Kukuřice (Zea Mays) dlouho stál na křižovatce lidská kultura a přírodní svět. Pocházející z Teosinte, divoké trávy domestikované v Mesoamerice před více než 9 000 lety, se postupně transformovala po staletí selektivního chovu domorodými zemědělci. Z malého ušima s hrstkou tvrdých jádra se kukuřice tak vyvinula do vysoce výnosné, jednorázové plodiny uznávané po celém světě.
Kukuřice je dnes nejrozšířenějším zrnem na světě. Kromě jídla podporuje globální ekonomiky jako krmivo pro zvířata, biopaliva a surovinu pro nespočet průmyslových produktů.
Jeho závislost na rozsáhlých monokulturách s vysokou hustotou však ponechává zranitelné vůči škůdcům a nemocem. Tyto výzvy byly zesíleny změnou klimatu, zejména rostoucí teploty a nepředvídatelné počasí. Odborníci promítali Průměrná globální produktivita kukuřice by mohla do konce 21. století za SSP585 klesnout až o 24%, což je scénář vysokých emisů v souladu s pokračujícím používáním fosilních paliv.
Varovné signály
Při hledání udržitelných řešení vědci z Zhejiang University v Číně ve spolupráci s partnery z Nizozemska a Švýcarska odhalili neočekávanou a silnou formu komunikace rostlin, která by mohla posílit odolnost plodin. Jejich studie, publikovaná v Věda V srpnu se zaměřila na Linalool, přirozeně se vyskytující sloučenina známá pro květinovou, dřevěnou vůni, která se používá v parfémech a mýdlech.
Zjištění týmu byla založena na prozkoumání mechanismu zpětné vazby rostlin-půdy-procesu, ve kterém rostlina mění půdní prostředí, což zase ovlivňuje růst a zdraví rostlin.
Rostliny používají těkavou sloučeninu linaloolu jako druh varovného signálu. Když jsou rostliny kukuřice napadeny hmyzem, vydávají se v přeplněných polích více, upozorňují své sousedy a vyvolávají defenzivní reakce. Vědci si všimli tohoto účinku při porovnání kukuřice vysazené při různých hustotách. Na nejvíce těsně zabalených pozemcích utrpěly rostliny ve středních řadách mnohem menší poškození hmyzu než rostliny na okrajích. Zdálo se, že dav posílí ochranu. Tato silnější obrana však přišla za cenu: rostliny také rostly pomaleji a produkovaly méně biomasy a odhalily kompromis mezi ochranou a produktivitou.
Vědci zjistili, že tuto zvýšenou obranu řídí složitý mechanismus. Když byla kukuřičná rostlina vystavena linaloolu, aktivovala signalizaci jasmonátu v kořenech. Jasmonáty jsou hormony na stres-odpověď v rostlinách, centrální do režimu „boje“, který se vrací, když rostliny detekují škůdce, zranění nebo určité environmentální stres. To zase regulované geny, které spustily uvolňování defenzivního metabolitu zvaného HDMBOA-Glc do půdy.
HDMBOA-Glc obohatila konkrétní prospěšné bakterie, které konečně vyvolaly signalizaci kyseliny salicylové v sousedních rostlinách a načlenily je pro širokou škálu hrozeb.
Tým potvrdil Linaloolovu roli jako jediný spouštěč tohoto procesu pomocí mutantu kukuřice linaloolu. V těchto rostlinách nedošlo k celé smyčce zpětné vazby. Když tým použil syntetický linalool, byly obnoveny obranné reakce.
Reportérové geny
Vědci také zjistili, že reakce zahájená touto cestou je velmi širokospektrum. Rostliny podmíněné půdou s vysokou hustotou byly mnohem méně citlivé na řadu zemědělských škůdců a patogenů. Například larvy destruktivního pádu armádní červů (SPODOPTERA FUGIPERDA) byly méně škodlivé a na těchto rostlinách špatně rostly. Nematody kořenového uzlu (Meloidogyne incognita) vytvořilo méně gall na kořenech, což je známka snížené infekce. Rostliny také lépe odolávaly houbě Exserohilum turcicum a způsobil, že se virus trpasličího trpaslíka (RBSDV) proliferoval a méně infikoval.
Tyto výsledky byly opakovány napříč experimenty a ověřovaly mechanismus, který je základem obranné reakce.
„Existuje několik škálovatelných přístupů, které by mohly být použity k identifikaci, které odrůdy kukuřice více či méně reagují na signalizaci Linaloolu,“ řekl James Schnable, renomovaný odborník na kukuřici a profesor zemědělské genomiky na University of Nebraska-Lincoln v USA.
Jedním přístupem jsou reportérové geny. „Mohli bychom měřit expresi některých genů po proudu signalizace vyvolané linaloolem, jako například.“ Bx1 a Bx6napříč velkými a rozmanitými populacemi kukuřice a používání těchto informací k identifikaci specifických genů s velkými účinky na vnímání a reakci na linalool a jejich introgres je do současných vysoce výkonných hybridů pomocí výběru pomocí markeru, “dodal Dr. Schnable.
„Alternativně bychom mohli použít stejná data k vytvoření genomického predikčního modelu, který by použil informace o tisících genetických markerů v genomu k předpovědi, které odrůdy kukuřice v programech chovných programů pravděpodobně vykazují větší nebo menší reakce na Linalool.“
Inženýrské rostliny
„Zdá se, že signalizace vyvolaná Linalool popsaná v této studii mění kompromis s růstem/obranou, který musí všechny plodiny a divoké rostliny navigovat,“ řekl Dr. Schnable o širších důsledcích zjištění.
„Rostliny mohou připravit silnou obranu proti hmyzu a patogenům, ale tyto obrany přicházejí za cenu energie, které by mohly být věnovány růstu a výnosu plodin. Nebo mohou investovat své zdroje do růstu a výnosu, ale za náklady na náchylnější vůči škůdcům.“
Zdůraznil také, že závody kukuřice činí tato kompromisová rozhodnutí založená pouze na místních narážkách-zatímco zemědělci mají obvykle širší znalosti tlaků na škůdci a strategie řízení.
„Nyní, když víme, že Linalool je signál, který se vrhá do rozhodnutí rostlin o tom, jak tento kompromis řídit, je relativně jednoduché, aby rostliny inženýrů buď nereagovaly na tento signál v prostředích, kde hmyzí škůdci nejsou problémem (zvyšování produktivity plodin) nebo poskytují signál vnější, od farmáře, od farmáře, od farmáře, od farmáře, od farmáře, od farmáře, od farmáře, od farmáře,“.
Vědci také napsali, že zemědělci mohli využít zpětnou vazbu zaměřenou na Linaloolo pro chov a snižovat chemické užívání a pomoci zemědělcům řídit kompromis s růstovou obranou při pěstování vysoké hustoty.
Neelanjana Rai je novinářka na volné noze, která píše o domorodé komunitě, životním prostředí, vědě a zdraví.
Publikováno – 29. září 2025 05:30
