Dělníci kontrolují sklizeň banánů na farmě v Austrálii.Kredit: Carla Gottgens/Bloomberg/Getty
Závod o vytvoření nové generace banánů je v plném proudu. Kolumbijská vláda minulý měsíc potvrdila, že houba, která banány ničí, napadla Ameriku – zdroj velké části světových zásob banánů. Invaze dodala nový náboj snahám o vytvoření ovoce, které by této pohromě odolalo.
Vědci používají k záchraně banánů kombinaci různých přístupů. Tým v Austrálii vložil gen z divokých banánů do nejlepší komerční odrůdy – známé jako Cavendish – a v současné době tyto upravené banány testuje v polních pokusech. Výzkumníci také využívají výkonný a přesný nástroj pro úpravu genů CRISPR, aby zvýšili odolnost odrůdy Cavendish proti plísni známé jako Fusarium wilt tropical race 4 (TR4).
Vyšlechtění odolnosti proti TR4 do odrůdy Cavendish pomocí konvenčních metod není možné, protože odrůda je sterilní a množí se klonováním. Jediným způsobem záchrany odrůdy Cavendish tak může být úprava jejího genomu, říká Randy Ploetz, rostlinný patolog z Floridské univerzity v Homesteadu. Odrůda tvoří 99 % světových dodávek banánů.
James Dale, biotechnolog z Queenslandské technologické univerzity v australském Brisbane, začal dostávat dotazy na své geneticky modifikované (GM) banány v červenci, kdy se objevily první zvěsti o tom, že TR4 dorazila do Kolumbie. „Pak Kolumbie vyhlásila stav nouze,“ říká Dale, „a nyní je zájem obrovský.“
Lákavá alternativa
Není to poprvé, co komerční odrůda banánů čelí vyhynutí. V první polovině devadesátých let minulého století jiný kmen houby Fusarium s názvem TR1 téměř vyhubil nejlepší banán té doby, Gros Michel. Zemědělci však měli v záloze banán Cavendish, který byl vůči TR1 odolný, dostatečně houževnatý, aby vydržel manipulaci při vývozu, a měl všeobecně přijatelnou strukturu a chuť. V 60. letech 20. století přecházeli velcí pěstitelé banánů, jako například společnost Chiquita, která nyní sídlí ve Fort Lauderdale na Floridě, na banán Cavendish.
Tentokrát neexistuje jednoduchá alternativa. Rodomiro Ortiz, rostlinný genetik ze Švédské univerzity zemědělských věd v Alnarpu, říká, že žádný v přírodě se vyskytující druh banánovníku nemá vlastnosti, díky nimž si Cavendish získal takovou oblibu, a schopnost odolávat TR4.
A houba je tvrdý protivník. Nelze ji zničit fungicidy a v půdě se může udržet až 30 let. Díky tomu se houba TR4 pomalu šíří po celém světě, pravděpodobně stopováním na kontaminovaných zařízeních nebo v půdě. Kmen začal ničit úrodu banánů v 90. letech 20. století v Asii a poté napadl Austrálii a země na Blízkém východě a v Africe. Nyní je TR4 v Americe a vědci tvrdí, že by Cavendish mohl v příštích několika desetiletích prakticky vyhynout, pokud se ho nepodaří upravit tak, aby byl vůči této houbě odolný.
Daleův tým se zaměřil na úpravu rostlin Cavendish vložením genu z divokého banánu Musa acuminate malaccensis, který mu propůjčuje odolnost vůči TR4. Poté, co v roce 2017 zveřejnil slibné výsledky1 z malého polního pokusu, zahájil před 15 měsíci rozsáhlejší studii. Dale a jeho kolegové vysadili transgenní Cavendish na půl hektaru půdy zamořené TR4 v severní Austrálii. Podle Dalea se transgenním banánům daří dobře, zatímco asi třetina běžných banánů, které pro srovnání vysadil, je houbou napadena.
Po ukončení studie v roce 2021 plánuje požádat australské regulační orgány o schválení uvedení transgenního banánu Cavendish na trh. Nelze však předpovědět, zda mu úředníci dají zelenou, ani jak dlouho může schválení trvat.
I kdyby Daleovy transgenní banány získaly schválení, mohl by být problém s jejich prodejem. GM plodiny již dlouho čelí odporu veřejnosti po celém světě, zejména v Evropě. „James má vynikající banány, které se zdají být vůči TR4 téměř imunní,“ říká Ploetz. „Ale to, zda je spotřebitelé budou kupovat, je úplně jiná otázka.“
Banány s CRISPR
Ve snaze učinit biotechnologické banány přijatelnějšími pro regulační orgány upravuje Dale také genom Cavendishe pomocí CRISPR, aby zvýšil jeho odolnost vůči TR4, namísto vkládání cizích genů. Konkrétně se snaží v banánech Cavendish zapnout spící gen, který jim propůjčuje odolnost vůči TR4 – stejný gen, který identifikoval u M. acuminate. Práce je však zatím v počáteční fázi. „Bude trvat několik let, než se dostanou na pole k testům,“ říká Dale.
Jiní výzkumníci používají CRISPR k posílení obranyschopnosti kavylů různými způsoby. Leena Tripathi, molekulární bioložka z Mezinárodního institutu tropického zemědělství v keňském Nairobi, používá nástroj pro úpravu genů k potlačení genů kavylů, které zřejmě činí rostliny zranitelné vůči TR4. Zatím upravovala pouze tkáň Cavendish v laboratoři. Dalším krokem bude vypěstování tkáně do stromků a následné zjištění, zda rostliny přežijí působení TR4. Výzkumníci na Filipínách nabídli pomoc při testování Tripathiho editovaného Cavendishe ve své zemi; TR4 se tam vyskytuje, ale ne v Keni.
Výzkumníci editovali genom mladých banánovníků, aby odolávaly kmeni houby nazvanému Fusarium wilt tropical race 1. Vědci se rozhodli, že se budou snažit, aby banánovníky odolávaly kmeni houby Fusarium wilt tropical race 1.Kredit: Jaindra Tripathi/IITA-Kenya
A biotechnologický start-up Tropic Biosciences v britském Norwichi se snaží pomocí CRISPR posílit imunitní systém banánovníku Cavendish. Všechny rostliny produkují malá vlákna RNA, která řídí aktivitu některých jejich vlastních genů. A nedávné studie2 naznačují, že některá z těchto vláken RNA mohou někdy potlačit geny patogenů a ochromit tak útočníky. Biotechnologická společnost používá CRISPR k úpravě vláken RNA v banánech Cavendish tak, aby umlčely geny TR4.
Není však jasné, jak regulační orgány po celém světě přivítají genově upravené banány. V roce 2016 se americké ministerstvo zemědělství rozhodlo neregulovat houbu, jejíž genom byl upraven pomocí CRISPR, což naznačuje, že by se k upraveným banánům mohlo chovat podobně. A vlády Kolumbie, Chile, Brazílie, Japonska a Izraele vydaly oficiální prohlášení, která naznačují, že by mohly být k plodinám editovaným pomocí CRISPR také shovívavé. Evropská unie však uvedla, že bude plodiny editované genem posuzovat stejně přísně jako jiné geneticky modifikované potraviny.
Ortiz podporuje inženýrské úsilí výzkumníků, ale varuje před tím, aby se soustředili pouze na biotechnologické řešení plíživé banánové pohromy. Říká, že kromě banánů Cavendish existuje více než tisíc dalších druhů banánů. Neprodukují tak velké výnosy jako Cavendish, nedají se tak dobře přepravovat ani nechutnají stejně, ale Ortiz říká, že komerční banánové společnosti by se mohly pokusit vytvořit trh pro tyto alternativní odrůdy.
„Měli bychom využít dostupnou rozmanitost,“ říká, „a uspořádat marketingovou kampaň, která by říkala, že si můžete banán vychutnat i jiným způsobem.“