https://bezpecnostpotravin.cz/files/2026/03/jetel_orez-300x167.jpg 300w, https://bezpecnostpotravin.cz/files/2026/03/jetel_orez-768x428.jpg 768w" alt="" width="881" height="491" class="wp-image-93295" style="box-sizing: border-box; height: auto; max-width: 100%; border: 0px; display: inline-block; vertical-align: bottom; contain-intrinsic-size: 3000px 1500px;" loading="lazy" decoding="async" />
Představme si svět, ve kterém zemědělské plodiny prosperují nezávisle na dodávce uměle vyráběných hnojiv, a jejich výživové potřeby jsou místo toho obhospodařovány činností ochočených půdních bakterií. Zní to jako sci-fi? Díky molekulárnímu výzkumu jsme k takové budoucnosti nyní blíž než kdy dříve.
Jedním z palčivých problémů současného zemědělství je vysoká závislost rostlinné produkce na dusíkatých hnojivech. Ta je navíc nejvýraznější u těch vůbec nejvýznamnějších plodin, pšenice a kukuřice, na jejichž dusíkový apetit padne téměř polovina světových zásob hnojiva. Kromě toho, že jejich zvýšená spotřeba na polích nepříznivě ovlivňuje okolní životní prostředí, jsou dusíkatá hnojiva z většiny vyráběna energeticky vysoce nákladným Haber-Boschovým procesem. Využívá se při něm největšího rezervoáru dusíku – atmosféry. Tam je ovšem tento prvek přítomen ve velmi obtížně dostupné, téměř netečné formě. Pro přeměnu vzdušného dusíku na formu, kterou rostliny dovedou využít pro svou výživu, je potřeba nesmírně vysokých tlaků a teplot.
Tuto náročnou reakci ale překvapivě dokázaly zkrotit ty vůbec nejmenší organismy – bakterie. Určité druhy půdních bakterií vybavila evoluce enzymem zvaným nitrogenáza. Ten je uzpůsoben pro přeměnu vzdušného dusíku na výživově využitelnou formu i bez extrémních podmínek průmyslového procesu. Jediným požadavkem, který je pro jeho funkci třeba splnit, je úplná absence kyslíku. Útočiště pro život tak poskytly těmto bakteriím některé rostliny, které na svých kořenech tvoří specializované izolované útvary, takzvané hlízky. Na oplátku rostliny od bakterií, kterým se podle tohoto jejich obydlí říká hlízkové, získávají cenný dusík, který potřebují pro růst. Jedná se tedy o vzájemně prospěšný vztah neboli symbiózu.
Schopnost ochočit si hlízkové bakterie je v rostlinné říši přítomna pouze u několika málo čeledí, nejvýrazněji u bobovitých. Mezi bobovité patří běžné luční rostliny jako jetel nebo hrachor, ale i skupina hospodářsky významných plodin – luštěnin, mezi které řadíme hrách, čočku či fazol. Většina ostatních rostlin nedokáže na rozdíl od nich rozlišit, jestli je půdní bakterie potenciálním symbiotickým partnerem, nebo nositelem nemoci, a tak při kontaktu s jakoukoli z nich spustí obrannou reakci. Přimět plodiny, aby hlízkové bakterie nevnímaly jako škůdce, ale jako pomocníka potenciálně poskytujícího neomezenou zásobu dusíku, bylo dlouho společným snem vědců a zemědělců.
Velký krok směrem k naprogramování rostliny ke vstřícné reakci na hlízkové bakterie se povedl vědcům a vědkyním z dánské Aarhuské univerzity. Ti zkoumali bílkoviny, které zprostředkovávají odpověď na přítomnost hlízkové bakterie uvnitř kořene. Porovnáváním sekvence dané bílkoviny u bobovité rostliny a u ječmene zjišťovali, co je oním přepínačem zodpovědným za různé rostlinné odpovědi. Ukázalo se, že k tomu, aby bílkovina z ječmene místo způsobení obranné reakce vydala signál pro formaci symbiotických hlízek, stačí záměna pouhých dvou jejích základních stavebních bloků neboli aminokyselin.
K vyšlechtění zcela nových druhů symbiotických rostlin je ještě třeba ujít dlouhou cestu. Ovšem tento objev jednoduchého molekulárního přepínače, uskutečněný díky současným precizním metodám genetických modifikací, je významným krokem směrem k soběstačným plodinám.
Autorka článku: Johana Kaiserová
Zdroje:
- https://www.nature.com/articles/s41586-025-09696-3
- https://www.sciencedaily.com/releases/2025/12/251209043038.htm
- https://www.anthropocenemagazine.org/2026/01/new-research-takes-another-step-towards-self-sustaining-crops/
- https://www.earth.com/news/scientists-are-close-to-creating-plants-and-crops-that-can-fertilize-themselves/
Zdroj článku: BIOTRIN