V posledních letech jsme svědky úžasného rozvoje umělé inteligence, strojového učení, neuronových sítí a výpočetního výkonu. Zároveň se šlechtitelům ovoce dostaly do rukou moderní automatizované nástroje pro fenotypování, genotypování, sekvenování, transkriptomiku nebo metabolomiku, které generují obrovské množství dat, a nové metody pro lineární i nelineární mnohorozměrné statistické hodnocení těchto dat.
Komplexní analýzy je možné provádět v hodinách a na základě výstupů lze cílené šlechtění plánovat okamžitě. Ruku v ruce se navíc rozvíjejí i metodiky cílené editace genomu, takže požadované odrůdy lze získat výrazně rychleji a efektivněji. Nebo tomu tak není?
Hlavním problémem stále zůstává, jak se vyznat v záplavě dat, jak je interpretovat a využít pro šlechtění takových odrůd, které budou tržně uplatnitelné. Neboli, jakým způsobem predikovatelně převádět výsledky získané za kontrolovaných (laboratorních) podmínek do sociálně-ekonomické reality biologických zemědělských systémů (z laboratoře do sadu).
Například, v Drážďanech-Pilnitz probíhal v letech 1972-1998 program pro vyšlechtění odrůd jabloní, které by byly rezistentní proti strupovitosti. Po více jak 30 letech se tržně uplatnily pouze tři odrůdy, které představovaly <6 % jablek na trhu. A ani dnes neexistuje metrika, na základě které by bylo možné provádět kvalifikované rozhodnutí, zda odrůdy budou na trhu úspěšné a tomu přizpůsobit šlechtitelské úsilí a finanční toky, což by bylo extrémně potřebné zejména u ovocných plodin s dlouhou juvenilní fází.
Kromě tohoto problému byla identifikována další tři úzká místa, která nelze obejít zvyšováním objemu všemožných dat nebo výpočetního výkonu, a která zahrnují legislativní regulace, socio-ekonomické dopady a neschopnost účinně měřit a predikovat komplexní znaky, které však často rozhodují o tržním úspěchu. Legislativní rámce, zejména v Evropě, odhalují paradox moderního šlechtění. Zatímco dnes jsme schopni moderními technikami identifikovat příslušnou alelu/marker pro konkrétní znak a příslušně upravit genom např. technikou CRISPR během relativně krátké doby, schvalovací proces může trvat i více než 10 let a náklady na schválení se pohybují v milionech Euro. A zatímco v jiných částech světa si již konzumenti pochutnávají na upraveném ovoci, evropský regulatorní rámec stále používá přístupy z 90. let minulého století. A samozřejmě, obtížně se předpovídá vývoj postoje a preferencí konzumentů, zejména u ovocných druhů, jejichž šlechtění trvá i desítky let.
Zavádění a využívání uvedených moderních přístupů má svou cenu v řádech statisíců Euro ročně, tedy si je mohou dovolit pouze veliké korporace a menší šlechtitelé a pěstitelé budou z tohoto procesu časem zcela vyloučeni. Pro ilustraci, čtyři největší světoví producenti osiva nyní celosvětově kontrolují prodej ze 66 %, zatímco v roce 1996 to bylo pouze 29 %. Šlechtitelé a poté pěstitelé se tak časem stanou závislí na produkci malého počtu velkých firem s omezeným sortimentem bez možnosti reálně ovlivnit šlechtitelský proces (socio-ekonomické dopady). Tím také dojde k dalšímu zúžení genetické diverzity zdrojového materiálu pro další šlechtění, kdy budou používány pouze superúspěšné odrůdy, které však nebudou vhodné jako rodiče pro šlechtění v kritických podmínkách, ať již biotických (nové choroby a škůdci) či abiotických (sucho).
A v neposlední řadě naráží moderní fenotypovací metody na své limity v měření a popisu komplexních znaků. Například, u rajčat bylo popsáno více jak 40 QTL oblastí, které kontrolují chuť. Přesto se tuto znalost nepodařilo přenést do zlepšení chuti – od roku 2000 si zákazníci stále více stěžují na nevýraznou chuť. Vysvětlení je prosté – ani fenotypovací platformy v cenách milionů Euro nejsou schopné podchytit a popsat chuť v komplexu a hodnotí pouze určitou část. Dá se tak ironicky říci, že skupina několika málo zkušených examinátorů pokoří i ty nejlepší metabolomické predikce z hlediska konzumní preference.
Dnes tak stojíme na rozcestí ve šlechtění (nejen) ovocných druhů – máme k dispozici dříve nepředstavitelné možnosti, které mají potenciál výrazně zefektivnit šlechtění, ale tento potenciál je současně brzděn faktory, které se budou v krátkodobém horizontu obtížně překonávat. Může se tak stát, že z potenciální revoluce ve šlechtění ovoce se stane stagnace.
Zpracováno podle:
Pacheco-Ruiz P, Osorio S, Vallarino JG. From data to decisions: a paradigm shift in fruit agriculture through the integration of multi-omics, modern phenotyping, and cutting-edge bioinformatic tools.
Front. Plant Sci. (2025) 16:1707289. doi: 10.3389/fpls.2025.1707289
Autor:
RNDr. Radek Čmejla, Ph.D.
VÝZKUMNÝ A ŠLECHTITELSKÝ ÚSTAV OVOCNÁŘSKÝ HOLOVOUSY s.r.o.