího počtu geneticky modifikovaných linií ječmene a posouzení jejich vlastností včetně tolerance vůči suchu. Pokud bychom využili klasické postupy, trvalo by to velice dlouho. Snažili jsme se proto vytvořit novou metodu, což se po roce práce povedlo,“ uvedla jedna z autorek studie, kterou nedávno publikoval časopis Frontiers in Plant Science, Cintia F. Marchetti z oddělení molekulární biologie.
Automatizované systémy pro fenotypizaci rostlin umožňují rychlé a neinvazivní vyhodnocování vlastností rostlin. S jejich pomocí lze následně vybrat odrůdy, které nejlépe odolávají stresovým podmínkám. Tyto metody jsou však často založeny na analýze růstu rostlin pěstovaných v jednotlivých květináčích, takže výsledky jsou následně těžko přenositelné do praxe. Nově vyvinutý postup olomouckých výzkumníků je odlišný.
„Rostliny na polích nerostou izolovaně, ale ve společenstvích, vzájemně se ovlivňují. Naše metoda se proto snaží více přiblížit reálným podmínkám a analyzuje nikoliv jednotlivé rostliny, ale celé populace rostlin společně rostoucích na malé ploše. Díky tomu jsme schopni testovat velké množství linií najednou. Přístup je velmi jednoduchý, v podstatě postavený na analýze fotografie v čase,“ uvedla další z autorek Nuria De Diego z oddělení chemické biologie a genetiky. Podle ní se podobné metody využívají spíše v polních podmínkách, ovšem s řadou limitů. Při výzkumu za kontrolovaných podmínek zatím chyběly.
Metoda kombinuje prvky velkokapacitního screeningu, obrazové analýzy a stanovení jednoduchých metabolitů. Stěžejní sledovanou vlastností je výška porostu, která se mění v závislosti na stres a adaptaci rostliny na něj. „Tato vlastnost současně úzce souvisí s obsahem některých biologicky aktivních látek v rostlinách, především určitých polyaminů, které pak slouží jako markery reakce na stres. Toto lze využít jak při výzkumu pro porovnání velkého množství transgenních linií, tak při šlechtění, kdy je potřeba rychle selektovat linie odolné vůči stresu,“ doplnila Marchetti.
Metoda je výsledkem spolupráce několika oddělení Centra regionu Haná. „Navazuje na naše předchozí práce a na snahu využít fenotypizaci nejen v kontrolovaných podmínkách na modelové rostlině huseníčku, ale i v polních podmínkách a mít tak větší přesah do praxe,“ uvedl další ze spoluautorů Lukáš Spíchal. Výzkum byl součástí projektu Operačního programu Věda, výzkum a vzdělávání Rostliny jako prostředek udržitelného globálního rozvoje, který uspěl v grantové soutěži Excelentní výzkum. Vědci metodu ověřili na ječmeni, ale lze ji uplatnit i u dalších hospodářsky významných plodin.
CRH sdružuje výzkumné týmy Přírodovědecké fakulty Univerzity Palackého a olomouckých pracovišť Ústavu experimentální botaniky Akademie věd ČR a Výzkumného ústavu rostlinné výroby, v.v.i.