Šetřit vodou se dá i úpravou průduchů rostlinám  
Voda se stává stále vzácnější a národohospodáři ji řadí mezi strategické suroviny. Většina snah omezit její spotřebu se točí okolo našich domácností. Vylepšují se pračky, podporuje se využívání dešťové vody, budují se recyklační stanice a samostatné okruhy pro toalety,… To vše je chvályhodné, nicméně v porovnání s potřebou hlavního konzumenta to představuje jen příslovečnou kapku v moři. Devadesát procent spotřeby vody a tím i úbytek zásob sladkovodní vody, včetně dopadu na zintenzivnění sucha, má na triku zemědělství.
Marcello Malpighi na listech rostlin objevil průduchy v roce 1675. Jejich funkce mu ale zůstala utajena. Kredit:The History of Biology. Watts and Co.
Marcello Malpighi na listech rostlin objevil průduchy v roce 1675. Jejich funkce mu ale zůstala utajena. Kredit:The History of Biology. Watts and Co.

S tím, jak je nás víc a víc roste i potřeba potravin a zvyšuje se tlak na  intenzifikaci  zemědělské výroby. Velká část lidské populace je odkázána na rýži jako hlavní zdroj potravy. Žel to je plodina zvláště náročná na vodu. Na jeden kilogram rýže jí „padne“ 2500 litrů. Téměř polovina celosvětové produkce této plodiny pochází z míst, kde hrozí sucho a kde i krátkodobá změna klimatu může přivodit hladomor a dát do pohybu milionové masy migrantů.

 

Zatím se stratégové udržitelného rozvoje zaměřovali na eliminaci rizik budováním sofistikovanějších zavlažovacích systémů. Zemědělští inženýři ale přichází s nápadem, který je ze zcela jiného soudku. Začali s tím na univerzitě v Sheffieldu a svou představu jak řešit sucho si Angličané již měli možnost ověřit na pozemcích Mezinárodního institutu pro výzkum rýže na Filipínách.

 

Tak vypadají průduchy travin (obilovin) ve světelném mikroskopu. Svěrací buňky mají tvar tyčinek. Zdroj: Wikiedia, volné dílo.
Tak vypadají průduchy travin (obilovin) ve světelném mikroskopu. Svěrací buňky mají tvar tyčinek. Zdroj: Wikiedia, volné dílo.

V loňském roce zveřejnili výsledky svého bádání v časopise New Fytologist. Popisují v něm pokusy s vysoce výnosovým kultivarem rýže IR64, u něhož nadměrně exprimovali epidermální faktor OsEPF1. Získali tím rostliny lépe odolávající suchu a vysokým teplotám. Navzdory tomu, že zákrok rostlině snížil rychlost fotosyntézy, dávala ve zhoršených podmínkách buďto ekvivalentní, nebo lepší výnos. Zdálo by se, že jde o informaci dosti podstatnou, přesto zapadla. Nejspíš proto, že podobných článků z řad šlechtitelských institucí, které se k odolnosti na sucho snaží dospět klasickým šlechtěním, vychází habaděj, a tak v nánosu bezvýznamností se novinka jaksi ztratila.   Teď se britští výzkumníci k problému vrátili znovu. Prakticky totéž předvedli na hexaploidní jarní potravinářské pšenici. I když už se nejedná pro lidstvo o tak důležitou plodinu, je našim zvyklostem bližší a asi proto začíná objev konečně budit zasloužený rozruch.

 

Průduchy měla již Cooksonia - nejjednodušší cévnatá rostlina. Její větvené stonky jsou zakončeny kulovitými výtrusnicemi. Rekonstrukce rostliny je z dílny Matteo De Stefano/MUSE  Science Museum of Trento. Wikimedia Italia.
Průduchy měla již Cooksonia - nejjednodušší cévnatá rostlina. Její větvené stonky jsou zakončeny kulovitými výtrusnicemi. Rekonstrukce rostliny je z dílny Matteo De Stefano/MUSE  Science Museum of Trento. Wikimedia Italia.

O co jde?

Odborně se tomu říká, že připravili transgenní rostliny se sníženou expresí endogenních EPF genů.  Laicky přeloženo, vědátoři rostliny mírně poničili. Nabourali se do jejich genetického systému optimálního nastavení hustoty průduchů a jejich tvorbu rostlině omezili.


Co jsou průduchy a k čemu jsou dobré?

V odborné literatuře se jim říká stomata z řeckého στόμα–ústa. Jde jen setiny milimetru a struktury pouhým okem neviditelné. Má je většina vyšších rostlin a slouží jim k výměně plynů (především CO2 a O2) mezi rostlinou a okolím. Proto se někdy o nich píše jako o provětrávacích pletivech.  Na jednom milimetru čtverečním jich bývá padesát až tři stovky (méně jich mívají suchomilné rostliny). Průduchy nejsou otvory kulaté, ale jsou to štěrbiny, které je rostlina, do jisté míry, schopna pomocí svěracích buněk regulovat.

V krizových situacích je evolucí nastavená optimální hustota průduchů nevýhodou, připravuje rostlinu o nedostatkovou vodu.
V krizových situacích je evolucí nastavená optimální hustota průduchů nevýhodou, připravuje rostlinu o nedostatkovou vodu.

K jejich vzniku mělo dojít v době, které říkáme prvohory a tedy před stovkami milionů let. Víme to proto, že průduchy jsou patrné už na fosilii silurské rostliny Cooksonia. Na Oslovi jsme o jejím objevu psali v článku „Sto milionů“ (zde). 
Rostliny nemají průduchy jen na listech, ale i jinde. Například na vrcholech stonků. Tam ale mají v popisu práce zcela jiné a donedávna ještě netušené funkce. Například fototropismus. Tím, že na straně, kam dopadají paprsky, více odpařují vodu, rozbíhají i buněčný metabolismus tamních struktur na vyšší obrátky (v porovnání s těmi ve stínu). To je základ mechanismu, kterým se rostlina umí otáčet za Sluncem.

 

Profesorka Julie Gray, molekulární bioložka: Naše upravené rostliny jsou lépe připravené na změnu klimatu“. Kredit: University of Sheffield.
Profesorka Julie Gray, molekulární bioložka: "Naše upravené rostliny jsou lépe připravené na změnu klimatu“. Kredit: University of Sheffield.

Pravdou je, že rostliny umí své „díry“ do listů, k omezení ztráty vody, regulovat. Hlavní roli u svěračů průduchů v tom hraje koncentrace kladných iontů draslíku. Otevřené průduchy ale s sebou nesou i jisté riziko - jsou vstupní branou pro patogeny. I na ně rostliny umí zareagovat, ale některé z bakterií přišli na trik, kterým si i zavřený průduch dokážou otevřít. Vyrábí si k tomu účelu „paklíč“ zvaný koronatin. Po jeho vyloučení rostlina v dané lokalitě své průduchy doširoka otevírá.

 

Jak vidno, udržení rovnováhy mezi příjmem CO2 pro fotosyntézu a výdejem vody pro pohánění transpiračního proudu rostlinou není jednoduchou záležitostí. Jde v ní vždy o jistý kompromis. Proto se této regulaci také dostalo  odborného označení „fotosynteticko–transpirační kompromis“.

Tento obrázek má doložit to nejpodstatnější. Za běžných podmínek obě transgenní linie (vpravo) rostou normálně a nevykazují v porovnání s kontrolou vlevo (označena Fielder) rozdíl. Svými přednostmi se pochlubí až když jsou přinuceny růst v nedostatku vody. Kredit: Jessica Dunn et al.,Univ sheffield.
Tento obrázek má doložit to nejpodstatnější. Za běžných podmínek obě transgenní linie (vpravo) rostou normálně a nevykazují v porovnání s kontrolou vlevo (označena Fielder) rozdíl. Svými přednostmi se pochlubí, až když jsou přinuceny růst v nedostatku vody. Kredit: Jessica Dunn et al.,Univ sheffield.

Jak kdysi Osgood Felding ve filmu  „Někdo to rád horké“ poznamenal, „nikdo nejsme dokonalý“. Platí to i pro rostliny a jejich hustotu průduchů na listech. Evoluce jim hustotu průduchů nastavila na jakési optimum vyhovující většině situací. V dobách krizových už ale toto „přednastavení“ přestává vyhovovat. V dobách extrémního sucha, ať už z něj budeme vinit změnu klimatu, nebo kulturně změněnou krajinu, se geneticky zakotvená direktiva, nebo chcete-li lpění na tradici, stává rostlině přítěží.

 

Geneticky upravené rostliny s menší hustotou průduchů zvládají hospodařit s nedostatkovou vodou šetrněji a vystačí i s o 40 procent menším množstvím vody. Pokusy na huseníčku, rýži a nově i pšenici ukázaly, že upravené rostliny jsou i při nepřízni počasí schopny dávat vyšší výnosy. Dá se tedy říci, že se výzkumníkům podařilo dostihnout a předběhnout evoluci. I ta by časem dospěla k závěru, že  s rostoucí hladinou CO2 v ovzduší už tolik  vstupních bran do listu netřeba a že výhodnějším se stává, důsledně si hlídat odpar vody. A to i v případě, že se toho dosáhne za cenu přehřívání listů a nedodržení optimální teploty pro maximální výkon fotosyntézy. Rozdíl je jen v tom, že evoluci by zavést to do praxe trvalo o nějaké to století, nebo tisíciletí déle.


Otázkou je, zda svůj postoj k pěstování pozměněných rostlin změní nátlakové skupiny ekologických aktivistů z řad Greenpeace a jejich sympatizantů. Jakou moc jim společnost svěří a jak to ovlivní legislativu. Z historie víme, že hloupým opatřením racionální argumentace dostatečnou protiváhou není. A že s arogancí moci nehne ani smrt tisíců následkem hladomoru, jak zmiňujeme v článku „Ztichly bubny v Siamungale“.

 

Literatura

Robert S. Caine, et al.: „Rice with reduced stomatal density conserves water and has improved drought tolerance under future climate conditions“, New Phytologist, 24 July 2018. https://doi.org/10.1111/nph.15344

 

Jessica Dunn et al.: „Reduced stomatal density in bread wheat leads to increased water-use efficiency“, Journal of Experimental Botany (2019). DOI: 10.1093/jxb/erz248

Christian Dutton et al. Bacterial infection systemically suppresses stomatal density, Plant, Cell & Environment (2019). DOI: 10.1111/pce.13570


Datum: 26.06.2019
Tisk článku

Sestra a perioperační péče - Wichsová Jana, Přikryl Petr, Pokorná Renata, Bittnerová Zuzana
Knihy.ABZ.cz
 
 
cena původní: 149 Kč
cena: 127 Kč
Sestra a perioperační péče
Wichsová Jana, Přikryl Petr, Pokorná Renata, Bittnerová Zuzana
Související články:

Co je to med?     Autor: Josef Pazdera (23.09.2012)
Nositelé Nobelových cen příkře odsoudili protigenetické tažení Greenpeace     Autor: Stanislav Mihulka (07.07.2016)
Co kdyby celý svět vyslyšel aktivisty a zakázal GMO plodiny     Autor: Josef Pazdera (08.11.2016)
Šplhavnice zlatá v roli fytoremedikátora     Autor: Josef Pazdera (24.12.2018)
Fotorespirační mutanti aneb zkratka ve fotosyntéze = 40 % výnosu k dobru     Autor: Josef Pazdera (07.01.2019)
GOC rýže aneb jak Číňané vypálili Američanům rybník     Autor: Josef Pazdera (17.01.2019)
Kmenová mentalita a princip předběžné opatrnosti     Autor: Miloslav Pouzar (29.05.2019)



Diskuze:

změna postoje

Milan Krnic,2019-06-26 18:22:15

A proč by to dělali? Koukněte, jak jim v Německu roste podpora. Jak je i u nás patrné, čím větší kraviny kecáte, tím větší publicita, a pak stačí naslibovat, ideálně pak přímo nasypat "chudině" byť na dluh generacím příštím (začnete koblihou, skončíte třeba jízdným), a širokou podporu máte, protože přeci kecá i podvádí každej, tedy to není nic špatného, je to standard.

Odpovědět

Dlouhodobé

Mojmir Kosco,2019-06-26 16:13:03

Dlouhodobé 5o a více let polní pokusy zejména prokázali že kvalitní hnojení organickymi a minerálními hnojivy snižují potřebu vody o polovinu. A to u stávajících odrůd bez snížení výnosů . Vůbec

Odpovědět


Re: Dlouhodobé

Mojmir Kosco,2019-06-26 16:16:08

Je prokázané u stoletých pokusech že dostatečně kvalitní hnojení jak ciste organicky nebo anorganický případně kombinace dávají nejlepší mozne výsledky .

Odpovědět


Re: Re: Dlouhodobé

Alexandr Kostka,2019-06-26 18:05:20

"Po komárech" se to tu naprosto zbláznilo. Zemědělství v podstatě přešlo z pěstování v hlíně na hydroponii v inertním substrátu, neobsahujícím žádný humus. (s vyjímkou pár hektarů bio) Má to děsnou spotřebu vody, v případě málo nebo mnoho srážek to je zcela nestabilní, k tomu obrovská eroze.. Je fajn, že "moudří ekonomové" spočítali, že se chov zvížat nevyplácí, ale očividně na pár faktorů zapoměli. (krom zmíněného třeba to, že země nemá pod kontrolou produkci potravin pro vlastní obyvatelstvo. A že to skřípe je docela evidentní)

Odpovědět


Re: Re: Re: Dlouhodobé

David Oplatek,2019-06-26 19:31:51

Hydroponie je neekonomicka resp. nevydelecna. Vetsina farem funguje na hranici preziti nebo je dotovana.

Odpovědět


Re: Re: Re: Dlouhodobé

Roman Sobotka,2019-06-26 19:58:11

Co si mame predstavit pod "kontrolou produkci potravin pro vlastní obyvatelstvo"? Ze by vlada po socialisticku naridila, kolik se ma sklidit psenice, porazit prasat atd, abych byli nejak virtualne sobestacni? A cemu by to pomohlo krome hromadeni neprodejnych zasob? Ono se do CR sice hodne potravin dovazi, ale take se dost vyvazi - 5 mil hektolitru piva je nejakeho jecmene. Mleko se vozi do Nemecka atd. Ale celkova produkce obilovin je porad kolem 8.6 mil tun, coz je 3/4 tuny na hlavu. Pokud by slo nejak do tuheho (ale opravdu si neumim predstavit zadny scenar uplne izolace), tak se da bez vetsich problemu vyprodukovat dost potravin. Nicmene vyspele staty sobestacnost resit nemusi, to je dobre tak pro KLDR. Jin avec je, ze stat by mel mit snahu udrzovat zivocisnou vyrobu s agrotechnickych duvodu, ale tady selhala jista konkretni vlada uz pri dohadovani podminek pred vstupem do EU...

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Dlouhodobé

Jiri Coupek,2019-06-27 20:26:48

Pokud se bavíte o izolaci, tak nejpalčivější jsou paliva. Bez mechanizace závislé na importovaných palivech vám ty objemy velice rychle spadnou.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Dlouhodobé

Jarda Votruba,2019-06-28 09:35:38

nemluvíte pravdu.
Dělám v potravinářství asi 10 let. A naše republika se úplné soběstačnosti koncem 80 let dostala na cca 60 procent nyní. Slováci jsou asi na 40 procentech. Chovy prasat se vytloukly, stejně tak dobytek. Stačí si vyhledat statistiky. Za komárů byl kravín v každé vesnici, v každé větší byl prasečák a existovali národní osevní plány. Takže se brambory pěstovali tam kde se jim dařilo.

A scénář " co by se muselo stát" je docela jednoduchý. Stačí větší impuls EM, at už od Slunce, nebo od našich bývalých přátel ze SSSR, nebo současných z USA který si ve stratosféře odpálí jednu A bombu a jsme zase ve středověku. Nepůjde voda, elektrika, nebudou jezdit auty, ani traktory. A tolik koní nemáme aby obdělali tu těžkou půdu. A nemáme už žádné plouhy za koně a kovářů co jej dovedou udělat je pár.

A co se pak stane? Hladoví lidé půjdou vybít těch pár kusů co se pase na loukách. A pak se začnou požírat navzájem. protože představa že by nám nějaký soused poskyt jídlo, když neví co jej čeká , je směšná. Navíc by nebylo jak jej distribuovat.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Dlouhodobé

Petr 1,2019-06-28 15:57:13

Takže ty kravíny a vepříny nás mají zachránit před EM pulsem, podle známého hesla "naši vepři boubelatí plány imperialistů zhatí"? Nebo jak tomu mám rozumět? Kdybyste si ráčil pořádně přečíst to co píše předřečník, tak byste zjistil, že jen opakujete, to co napsal, tedy že živočišná výroba šla do kytek. A jak píše předřečník, zodpovědný je ze to diletant zeman, který co by premiér projevil absolutní neschopnost vyjednat jakés takés vstupní podmínky do EU. Rovněž se dá souhlasit s tím, že žádná "úplná" soběstačnost neexistovala ani za bolševika, přičemž tu bolševickou virtuální soběstačnost jsme zaplatili devastací půdního fondu a zkanalizováním všech říčních toků.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Dlouhodobé

Roman Sobotka,2019-06-29 09:54:54

Dovoz potravin nijak nerozporuji, nevim, kde jste to v mem prispevku vycetl. Reagoval jsme na 'kontrolu produkce potravin'. Potravinova sobestacnost je trochu fetis, stejne musime dovazet fosilni paliva. Otazka je, proc treba v Polsku produkuji veprove o tolik levneji, ze se k nam vyplati dovazet... Zanik kravinu povazuji za nestesti (nedostatek chlevske mrvy atd), ale mene prasecaku problem neni - kejda zemedelstvi moc nepomaha. V pripade nejake silene katastrofy bude asi uplne jedno, jestli dany stat produkuje potraviny 100% z vlastnich zdroju, nebo 40% dovazi. Vetsina prasat a drubez rychle uhynou, aniz by byl cas je porazit, zamrazene zasoby se budou rychle kazit. Na preziti bude nakonec mnohem dulezitejsi, jak ktera zeme zvladne zabranit chaosu a rabovani pomoci policie a armady, distribuovat vodu a strategicke hmotne rezervy (v pripade CR nejsou vubec male), zajistit obnovu infrastruktury na zpracovani obili a pekaren (na preziti je potreba hlavne mouka), mobilizovat lidi na zemedelstke prace, jakkoli primitivnim zpusobem atd. Bylo by to hodne brutalni, takze jako argument pro potravinovou sobestacnost vcelku k nicemu.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Dlouhodobé

Marek Zelenka,2019-06-29 15:48:27

Roman Sobotka: Scénář znefunkčnění elektrické energie jakýmkoliv i přírodním procesem by byl (nebo spíš bude) černější, než jsou ty nejbujnější představy. Celým systém (celá společnost) je řízena elektřinou, totožnými principy, jako je řízen jakýkoliv elektrický obvod. Vždy se pracuje s odporem, indukčností, kapacitou a zesilovači. Tedy pokud by nefungovala elektřina, středovek by byl spíše ráj na Zemi. Zmizely by základní schopnosti fungování společnosti. Nikdo nic dneska ručně už neumí, znalosti a zkušenosti jsou dávno ztracené, ani knihy už téměř nejsou, nastala by spíš doba kamenná, kde úspěchem by bylo byť i jen rozdělat oheň. A lovit není co. Při tak ohromném počtu lidí na plochu byl bylo všechno dřevo ve velmi krátké době spáleno, veškerá dostupná energie spotřebována. Bez elektřiny by to byl globální reset na planetě Zemi. A na to stačí velmi málo.

Jinak k té soběstačnost. Veškerou soběstačnost likvidují dotace nejrůznějšího druhu. V éře dotací se nepěstuje nic pro společenský užitek, ale pro co největší peněžní zisk. Byl by to ohromný společenský pokrok, kdyby se podařilo byť jen zakázat pěstování idiotské řepky jako složky biopaliva. Zastavování orné půdu nesmyslnými solárními panely, které jen zvyšují koncovou cenu elektřiny. To je zvěrstvo prvního řádu. Dále okamžitě zakázat bitcoin, to je taky debilita prvního stupně, která pálí vesměs uhlí a přeměňuje na jedničky a nuly. Tady není k mání žádná inteligence při řešení těchto problémů. Pouze jde o zisky různých zájmových skupin.

Odpovědět


Re: Re: Dlouhodobé

Milan Krnic,2019-06-26 18:16:11

Plosím studii. Dííík.

Odpovědět


Re: Re: Re: Dlouhodobé

Mojmir Kosco,2019-06-26 20:35:03

např. https://www.ctpz.cz/vyzkum/hospodareni-se-zivinami-zlepsuje-ucinnost-vyuziti-vody-plodinami-232

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni
















Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace