Rajčata s pepřem. Lze technologii CRISPR/Cas9 použít k pěstování pikantních rajčat?

Rajče, které je jednou z nejoblíbenějších zahradních plodin, musí nejen splňovat pravidla zemědělské techniky, ale také musí být chráněno před nepříznivými faktory, včetně škodlivého hmyzu. Chcete-li získat dobrou sklizeň rajčat, musíte rostlinu chránit před škodlivými účinky molic, mšic, třásněnek, roztočů, housenek a dalších škůdců, kteří mohou způsobit nenapravitelné poškození plodiny. Majitel stránek musí být schopen rozpoznat tyto nebezpečné nepřátele rajčatových záhonů a vědět, jak se s nimi vypořádat. S vědomím toho, jak škůdci vypadají a jaký životní styl vedou, bude pěstitel zeleniny moci přesněji zvolit nejúčinnější způsoby, jak s nimi bojovat, a také rozhodnout o preventivních opatřeních. Jaké metody boje proti škůdcům rajčat jsou nejúčinnější a jaké léky se doporučují používat k ochraně této zahradní plodiny?

Běžní škůdci rajčat

Whitefly. Aktivně se rozmnožující hmyz tvoří kolonie, které se usazují na spodních částech listů rajčat. Škůdce vysává šťávu z rostliny a klade vajíčka, ze kterých se líhnou larvy, které se živí stejnou buněčnou šťávou. V důsledku toho jsou listy rajčat pokryty žlutými skvrnami, po kterých se zvlňují, vysychají a opadávají. Sladká tekutina, kterou molice vylučuje, přispívá k výskytu sazovitých plísní, padlí a šedé hniloby na rostlinách.

Vůně. Rajčata patří mezi zahradní plodiny postižené tímto polyfágním hmyzem. Různé druhy mšic představují nebezpečí pro rajčata, včetně brambor, melounů, skleníků, řepy a zelené broskve. Přítomnost škůdce na rajčatech lze zjistit takovými příznaky, jako jsou změny barvy žilek listů, kadeřavost, chloróza a nekróza listů, zasychání a opadávání květů a ohýbání stonků. Mšice postihují především mladé a jemné listy rostliny, na kterých se hmyz nachází v celých koloniích. Poté se škůdce přesune na stonky a plody. Díky své vysoké plodnosti se dokáže během pár dní rozšířit na celý záhon.

Klíšťata. Sviluška je malý, pouhým okem téměř neviditelný škůdce, který oplétá stonky a plody rajčat tenkou bělavou sítí pavučin. Dospělci a larvy tohoto zástupce třídy pavoukovců sají šťávu z rostliny, v důsledku čehož listy plodiny žloutnou, vysychají a opadávají. Roztoč rajče rezavý působí v podstatě stejně jako sviluška – vysává šťávu z rajčat, poškozuje listy a stonky. Za příznivých podmínek (vysoká teplota a nízká vlhkost vzduchu) osidluje škůdce rostlinu v souvislých koloniích.

Lopatka. Hmyz poškozuje rajčata, protože je ve stádiu housenky, která ohlodává listové čepele rostliny a poškozuje také stonky a plody. Housenka dosahuje délky 4 cm a je zelenohnědé barvy s tmavými úzkými podélnými pruhy. na jaře vylétá a již 4.–5. den klade vajíčka na listy zahradních plodin. Zhruba po 7 dnech se z vajíček vynoří housenky, které se po dalších třech týdnech stanou dospělými.

Thrips. Tento škůdce vede tajný způsob života, skrývá se v substrátu, na zadní straně listů a v květech. Dospělci tohoto drobného hmyzu dosahují délky 1–2 mm a mají úzké, protáhlé tmavé tělo s kuželovitou hlavou, pruhovaným břichem a dvěma páry křídel zakončených třásněmi malých chloupků. Průsvitné larvy jsou na rostlině téměř neviditelné. Škůdce se živí buněčnou šťávou rajčat, kterou vysává tak, že svými ústy propichuje slupku listů, květů a stonků.

Způsoby kontroly škůdců rajčat

K ničení plevele a odstraňování rostlinných zbytků, které jsou živnou půdou pro škůdce, vám tento tradiční způsob péče o záhony, jako je pletí, umožňuje jejich zničení. Ke stejnému účelu slouží hluboké podzimní kopání lokality. Plevel byste měli ze zahrady odstraňovat pravidelně: je třeba začít brzy na jaře, kdy plevel ještě nemá vyvinutý kořenový systém. Pro kopání je lepší použít vidle – tento nástroj neřeže kořeny nežádoucích rostlin a umožňuje je zcela odstranit z půdy. Rajčata je lepší plevelit za oblačného počasí, stejně jako ráno nebo večer. Všechny rostliny zaplevelené musí být okamžitě odstraněny ze zahrady a zničeny.

Střídání plodin. Tento způsob hubení škůdců zahrnuje střídavou výsadbu plodin ve stejné oblasti. Střídání rostlin různých druhů patřících do stejných nebo různých čeledí vytváří nepříznivé podmínky pro život škůdců. Je to dáno tím, že i polyfágní hmyz se raději živí jedním druhem rostlin. Střídání plodin zabraňuje přemnožení mnoha škůdců. Přesazování rajčat vytváří příznivé podmínky pro šíření vysoce specializovaného hmyzu. Jejich počet a rozsah škod, které způsobují, se zvyšují s prodlužujícím se obdobím těchto plodin a zejména s nepřetržitým vysazováním stejných plodin.

Biologická metoda. Dobrým řešením pro kontrolu škůdců rajčat může být biologická metoda. Je založena na využití přirozených nepřátel škodlivého hmyzu z řad mikroorganismů, členovců, hmyzožravého ptactva atd. Takový predátor, například slunéčko sedmitečné, zkonzumuje po celý život velké množství mšic – jednoho z hlavních nepřátel rajčat .

Dezinfekce skleníků po sklizni. Ošetření skleníku na podzim proti škůdcům a chorobám je mimořádně důležitý postup, který se provádí k ochraně sazenic vysazených pro příští sezónu. Tento typ práce zahrnuje čištění, mytí povrchů konstrukce, kultivaci půdy, stejně jako přípravu půdy pro výsadbu sazenic a aplikaci hnojiv. Půda ve skleníku se zbaví rostlinných zbytků, které mohou sloužit nejen jako zdroje chorob, ale také jako potrava pro škůdce. Kopání půdy se provádí do hloubky rýčového bajonetu: to umožňuje zničit larvy škůdců. Stěny konstrukce by měly být omyty od nečistot uvnitř i vně skleníku. Toto ošetření by mělo být provedeno v září-říjnu a dokončeno před nástupem stabilních mrazů.

Přípravky proti škůdcům rajčat

Batrider®. Tento inovativní lék umožňuje účinně bojovat s řadou škůdců rajčat, včetně třásněnek, mšic atd. Tak je možné zbavit se červců na rajčatech po jediném ošetření.Pro přípravu roztoku je třeba naředit 2 ml látka ve 3 litrech vody: výsledné množství kapaliny stačí na zpracování plochy 100 m2. “Batraider®” má škodlivý účinek na dospělé i larvy různého věku. Díky vysoké rychlosti působení způsobuje paralýzu hmyzu během první hodiny po použití. Škůdci umírají jak když se na ně přípravek dostane, tak v důsledku krmení šťávou ošetřených rostlin. K úplnému zničení kolonie dojde do 24 hodin. Produkt platí za každého počasí minimálně 14 dní.

Biotlin®. Droga prokazuje vysokou účinnost v boji proti škůdcům rajčat jako jsou molice, mšice, třásněnky aj. Přípravek má schopnost pronikat do všech částí rostliny a působit na hmyz jak při kontaktu s jejich vnějšími schránkami, tak při vstupu škůdců do organismů. Dospělí jedinci a larvy různého věku umírají několik hodin po postřiku a droga pokračuje v účinku další 2-3 týdny, během kterých jsou rajčata chráněna před hmyzem, který se může objevit z vajíček nebo létat z jiných rostlin. Očekávaného účinku při používání Biotlin® dosáhnete striktním dodržováním pokynů výrobce. Zředěním 5 ml léčiva v 10 litrech vody se získá roztok, který stačí k ošetření plochy 100 m2. Postřik se doporučuje minimálně 3 dny před sklizní.

“Biotlin® BAU”. Droga je jedním z nejnovějších prostředků proti škůdcům zeleninových plodin, včetně rajčat. Biotlin® BAU lze použít v chráněné půdě. Zaručeně zničí mšice, skleníkové molice a dlouhodobě zabrání opětovnému výskytu škůdců. Lék připravený k použití je k dispozici v lahvích s optimálním objemem (700 ml), které se uvedou do funkčního stavu jednoduchým otočením uzávěru spreje. Díky systémové aktivitě Biotlin® BAU působí na škůdce jak při kontaktu s nimi, tak při vstupu do jejich těla po krmení šťávami z ošetřených plodin. Během několika hodin po postříkání rajčat roztokem tohoto produktu zemře veškerý dospělý hmyz a larvy škůdců. Další 2–3 týdny po ošetření zůstávají rajčata chráněna před výskytem nového hmyzu, který se může pohybovat ze sousedních oblastí.

“Kleschevit®”. Droga patří do biologické kategorie a používá se k boji proti roztočům na různých typech zahradních plodin, včetně rajčat. Díky kontaktnímu a střevnímu účinku si Kleschevit® snadno poradí se všemi druhy roztočů, kteří se živí rostlinami. Krmení škůdců se zastaví do 6 hodin po aplikaci léku. K jejich úplné smrti na zahradě dochází po 3–4 dnech. Navzdory své malé velikosti způsobují roztoči značné škody na rajčatech: použití Kleschevit® pomůže vyhnout se jejich smrti. Kleschevit® by měl být používán přísně podle pokynů, přičemž je třeba vzít v úvahu, že pracovní roztok nelze skladovat, takže musí být okamžitě použit. Rostliny je lepší rosit za klidného počasí, ráno (před 10.00:18.00) nebo večer (po XNUMX:XNUMX).

Široký výběr léků na škůdce rajčat představuje sortiment srpnové firmy. Kterýkoli z nich můžete zakoupit v prodejnách našich partnerů, podrobné informace o nich jsou uvedeny v sekci „Kde koupit“.

Před pěti lety se zjistilo, že rajčata, která ztratila schopnost syntetizovat štiplavou látku kapsaicin, neztratila geny potřebné pro její syntézu. Z nějakého důvodu se tyto geny staly neaktivními. Autoři nového článku v Trendy v rostlinné vědě považují za možné je „zapnout“ pomocí technologie CRISPR/Cas9. Kromě vědeckého zájmu má práce ryze praktický cíl: výsledné odrůdy rajčat lze využít ke snížení nákladů na průmyslovou výrobu kapsaicinu. A samozřejmě „by to byl nový krok ve vzrušující historii vypalování kultur“.

Blízcí příbuzní

rajčata (Solanum lycopersicum L.) a červenou paprikou (druh rod Paprika L.) – zástupci stejné čeledi Solanaceae, ale ne příliš blízcí příbuzní; potvrzuje to například skutečnost, že kříženci rajčete a papriky jsou v přírodě neznámí a pokusy o jejich křížení umělým opylením nebyly úspěšné.

Není neobvyklé, že se zástupci stejné čeledi (a častěji taxonu nižšího ranku, podčeledi nebo rodu) kříží. Aby se v přírodě vyskytl mezidruhový hybrid, musí se shodovat mnoho okolností. Druhy by měly růst blízko sebe a jejich období květu by se měla časově shodovat. Kromě toho musí struktura květu umožňovat křížové opylení, pyl musí úspěšně klíčit, jakmile dosáhne blizny, a fúze spermie a vajíčka musí vést k vytvoření vyvíjejícího se embrya. Pokud jsou všechny tyto podmínky splněny, pak může z embrya vyrůst hybridní rostlina.

Typickým příkladem jsou rostliny z podkmene Citrus z čeledi Rutaceae. Známé rostliny z podčeledi Apple z čeledi Rosaceae (jabloň, hrušeň, jeřáb, hloh, oskeruše a další) se v přírodě kříží jen zřídka, ale v kultuře bylo získáno mnoho hybridů.

Rajčata jsou přitom nejrozšířenější zeleninou na světě (nepočítáme-li brambory a jiné škroby). Podle Organizace OSN pro výživu a zemědělství se tak v roce 2017 vyprodukovalo více než 180 milionů tun rajčat a vypěstuje se asi šestkrát méně paprik (sladkých i pálivých odrůd dohromady). Tento rozdíl je dán mimo jiné většími nároky pepře na podmínky pěstování.

Nejdůležitějším rozdílem mezi těmito rostlinami je schopnost paprik produkovat kapsaicin, ohnivou látku, která dává paprikám její horkost. Kapsaicin je důležitý nejen při vaření – používá se i v lékařství, jako anestetikum, hřejivý prostředek (více se o něm dočtete zde, zde a zde), při výrobě pepřového spreje pro sebeobranu a v první poloviny 20. století byl kapsaicin dokonce zkoušen jako bojová toxická látka: podrážděním sliznic dokáže rychle a trvale zneschopnit nepřítele.

Kapsaicin působí jako agonista savčích vaniloidních receptorů, které reagují na teplo. Kapsaicin způsobuje stejný účinek jako zvýšení teploty – nejprve pocit pálení a poté bolest. Ptáci přitom na kapsaicin takovou reakci nemají – rostliny je nemusí plašit: ptáci na rozdíl od savců semena nežvýkají, ale naopak přispívají k jejich šíření na velké vzdálenosti. Možná další funkce kapsaicinu v rostlinách souvisí s ochranou proti houbovým chorobám.

Obsah kapsaicinu v plodech různých odrůd a druhů pepře se výrazně liší: podle tradiční Scovilleho stupnice se pálivost pohybuje od nuly u „zvonových“ papriček až po 3 miliony jednotek u odrůdy Pepper X (pro pochopení měřítka je důležité vědět, že pálivost omáčky Tabasco na tomto měřítku je 8000 jednotek).

Podle genetických údajů se evoluční cesty pepře a rajčete rozešly nejméně před 19 miliony let, ale genom rajčat stále obsahuje v neaktivním stavu geny nezbytné pro syntézu prekurzorů kapsaicinu. K vytvoření hotového kapsaicinu je potřeba několik prekurzorů. Transkripce několika esenciálních genů je v rajčatech ve srovnání s chilli jednoduše snížena a ke dvěma dalším nedochází kvůli proteinům spojeným s promotorovými oblastmi a potlačujícími čtení této oblasti. Ale navzdory obrovské rozmanitosti odrůd nebyla rajčata schopna znovu získat schopnost syntetizovat kapsaicin sama.

Vrchy a kořeny

Spojení výhod několika v jedné rostlině je lákavý úkol, který lidstvo již dlouho přitahuje. Existuje mnoho způsobů, jak to vyřešit a úspěšných příkladů (a ještě více neúspěšných).

Nejpoužívanější a nejúčinnější z nich je roubování rostlin. Roubování je způsob vegetativního množení rostlin, při kterém se části různých rostlin spojují do jedné. To lze provést mnoha způsoby, hlavní věcí je zajistit těsný kontakt cévních tkání rostlin mezi sebou. V důsledku toho vzniká fyziologicky jediný organismus skládající se z geneticky odlišných tkání – chiméra.

Pomocí roubování lze kombinovat např. mrazuvzdornost či kompaktní velikost rostlin některých druhů a odrůd s vysokou hodnotou plodů jiných (roubování unshiu mandarinek na poncirus; roubování pěstovaných odrůd jabloní na zakrslé podnože jabloní) a dokonce na jedné rostlině pěstovat jedlé orgány různých odrůd a typů (víceodrůdové stromy jabloně, hrušně, citrusy; rajče – rostlina s podzemními orgány bramboru a nadzemními orgány rajčete (rajče).

Pravděpodobnost úspěchu roubování přímo závisí na genetické blízkosti rostlin: roubování mezi různými odrůdami stejného druhu zpravidla úspěšně zakořeňuje a úspěšné roubování mezi zástupci různých rodin je extrémně vzácné. Tato metoda není vhodná pro jednoděložné rostliny a také neumožňuje zachování získaných vlastností při pohlavním rozmnožování, i když do jisté míry výměna genů mezi potomstvem a podnoží existuje.

Vědci z Německa tak v roce 2009 při roubování různých druhů tabáku zjistili, že mezi buňkami potomka a podnože může dojít k výměně plastidových genů, a o pět let později zjistili, že je možná i výměna jaderných genů. Výsledkem těchto experimentů byly tetraploidní buňky obsahující obě diploidní sady chromozomů z původních rostlin, ze kterých bylo možné vypěstovat rostlinu schopnou produkovat životaschopná semena a zasluhující status nového druhu.

Mezi pokusy spojit vlastnosti různých rostlinných druhů jejich hybridizací je méně úspěšných příkladů. Hexaploidní chlebové pšenice vznikly hybridizací dvou druhů pšenice a další obiloviny, Aegilops. Hybridy zelí a malin (v naději, že dostanou úrodu nad i pod zemí) a pšenice a pšenice („trvalá pšenice“) vytvořené v Sovětském svazu se ukázaly jako životaschopné, ale měly horší vlastnosti než původní druhy. .

Při hybridizaci mezi druhy, jak již bylo zmíněno, se musí shodovat mnoho faktorů: těsná blízkost, synchronní kvetení a tak dále. To vše, stejně jako dosti blízký vztah, je pro úspěšnou hybridizaci nutné, nicméně na rozdíl od roubování je šance na získání geneticky fixovaných vlastností vyšší – pokud se ovšem potomci první generace ukáží jako plodní. Vliv heterózy však může způsobit, že se požadovaná kombinace znaků objeví pouze u první generace hybridů a u dalších se již neobjeví.

Metody genetického inženýrství umožňují cíleně zavádět do rostliny nové geny, které jsou zodpovědné za určité vlastnosti. Například vypůjčením přirozeného mechanismu transformace rostlinných buněk z Agrobacterium tumefaciens, můžete vložit potřebný gen do buňky pomocí bakteriálních plazmidů. Předpovědět přesné místo v genomu, kam se dostane, je přitom téměř nemožné.

Genové inženýrství se proto ještě plně neprokázalo ve spojování vlastností různých rostlin do jedné. Moderní GM odrůdy rostlin získávají nové vlastnosti nejčastěji z bakterií, méně často z virů. Existují příklady integrace cizích rostlinných genů do rostlin – například geneticky modifikované řepkové semeno, které nese gen Arabidopsis, což umožňuje, aby se řepka stala odolnější vůči zasolení.

Povolit zakázáno

Pokud jde o zařazení specifického neaktivního genu, vyžaduje to cílenější zásahy. Autoři nového projektu nabízejí dvě možnosti řešení této problematiky. První metodou je použití modifikovaných DNA-vazebných proteinů TALEs přirozeně se vyskytujících v rostlinných patogenech. Xanthomonas sp. Tyto proteiny se vážou na promotorovou oblast genu a aktivují jeho transkripci. Použitím genetické modifikace tohoto proteinu lze jeho působení nasměrovat k aktivaci exprese specifického požadovaného genu.

Druhým způsobem řešení problému je použití technologie CRISPR/Cas9. Hlavním úspěchem této metody je právě směr změn, což je velké plus, pokud je potřeba aktivovat konkrétní gen. Tohoto cílení je dosaženo přesným výběrem krátké sekvence RNA, která nasměruje nukleázu, která provádí řez ve dvouvláknové DNA, do přesně definovaného místa. (Přečtěte si více o této metodě v našem materiálu „Pamatujte si tato písmena.“) Autoři plánují nahradit promotorové sekvence neaktivních genů sekvencemi specifickými pro rajčata. Tato technologie již byla úspěšně použita u rajčat pro prodloužení jejich trvanlivosti.

Dokud však modifikovaná papriková rajčata nevyrostou, nelze s jistotou tvrdit, že aktivace chybějících genů bude podle očekávání – není známo, zda produkty těchto genů budou nakonec plně funkční a aktivní pro syntézu kapsaicinu. Kromě toho může trvat mnoho let, než úspěšná GMO rostlina najde komerční využití. (O potížích, se kterými se GM pšenice setkala, si můžete přečíst v našem materiálu „I to jde i bez chleba.“)

Existuje názor, že pouze genetické inženýrství může vyřešit problém hladu – vytvořit rostliny vhodné pro pěstování v chudých půdách nebo v nevhodném klimatu a produkující velkou úrodu. Vývoj rostlin odolných vůči chorobám, škůdcům a herbicidům probíhá dlouhodobě a úspěšně.

Kromě toho se vědci snaží získat produktivnější odrůdy se zlepšenými nutričními vlastnostmi a vitamíny, které nezpůsobují alergické reakce a nehromadí škodlivé sloučeniny. Zemědělské rostliny se navíc mohou stát platformou pro syntézu léčiv.