Dvojitou transgenózí k modrým chryzantémám

2.8.2017 |

Modré růže, chryzantémy, karafiáty, lilie, gerbery … představují stále ještě nedosažené lákadlo pro zahradníky amatérské i profesionální. Tedy, abychom si rozuměli – ty opravdu modré, s “true blue color“, jakou se pyšní obyčejné chrpy či zvonky. Takového úspěchu totiž zatím nedosáhlo ani klasické šlechtění, se svojí mutagenezí či vzdálenou hybridizací, ani současné genové inženýrství. Jistě, obrázky „skoromodrých“ chryzantém či růží již můžete najít v populárních médiích nebo na prospektech různých biotechnologických firem. Ale, právě jen „skoro“.

Příčinou dosavadních problémů je totiž velmi komplikovaný metabolizmus klíčových rostlinných barviv, která se požadovaného modrání květů účastní. Jak dnes víme, jsou zodpovědné za utváření barvy květů červených, purpurových a modrých. Mohou být ovšem různého typu – a právě výše zmíněné rostlinné taxony obsahují sice barviva typu kyanidinového, postrádají však antokyany delfinidinové. Nemají totiž ve svých květech enzym zvaný flavonoid-3´5´ hydroxyláza (F3´5´H), který k původním dvěma hydroxylovým skupinám červeného barviva v pozicích 3´4´ dodává ještě třetí, v pozici 5´. A vede tak k jeho zmodrání.

Tento poznatek využilo již v minulých deseti letech několik zejména japonských výzkumných týmů k přípravě jednak transgenních růží, jednak karafiátů. Jejich květy již obsahovaly také antokyany delfinidinového typu. Nebyly však čistě modré, „pouze“ fialové.

Gordický uzel vzniku modré chryzantémy začal systematicky rozplétat tým z také japonského  „Ústavu zelinářských a květinářských věd“ z Tsukuba Science City (prefektura Ibaraki). Vybraným dárcem potřebného F3´5´H genu se stal zvonek zahradní (Campanula medium, odrůda Cantenburské zvonky). Jeho přenos do různých chryzantémových variet však vedl pouze ke vzniku chryzantém purpurově/nachově fialových.

Vědci to ale nevzdali – a  následně použili tyto GM klony k další transgenozi. Vnesli do nich ještě gen syntézy jiného typu delfinidinového antokyanu, tzv. ternatinu – původem z motýlokvěté/bobovité africké rostliny s názvem Clitoria ternatea – klitorie terstská. Důvod tohoto názvu snad čtenáři osvětlí tvar jejích výrazně modrých květů. Úsilí se vyplatilo. Současnou expresí obou těchto vnesených genů došlo v transgenních chryzantémách jednak k potřebné hydroxylaci, jednak glukosylaci  přítomných antokyanů.  A tím k (dle autorů nečekanému) fenoménu „kopigmentace“, až po úroveň „true blue“. Podrobně je to popsáno v publikaci "Generation of blue chrysanthemums by anthocyanin B-ring hydroxylation and glucosylation and its coloration mechanism" od Noda et al. v periodiku Science Advances 2017; 3: e1602785, z 26. července 2017.

Ponechme biochemikům i molekulárním biologům prostor k dalším bádáním na téma, co vše tyto genové hrátky v „barevném“ metabolismu chryzantém způsobily – a nakolik lze danou strategii využít i pro jiné druhy. Můžeme totiž očekávat i další překvapení, daná nejen genovou koexpresí. Vždyť mnohá antokyanová barviva fungují mj. jako acidobazické indikátory, aktuální barvu květů pak ovlivňuje i hodnota pH je tvořících buněk, podmíněná nejrůznějšími fyziologickými faktory vnějšími i vnitřními.

Invazi japonských modrých pomponek do širého světa samozřejmě zásadně ovlivní i příslušná místní legislativa. Vzpomeňme nedávný poprask kvůli ilegálním imigrantkám – oranžovým GM petúniím. A co kdyby obdržely zvláštní výjimku alespoň pro Českou republiku, na počest mýtické Modré chryzantémy Karla Čapka, popsané jím před málem devadesáti lety? Nechme se překvapit.

Zdroj: http://advances.sciencemag.org/content/3/7/e1602785

Zdroj obrázku: https://www.scientificamerican.com/article/ldquo-true-blue-rdquo-chrysanthemum-flowers-produced-with-genetic-engineering/