Biohackování pomáhá chránit plodiny před napadením houbami

02. 07. 2025 Doc. Dr. Ing. Jaroslav Salava, ; Národní centrum zemědělského a potravinářského výzkumu, v.v.i., Praha-Ruzyně Technologie pěstování Zobrazeno 354x

Škodlivé houby způsobují v zemědělství obrovské ztráty. Konvenční techniky pro boj s nimi zahrnují použití toxických fungicidů. Vědci z Karlsruhe Institute of Technology (KIT), spolupracující s partnery z Německa, Francie a Švýcarska na projektu DialogProTec, vyvinuli ekologicky bezpečné alternativy, které obelstí chemickou komunikaci patogenů s rostlinami. Nyní, když byl výzkum dokončen, je nová technologie připravena k použití.

Nejprve zhnědnou listy, potom odumře celá réva. Houbové onemocnění zvané Esca (chřadnutí a odumírání révy) je hrozbou pro produkci vína v Evropě a každoročně způsobí vinařům milionové škody. Tato choroba je v jižní Evropě známá již od středověku, ale nikdy nehrála významnou roli. Avšak kvůli změně klimatu se houba nyní setkává s mnoha rostlinami oslabenými klimatickým stresem.

Konvenční ochrana rostlin obvykle zahrnuje použití toxických fungicidů, určených k boji proti houbovým chorobám. Výzkumníci v DialogProTec přinesli revoluční přístup, který eliminuje potřebu ekologicky nebezpečných toxinů. V přírodě spolu organismy komunikují prostřednictvím chemických signálů. Vědcům se podařilo některé z těchto signálů mezi hostitelem a patogenem identifikovat a cíleně s nimi pracovat. Tento „biohack“ je nejen přesný a efektivní, ale zároveň zanechává minimální ekologickou stopu.

Pro vývoj nových metod vytvořil projekt pod vedením KIT interdisciplinární výzkumnou síť, která sdružuje odborníky z různých oblastí - botaniku, genetiku hub, mikrosystémové technologie, organickou chemii a zemědělské vědy. Síť využívala rozsáhlé biologické zdroje, včetně přibližně 20 000 kmenů hub ze sbírky Institute of Biotechnology and Drug Research (IBFW) v Kaiserslauternu, a asi 6 000 druhů rostlin z KIT.

Sledování signálních látek pomocí špičkových technologií

Vědci nemuseli pracovat s celými rostlinami a houbami, aby identifikovali a využili správné signály - zaměřili se výhradně na jednotlivé buňky. Hlavním nástrojem se stal mikrofluidní čip, vyvinutý ve spolupráci s Institute of Microstructure Technology, který je součástí KIT. Tento čip fungoval jako miniaturní ekosystém, kde byly rostlinné a houbové buňky umístěny tak, aby se fyzicky nedotýkaly, ale mohly spolu chemicky komunikovat prostřednictvím mikrofluidního proudu.

Pro vizualizaci této interakce vědci upravili genetický materiál rostlinných buněk přidáním genového přepínače a fluorescenčního genu. Jakmile chemický signál aktivoval imunitní systém, bylo možné měřit zelenou fluorescenci. Genové spínače pocházely z planých vinných rév, které vědci již dříve identifikovali jako druh s výrazně aktivní imunitní odpovědí.

Očkování rostlin je připraveno k testování

V průběhu svých výzkumů vědci nejprve objasnili chemickou komunikaci mezi houbou a rostlinou, která doprovází napadení houbou. Jedna z věcí, které identifikovali, byly signální látky, které houba používá k potlačení imunitní reakce rostliny. Jsou součástí chemické interakce vytvářené dlouhým evolučním procesem a vznikají, jakmile houba detekuje specifické stresové signály z rostliny. Vědci poté identifikovali molekuly, které by mohly být použity k reaktivaci imunitní reakce. Když budou použity na ochranu rostlin, rostliny dokáží odvrátit útok houby. Můžeme si to představit jako očkování rostlin.

Inovativní technologie DialogProTec je již na cestě k praktickému použití a brzy bude testována na poli. Kromě práce na alternativě k fungicidům, vyvinul projektový tým také nové přístupy k podpoře růstu rostlin nebo boji proti plevelům, kde by signální látky mohly v budoucnu nahradit toxické herbicidy.

Réva vinná napadena Escou

Zdroj:
Crop protection: Biohacking against fungal attacks (phys.org)