Zvětšit obrázek

Bavlník se dnes pěstuje přednostně pro vlákna zpracovatelná textilním průmyslem.

Bavlna se pěstuje v osmi desítkách zemí teplého klimatického pásu především pro vlákna využitelná v textilním průmyslu. K největším pěstitelům bavlníku patří Indie a Čína. Část produkce této rostliny ale zůstávala ležet ladem.  Na kilogram vláken připadá 1,65 kilogramu semen, která obsahují 22% proteinů. Stávající bavlníkové plantáže by mohly produkcí semen pokrýt spotřebu bílkovin u půl miliardy lidí. Bohužel, semena tradičních odrůd bavlníku nejsou jedlá, protože obsahují toxický terpenoid gossypol . Tato látka snižuje u savců koncentraci draslíkových iontů v krvi. Vyvolává slabost a v krajních případech dokonce ochrnutí. Hodně dlouho se vědci zabývali vedlejšími účinky gossypolu na samčí organismu, protože se jim zdálo, že by byl využitelný jako mužská antikoncepce. Silné toxické účinky ale představují takové riziko, že se od výzkumu nakonec upustilo.

Pokusy o vypěstování bavlníku se silně sníženým obsahem gossypolu započaly už v 60. letech minulého století. Skončily nezdarem, protože gossypol nemizel jen ze semen, ale z celé rostliny. „Bezgossypolový“ bavlník tak ztrácel přirozenou ochranu proti škůdcům a ti pak devastovali plantáže ve velkém.

Tým vědců z Texas A&M University vedený Keertim Rathorem využil techniky RNA interference, za jejíž objev byla v roce 2006 udělena Nobelova cena za fyziologii a medicínu, k zablokování enzymu zajišťujícího syntézu gossypolu v semenech. Ostatní rostlinná pletiva si schopnost produkce toxického terpenoidu i nadále udržují. Vznikl tak bavlník, jehož semena mají koncentraci gossypolu sníženu na hodnoty považované Světovou zdravotnickou organizací za zdraví neškodné.  Výsledky výzkumu Rathoreho týmu zveřejnil prestižní americký vědecký časopis Proceedings of the National Academy of Sciences.

Zvětšit obrázek

Stávající genetické modifikace měly chránit úrodu bavlníku před jeho přirozenými hmyzími škůdci.

Jak se takové cílené blokování genu RNA interferencí provádí? Do dědičné informace buněk bavlníku byl v laboratorních podmínkách vnesen uměle připravený gen, který je díky pečlivě zvoleným regulačním sekvencím aktivován výhradně v semenech. DNA tohoto genu se shoduje s částí bavlníkového genu pro enzym zvaný delta-kadenin syntáza a obsahuje i sekvence, které jsou k této části genu komplementární. V rostlinných buňkách se podle instrukce „umělého genu“ vyrábí jednovláknová RNA. Ta se záhy po svém vzniku „přeloží na půl“. Obě poloviny vlákna se k sobě přiloží tak, že vznikne dvouvláknová RNA.

Zvětšit obrázek

Keeri Rathore v laboratořích Texas A&M University s rostlinami bavlníku, který neprodukuje v semenech toxický terpenoid gossypol.

Dvojitá šroubovice RNA je v buňce enzymaticky rychle ničena a štípe se přitom na krátké úseky čítající asi dvě desítky písmen genetického kódu. Malé zlomky dvouvláknové RNA se spojí s velkým enzymatickým komplexem zvaným RISC a navedou jej na RNA syntetizovanou podle genu pro delta-kadenin syntázu. Enzymatický komplex RISC tuto RNA rychle rozkládá a brání tomu, aby se podle ní syntetizovala příslušná bílkovina. Bez jakékoli změny na úrovni DNA je tak činnost genu pro delta-kadenin syntázu zablokována.

Semena geneticky modifikovaného bavlníku je možné konzumovat buď přímo, například pražená, nebo je lze mlít na mouku a přidávat je do jiných potravin jako zdroj bílkovin. Semena geneticky modifikovaného bavlníku se zřejmě uplatní i ve výživě zvířat. Těm by byl zkrmován odpad vznikající při výrobě bavlníkového oleje. Zatím bylo možné přidávat bavlník jen do krmiv pro skot, protože přežvýkavci umějí díky bachorové mikroflóře gossypol rozložit na netoxické metabolity.

Zvětšit obrázek

Kultury buněk bavlníku, na kterých vědci pomocí RNA interference blokují gen pro delta-kadenin syntázu - klíčový enzym pro produkci toxického gossypolu.

Rathoreho tým dokončil laboratorní experimenty. Prokázal, že se nízký obsah gossypolu v semenech udrží ve třech po sobě následujících generacích bavlníku. Nyní čekají vědce první polní pokusy. Odrůda připravená pro pěstování na plantážích by mohla být k dispozici do deseti let. To je daň, kterou platí šlechtitelé využívající metod genového inženýrství. Získané rostliny musejí velmi náročně testovat.

Zvětšit obrázek

Pokud by byl bavlník stejných vlastností získán tradičními šlechtitelskými postupy, např. ozařováním či jinými metodami náhodného navozování mutací, bylo by možné jej uvést na trh mnohem dříve. Bohužel, tyto metody jsou pro tvorbu bezgossypolového bavlníku k ničemu.

Všechny potraviny a krmiva vyrobené z geneticky modifikovaných rostlin musejí být jasně označeny. Bavlny, která není určena ke konzumaci lidmi či zvířaty, se to netýká. Trička vyrobená z bavlny z nízkogossypolových bavlníků tedy nápis „Vyrobeno z GMO“ nést nemusejí. Ale kdyby náhodou musela, velmi bych se přimlouval za jejich nošení. Sám bych si jich pořídil hned několik.

Zvětšit obrázek

Z kultur rostlinných buněk, u nichž se zdařilo zablokování genu, jsou nakonec v laboratoři vypěstovány rostliny bavlníku.

Rathore považuje techniku RNA interference za obrovský příslib pro další šlechtění zemědělských plodin. Jeho tým se již zabývá modifikací hrachoru setého, který je pěstován ve velkém v Asii a Africe, protože je velmi odolný k nepříznivým klimatickým podmínkám. Semena hrachoru jsou bohatá na proteiny, ale jejich vyšší konzumace může skončit ochrnutím, protože obsahují i rostlinný neurotoxin.

Otravy semeny hrachoru jsou poměrně časté v Asii, kde rolníci ve špatných letech často žádnou jinou plodinu z polí nesklidí. Rathore doufá, že se mu podaří pomocí genetické modifikace vypěstovat bezpečný hrachor.

Pramen: PNAS, Texas A&M University