Pyramidy z genů

O praktickém využití genové transformace ve šlechtění nových odrůd polních plodin jistě všichni víte. Také vám bude znám odpor ekologických aktivistů k těmto „kontroverzním“ technologiím. Molekulární genetika však má pro praktické využití ve šlechtění ještě jiné, sice ne tak mediálně zajímavé, ale mnohem užitečnější techniky. Nejperspektivnější z nich je selekce s využitím stabilních znaků – markerů.

Představme si následující situaci: Máme nějaký gen, třeba pro odolnost rostliny vůči viróze. Řeklo by se, že to je jednoduché – nakřížíme dárce genu s nějakým jiným rodičem, sledujeme potomstvo a vybereme to odolnější. Jestliže je ale sledování viróz podmíněno udržováním čistého viru, chovem přenašečů (mšic) a infekcí testovaných materiálů, tak už to moc jednoduché není. A v takovém případě přichází na pomoc molekulární genetika. Pokud víme, že nějaký polymorfizmus na úrovni DNA (molekulární marker) je příznačný právě pro odolnost, stačí nám sledovat jej třeba pomocí polymerázové řetězové reakce (PCR).

Tím ale ještě není vyhráno. Virus se stále vyvíjí a geny odolnosti postupně (někdy dost rychle) ztrácejí účinnost. Co s tím? Je třeba použít více genů, nejméně dva. Při použití jednoho genu se ovšem dala molekulární genetika obejít (stačilo sledovat projevy), při použití více genů už ne. Když bude rostlina odolná, nebudeme vědět, zda odolnost způsobil první gen, druhý gen, anebo oba dva. Spojování více žádoucích genů („stavebních kamenů“) v jednom genotypu se říká pyramidování.

Použijme jako příklad spojení genů odolnosti vůči mozaikové viróze ječmene. Víme, že existuje 11 genů odolnosti, z nichž některé byly již překonány, jiné se vyskytují v nekulturních zdrojích apod. Použitelných je z těch jedenácti genů jen pět. V naší šlechtitelské stanici pracujeme se třemi – rym5, rym9, rym11. Nejprve vybereme vhodné rodiče, kteří mají potřebné geny odolnosti i jiné žádoucí vlastnosti. Zkřížíme rym4 a rym9 a první generaci jejich potomků zkřížíme s první generací potomků vzniklých křížením rym4 a rym11. Pak nastane hledání „té pravé“ kombinace – rym4 + rym9 + rym11 se totiž vyskytne teoreticky pouze u 6,25 % jedinců. Pokud chceme, aby výslední jedinci byli využitelní i pro selekci na další znaky, potřebujeme opravdu velikou populaci – díky technice markerů ji naštěstí precizně redukujeme. Použití techniky markerů je nutné i v dalších generacích, protože při prvním vyhledávání jsme sice získali všechny tři geny, ale jen rym4 je homozygotní. Když budeme mít štěstí a najdeme mezi mnoha špatnými liniemi aspoň jednu, ze které vznikne odrůda, postavili jsme „pyramidu z genů“. Nezbývá než si přát, aby naše stavba vydržela alespoň tak dlouho jako ty egyptské.