Pokud jde o zemědělství, míváme sice skvělé nápady a jsme odhodlaní uživit se stůj co stůj, v plevelech ale máme více než důstojné protivníky. Rostly už na prvních nesmělých políčkách ranných zemědělců, kteří si teprve zvykali na strašlivý život pěstitelů rostlin a rostou i na moderních lánech, kde důvtipně čelí nesmírné síle lidské vědy a techniky. Stejně jako rezistentní bakterie či hmyz, i rostliny rezistentní vůči herbicidům velmi pohotově vytvořil směšně jednoduchý, ale zároveň drtivě účinný mechanismus přírodního výběru. Věčný boj s plevely je poněkud deprimující, ale zároveň nás udržuje ve střehu a nutí vymýšlet stále nové triky a technologie, aby nás nezdolné rostliny nepřeválcovaly.
Při pěstování obilnin jsou v poslední době obávanou a globální hrozbou populace plevelů rezistentních vůči celé řadě herbicidů najednou. Respekt budí například multirezistentní populace jílku tuhého (Lolium rigidum) a psárky polní (Alopecurus myosuroides). Omračující odolnost vůči herbicidům obou druhů souvisí se zvýšenou produkcí enzymu glutathion S-transferázy třídy fí (GSTF1). Glutathion S-transferázy představují velice rozmanitou skupinu enzymů a mimo jiné se často podílejí na odbourávání cizorodých látek, které se dostanou do organismu. Klíčovým prvkem jejich struktury je redukovaný tripeptid glutathion (GSH), který funguje jako účinný antioxidant a zařídí rozpuštění mnohdy lipofilních látek ve vodě a jejich následné vyloučení. Rezistence plevelů vůči herbicidům se obvykle týká konkrétního místa působení určitého herbicidu. Ale rezistence, kterou poskytuje glutathion S-transferáza, představuje univerzální mechanismus, s nímž rostlina dokáže odbourat mnoho různých herbicidů.
Robert Edwards z Univerzity v Yorku vedl tým vědců, kteří přenesli gen pro dotyčnou glutathion S-transferázu psárky polní (AmGSTF1) do huseníčku rolního (Arabidopsis thaliana). Huseníčky s tímto genem rázem získaly neblahé schopnosti multirezistentní psárky a také se podobným způsobem změnil jejich metabolismus.
Detailní analýza ukázala, že se u huseníčků prakticky nezměnila aktivita ostatních genů, ale že enzym AmGSTF1 přímo vstoupil do metabolismu a zařídil nahromadění ochranných flavonoidů.
Nezní to příliš povzbudivě, ale Edwards a spol. zároveň nabídli zajímavé řešení. Tak jako zmíněná glutathion S-transferáza chrání plevele před herbicidy, jiné glutathion S-transferázy zase někdy brání buňky lidských rakovinných nádorů před protinádorovými léky. Lékaři v takových případech používají jako lék 4‑chloro‑7‑nitro‑benzoxadiazol, který dokáže glutathion S-transferázu zablokovat a zabránit jí chránit nežádoucí buňky. Edwardsův tým právě tuhle látku aplikoval na jejich multirezistetní huseníčky a ty se pak, k velké radosti vědců, staly opět zranitelnými vůči běžným herbicidům.
Použití lidského protinádorového přípravku proti multirezistentním plevelům zaujalo i Zoltána Füssyho z Laboratoře evoluční protistologie, Parazitologického ústavu, dříve doktoranda na Ústavu molekulární biologie rostlin Biologického centra Akademie věd v Českých Budějovicích. Podle něj lze nalézt jistou obdobu v používání živočišných protivirových přípravků i na onemocnění rostlin, v případě rezistence vůči herbicidům jde ale bezpochyby o odvážnější počin. O klíčové roli glutathion S-transferáz v multirezistencích se vědělo již dlouho, teď jsme ale dostali do ruky zajímavý prostředek, jak jim čelit. Multirezistentní plevele, třeste se!
Literatura
NewScientist 25.3. 2013, PNAS online 25.3. 2013, Wikipedia (Glutathione S-transferase).
Diskuze:
