Tajomstvá starých plodín

Pšenica a jačmeň udržiavajú ľudskú civilizáciu už viac ako 10 000 rokov, pričom sa prispôsobovali novým prostrediam vďaka tomu, ako sa poľnohospodárstvo šírilo naprieč kontinentmi.

Výskumníci teraz odhalili genetické podobnosti medzi týmito starobylými plodinami, ktoré by mohli pomôcť pri šľachtení odrôd lepšie prispôsobených na odolávanie suchu a iným environmentálnym výzvam.

Rekonštrukcia starovekých rastlinných genómov

Výskumníci z INRAE, Univerzity Clermont Auvergne a CNRS porovnali genómy 84 moderných druhov kvitnúcich rastlín a zrekonštruovali 10 predkovských genómov, ktoré siahajú viac ako 200 miliónov rokov dozadu.

Tieto rekonštruované genómy, známe ako paleogenómy, odhaľujú, ako bol genetický materiál organizovaný v starovekých rastlinách a ktoré gény zostali počas evolúcie zachované.

Vedci identifikovali gény, ktoré si zachovávajú podobné biologické funkcie u rôznych druhov. Takéto podobnosti by mohli pomôcť výskumníkom pochopiť dôležité poľnohospodárske znaky, vrátane tolerancie voči suchu, doby kvitnutia a produktivity.

Ich zistenia boli publikované v časopise Molecular Plant v septembri 2026 a nadväzovali na súvisiaci výskum publikovaný v časopise Nature Plants v novembri 2025.

Desaťtisíc rokov adaptácie

Pšenica a jačmeň boli pre tento výskum obzvlášť cenné, pretože obe boli domestikované v oblasti Úrodného polmesiaca pred viac ako 10 000 rokmi. S rozširovaním poľnohospodárstva sa tieto obilniny stretávali s meniacimi sa teplotami, zrážkovými režimami a pestovateľskými podmienkami.

Výskumníci porovnali 1 420 moderných odrôd pšenice a jačmeňa, ktoré predstavujú genetickú rozmanitosť z celého sveta, spolu so starovekými pozostatkami pšenice starými približne 5 000 rokov.

Ich analýza identifikovala približne 100 genetických variantov, ktoré boli zdôraznené pre ich potenciálny význam v adaptácii. Odhalila tiež dôkazy o konvergentnom výbere, pri ktorom si rôzne plodiny vyvíjajú alebo si zachovávajú podobné genetické vlastnosti za porovnateľných environmentálnych tlakov.

V prípade pšenice tím potvrdil zapojenie troch génov, ktoré boli predtým charakterizované u iných rastlinných druhov. Dva ovplyvňujú výnos a dobu kvitnutia, zatiaľ čo tretí sa podieľa na epigenetickej regulácii, ktorá ovplyvňuje aktivitu génov bez zmeny základnej sekvencie DNA.

Zdieľané gény a odolnosť voči zmene klímy

Jedným dôležitým objavom bolo, že pšenica a jačmeň vykazujú prekrývajúce sa genetické reakcie napriek ich odlišnej evolučnej histórii.

Výskumníci identifikovali znaky výberu spojené s poľnohospodárskou produktivitou a adaptáciou na environmentálny stres. Zistili však aj genetické rozdiely medzi populáciami z rôznych geografických oblastí.

Tieto zistenia naznačujú, že porovnanie príbuzných plodín by mohlo odhaliť užitočné genetické vlastnosti, ktoré by inak mohli zostať prehliadnuté.

Jérôme Salse, riaditeľ výskumu v INRAE, vysvetlil, že skúmanie genetických zmien počas domestikácie môže pomôcť identifikovať varianty opakovane selektované v prostrediach čeliacich podobným klimatickým obmedzeniam. Takéto poznatky by mohli podporiť šľachtiteľské programy reagujúce na zmenu klímy.

Nové nástroje pre šľachtenie plodín

Výskumné tímy tiež vyvinuli dva voľne dostupné nástroje, ktoré vedcom pomôžu skúmať evolúciu rastlín. Rekonštrukcia predkového genómu alebo AGR umožňuje výskumníkom porovnávať moderné genómy a rekonštruovať genetické štruktúry predkov.

OrthoViewer poskytuje informácie o konzervovaných génoch v 84 poľnohospodársky dôležitých druhoch rastlín. Jeho databáza obsahuje 1 142 génov, ktorých biologické funkcie a poľnohospodársky význam už boli opísané vo vedeckej literatúre.

Tieto zdroje by spolu mohli pomôcť šľachtiteľom identifikovať sľubné genetické varianty a preniesť poznatky získané z jednej plodiny do výskumu inej.

Čo bude ďalej

Výskumníci rozširujú svoj výskum na ďalšie významné obilniny vrátane ryže, kukurice a ciroku. Hoci zistenia nevedú okamžite k produkcii odrôd odolných voči suchu, ponúkajú potenciálne genetické ciele pre budúce šľachtenie. Budú potrebné ďalšie experimenty, aby sa zistilo, ako jednotlivé varianty ovplyvňujú výkonnosť plodín v reálnych poľnohospodárskych podmienkach.

Kombináciou dávnej evolučnej histórie a modernej genetickej analýzy získavajú vedci nové spôsoby skúmania vlastností, vďaka ktorým by sa poľnohospodárstvo mohlo stať odolnejším voči meniacej sa klíme.