Přečtěte si zajímavý článek o kořenovém systému rostlin jeho vlivu na odolnost k suchu, který vyšel v Komunální revue

15. květen 2020

Kořenový systém je významnou části každé rostliny. Jeho nejdůležitější úlohou je zásobit rostliny vodou a živinami z půdy. Ty se potom v průběhu fotosyntézy společně s CO2 a sluneční energií podílejí na tvorbě organických sloučenin, ze kterých je rostlina tvořena. 


Kromě toho hrají kořeny důležitou roli v půdním systému, který provzdušňují a obohacují o organickou hmotu a tím vytvářejí zdroj potravy pro půdní mikroflóru a živočichy. Říká se, že rostliny vytvářejí v půdě stejné množství organické hmoty jako nad zemí. Ve skutečností jsou však mezi jednotlivými druhy rostlin velké rozdíly. Na obr. 1 můžeme vidět porovnání kořenových systému jednotlivých druhů. Je zde vidět, že kořenový systém kulturních zemědělských plodin je v porovnání s „divokými“ druhy mnohem menší. Je to dáno jednak krátkou dobou vegetace od zasetí do sklizně, jednak snadnou přístupností vody a živin, které jim člověk dodává. Z toho důvodu nemají kulturní rostliny potřebu vytvářet mohutné kořeny jako druhy, které rostou v méně příznivých podmínkách. Vzhledem k aktuálně probíhajícím klimatickým změnám se voda stává limitujícím faktorem pro růst rostlin v řadě oblastí. To se týká zejména zemědělských plodin v oblastech, kde nebylo nutno v minulosti budovat, zavlažovací systémy. Pokud se bude sucho prohlubovat budou zemědělci stát před problémem, jestli budovat technické závlahové systémy nebo postupně začít pěstovat jiné plodiny, které nedostatek vody lépe snášejí.
Důležitou roli by tady mohlo sehrát šlechtění rostlin. Tvorba nových suchovzdornějších odrůd je však dlouhodobý proces. Přestože odolnost k suchu je v současné době hlavní šlechtitelský cíl u většiny plodin, šlechtitelé aktuálně prohrávají závod s časem, protože klimatické změny probíhají rychleji. Šlechtění na kořenový systém není jednoduché, protože šlechtíme na něco, co nelze dobře vidět ani ověřit. I když bychom byli schopni vytypovat potenciální DNA markery, s možností ovlivnění kořenového systému, nelze efektivitu šlechtění jednoduše ověřit tak, jak je tomu u nadzemních částí rostlin. Existuje několik možných metod, ale bohužel můžeme jimi sledovat vývoj kořenů pouze částečně, nikoliv po celou dobu růstu rostliny. Jako šlechtitel trav a jetelovin se budu věnovat kořenům vytrvalých pícnin, ale problematika odolností k suchu ve vztahu ke kořenovému systému je řešena souběžně u většiny zemědělských plodin. V minulém roce jsem v Pícninářských listech uvedl několik možných metod sledování kořenů, které se používají pro trávy. V tomto příspěvku chci uvést několik prvních poznatků z těchto pokusů.
Odolnost rostlin k suchu je komplexní vlastnost, která je ovlivněna nejen velikostí kořenů, ale také efektivitou hospodaření s vodou. U suchovzdorných rostlin se vyvinuly systémy, které dokáží udržet vodu v rostlině déle. Je to například síla a prostupnost pokožky listů pro vodu, systém uzavírání průduchů a další. Kořenový systém má za úkol vodu a živiny hlavně obstarat. Z hlediska toho je třeba hodnotit rychlost vývoje kořenů u mladých rostlin, hloubku, do které kořeny dosáhnou (schopnost získat vodu z hlubších vrstev půdy), ale také celkový objem kořenů, který má vliv na větší přísun vody a živin a zároveň obohacuje půdu o množství organické hmoty po jejich odumření, a zvyšuje zasakovací schopnost půdy vzniklými průduchy.
Srovnání počátečního vývoje kořenů u některých travních druhů provedl doc. Ing. Hejduk a Ing. Lukášek na Mendelově univerzitě v Brně (Obr. 2). Byly testovány tři mezirodové hybridy festulolium Hykor (typ kostřavy rákosovité), Hostyn (typ jílku mnohokvětého) a Prior (typ jílku vytrvalého) s rodičovskými druhy: jílek mnohokvětý Moravice, kostřava rákosovitá Kora a kostřava luční Pronela. Výsledky pokusů potvrzují, že růst kořenů (Obr. 4 a 5) je v poměru k růstu nadzemní části rostlin (Obr. 3). Nejrychlejší růst kořenů byl zjištěn po zasetí rychle se vyvíjejícího jílku mnohokvětého a festulolium Hostyn. Pomalejší růst byl pozorován u festulolium Prior, kostřavy rákosovité a festulolium Hykor. Nejpomaleji se vyvíjela kostřava luční. Rychlost vývoje rostlin a zejména kořenového systému po zasetí ovlivňuje úspěšnost založení porostů zejména v době, kdy krátce po zásevu následuje suché období. Rychlost vývoje kořenů u jednotlivých typů festulolium je podobná vývoji u rodičovských druhů. To v souvislosti s vyšší vytrvalostí jílkových typů festulolium a vyšší krmnou kvalitou kostřavovitých typů znamená přínos při jejich využití v zemědělských travních a jetelovinotravních směsích.
Tvorbu nových odrůd kříženců mezi rody jílek a kostřava jako možné řešení problémů odolnosti k suchu vidí i šlechtitelé z IBERS (Univerzita v Aberystwyth). Mike Humphreys a kolektiv dělali řadu pokusů, ve kterých porovnávali kořenový systém hybridů festulolium s jílkem vytrvalým. Rostliny festulolium byly kříženci jílku vytrvalého s planými druhy kostřav (Festuca glaucescens a Festuca mairei) a s kostřavou rákosovitou. Rostliny festulolium použité v pokusech byly buď amphiploidní hybridy (poměr DNA jílku a kostřavy zhruba 50 : 50) nebo introgresní materiály, kde na dvě lokality chromozomu 3 byly zpětným křížením přeneseny části DNA z kostřavy. Tyto dvě oblasti na 3 chromozomů byly již dříve identifikované jako markery odolnosti k suchu. Rostliny byly pěstovány v průhledných květináčích ve skleníku po dobu 4 měsíců. V pravidelných intervalech byla u rostlin skenována nadzemní část a kořeny. Podle dříve stanovených metodik pak byl z průměrů skenů vypočten objem nadzemní části rostliny a kořenů v jednotlivých hloubkách substrátu. Ve většině případů bylo zjištěno, že objem kořenové hmoty u hybridů byl větší a narůstal rychleji než u původních jílků vytrvalých.
Podobně i my ve spolupráci s RNDr. Davidem Kopeckým, Ph. D. z Ústavu experimentální botaniky v Olomouci jsme testovali stávající odrůdy festulolium v porovnání k zemědělským i planým druhům kostřav a jílků. Neměli jsme možnost skenovat kořenový systém, ale vycházeli jsme z předem zjištěných skutečností. Byly zde zjištěny velké rozdíly na odolnosti k suchu mezi rody, druhy i odrůdami. Jako nejlepší donor odolnosti k suchu pro budoucí odrůdy festulolium vyšly z pokusů plané druhy Festuca glaucescens, F. mairei a F. atlantigena a dále kostřava rákosovitá a některé odrůdy kostřavy luční.
Všechny uvedené metody jsou schopny monitorovat vývoj kořenů u rostlin po dobu několika týdnů až měsíců od vysetí. Pro víceleté pícniny bychom však potřebovali znát vývoj kořenového systému alespoň v prvních třech letech. V současné době probíhá podobný pokus v rámci projektu Radimax v Dánsku. O metodice jsem se zmínil v minulém roce. Pokus s jednotlivými druhy trav včetně hybridů festulolium byl založen v roce 2018 a stále probíhá. Doufáme, že v letošním roce budeme mít k dispozici první výsledky sledování růstu kořenů.
Na základě výsledků výše uvedených krátkodobých metod sledování kořenů byly už vytvořeny první tak zvané výchozí materiály. Genotypy festulolium s předpokládanou větší odolností k suchu. Bohužel od tvorby výchozích materiálů k vyšlechtění a povolení odrůdy je ještě daleká cesta. Kromě zvýšené odolnosti k suchu si nové odrůdy musí zachovat i vysoký výnos hmoty a semene a odpovídající krmnou hodnotu. K rychlejšímu výběru takových genotypů by mohly pomoci DNA markery na odolnost k suchu. Metoda využití DNA markerů pro výběr vhodných genotypů výchozích materiálu se dnes již začíná využívat ve šlechtění většiny zemědělských plodin. K „došlechtění“ odrůdy zejména na vyšší výnos je nutné využít tradičních polních šlechtitelských metod. Proto první odrůdy festulolium s cíleně zvýšenou odolností k suchu můžeme očekávat za deset až patnáct let.

Článek vyšel v Komunální revue, jeho autorem je ing. Vladimír Černoch z DLF Seeds, s.r.o. Hladké životice




Kalendář

Nově přidaná videa