Virus zakrslosti pšenice (wheat dwarf virus, WDV) představuje jeden z nejzávažnějších virových patogenů obilnin. Každoročně způsobuje zemědělcům v České republice a v mnoha evropských i mimoevropských zemích významné ztráty na produkci. Napadené rostliny chřadnou, žloutnou, zakrňují, mají omezený kořenový systém a jejich výnos může klesnout až o desítky procent. Virus šíří drobný hmyz – křísek polní (Psammotettix alienus). Nejvyšší škody bývají zaznamenány především u pšenice a ječmene. Některé odrůdy však vykazují určitou míru přirozené odolnosti, přičemž dlouho nebylo jasné, jak je tato rezistence skutečně podmíněna. Touto problematikou se zabývali vědečtí pracovníci z Národního centra zemědělského a potravinářského výzkumu – týmu Interakce rostlinných virů s hostiteli a vektory, kteří ve spolupráci s Čínskou akademií zemědělských věd a University of Greenwich analyzovali genetickou odpověď pšenice na infekci WDV moderní transkriptomovou technologií RNA-seq. Článek publikovaný v časopise Viruses, přináší vůbec nejkomplexnější pohled na to, jak se pšenice brání vůči tomuto nebezpečnému patogenu.
Byly porovnávány tři odrůdy pšenice, které se liší v citlivosti vůči WDV: česká odrůda Svitava nesoucí gen rezistence, čínský rezistentní genotyp Fengyou 3 a vysoce náchylný německý genotyp Akteur. Rostliny byly vystaveny infekci a následně byl sledován vývoj symptomů, množství viru v rostlinách i celkový profil genové exprese. Zatímco rezistentní odrůdy vykazovaly pouze mírné projevy infekce a nízké množství virové DNA, u citlivého Akteura se objevila silné žloutenkové příznaky, zakrslost a až trojnásobně vyšší virový titr. Transkriptomová data odhalila zásadní rozdíly v tom, jak jednotlivé genotypy reagují na infekci. Citlivý Akteur aktivoval velké množství genů, ale šlo především o reakce spojené se stresem a celkovým narušením metabolismu. Rostlina tak reagovala chaoticky a nekontrolovaně, což odpovídá výrazným symptomům a vysoké hladině viru. Naproti tomu rezistentní genotypy spouštěly mnohem přesnější a cílenější obrannou reakci. Aktivovaly geny zapojené do signalizace mezi buňkami, imunitních drah, tvorby sekundárních metabolitů či regulace fotosyntézy. Česká Svitava vykazovala obzvlášť výraznou aktivaci obranných genů, což potvrzuje její vynikající přirozenou odolnost.
Studie také identifikovala několik genů, které mohou hrát klíčovou roli v tom, zda rostlina infekci podlehne nebo ji dokáže překonat. U citlivého Akteura byla výrazně snížena aktivita glykosyltransferázy, enzymu souvisejícího s obranou rostlin, zatímco regulační protein CYCLIN-T1-3 byl naopak silně aktivován, což může naznačovat, že virus manipuluje s buněčným cyklem hostitele. Rezistentní odrůdy vykazovaly specifickou regulaci transkripčního faktoru MYB a také silnou aktivaci dvou dosud neznámých genů spojených s transportními procesy a buněčným růstem. Celkem bylo identifikováno více než 22 tisíc transkriptů, které reagovaly na infekci odlišně podle úrovně rezistence, což poskytuje unikátní vhled do molekulárních strategií, kterými se pšenice brání.
Výsledky analýzy mají významný dopad na budoucí šlechtění. Identifikované geny mohou sloužit jako markery pro tvorbu nových, odolných odrůd a pomáhají také pochopit širší principy antivirové ochrany rostlin. Výzkum nabízí nejen nové možnosti, jak zvýšit odolnost pšenice proti WDV, ale přispívá i k poznání toho, jak mohou obilniny lépe zvládat stresové podněty v měnících se klimatických podmínkách. Tato práce zároveň potvrzuje, že česká odrůda Svitava je jedním z nejhodnotnějších zdrojů rezistence a ilustruje, jak propojení moderních molekulárních metod a mezinárodní spolupráce může výrazně posunout znalosti o ochraně plodin.
Ing. Bc. Lucie Slavíková, Ph.D.
výzkumný tým Interakce rostlinných virů s hostiteli a vektory