Geneticky modifikované organizmy 3

Geneticky modifikované organizmy 3

 

Chmel a mšice chmelová

 

Ivan Hrdý

 

Transgenní hmyzuvzdorný chmel zatím není na obzoru, ale historie ochrany chmele proti klíčovému škůdci, mšici chmelové (Phorodon humuli), může být poučná. Zkušenosti s kalamitou rezistentní mšice chmelové se bezpochyby odrážejí i v mých náhledech na perspektivy, popřípadě rizika při neuváženém využití geneticky modifikovaných insekticidních kultivarů rostlin

 

Mšice a svilušky

V diskusích o transgenních insekticidních kultivarech se argumentuje tím, že by mohly (podobně jako neselektivní insekticidy) nešťastně ovlivnit biologickou diverzitu. Druhým nejvážnějším škůdcem na chmelnicích je sviluška chmelová (Tetranychus urticae). Jestliže proti mšici chmelové zasáhneme neopatrně, můžeme způsobit přemnožení svilušek (obr. 1). Nevhodný bude takový toxin, který by – za předpokladu, že bude zabudován v transgenní rostlině – působil nejen na cílového škůdce, ale i na jeho nepřátele (predátory a parazitoidy).

 

Rezistence zemědělských škůdců

Dalším, často zmiňovaným rizikem při pěstování transgenních insekticidních kultivarů je rezistence cílového škůdce. O těchto problémech jsme se důkladně poučili, když jsme v polovině šedesátých let s J. Hůrkovou zjistili rezistenci mandelinky bramborové k DDT. Nebylo lehké přesvědčit o tomto nálezu „práškovací lobby“, která měla zájem na ošetřování všech porostů brambor (bez ohledu na přítomnost či nepřítomnost škůdce) přípravkem Lidykol, což byla kombinace DDT a lindanu (gama-hexachlorcyklohexanu). Přestože zdravotníci i ekologové upozorňovali na rezidua DDT v potravních řetězcích, jejich argumenty nestačily. Impulzem k vyřazení DDT z ochrany rostlin se stala teprve zjištěná rezistence a selhávající účinnost používaných insekticidů.

Koncem šedesátých let jsme hledali další model, na němž bychom studovali změny v odolnosti škůdců v kontextu s celými společenstvy hmyzu na obdělávané půdě. Předpokládali jsme, že i u nás brzy nastanou problémy s rezistentními sviluškami. Rozhodli jsme se studovat „ozdobu českého zemědělství“ – chmelnice – a nikoli ovocné sady (tehdy již „obsazené konkurencí“, např. Švýcary).

 

Mšice chmelová

Tato mšice je holocyklická, 1) nezbytně migrující, potravně úzce specializovaná. Střídá dva hostitele. Na jaře se z vajíček na švestkách (resp. na dřevinách rodu Prunus) vyvíjí jedna, někdy i několik generací bezkřídlých, partenogeneticky se množících samiček, které posléze v květnu až začátkem června dávají vznik okřídleným zakladatelkám. Ty pak přelétnou na chmel, na němž se vyvíjí 6 až 10 generací partenogenetických živorodých a bezkřídlých samiček. Od konce srpna až do pozdního podzimu se na chmelu rodí okřídlené mšice, které se vracejí na švestky. Tam se vyvíjejí bezkřídlé samičky, jež po oplodnění přilétnuvšími samečky kladou vajíčka, která pak přezimují. Úmrtnost ve vajíčkách během zimy je nízká a množivost mšic na chmelu obrovská.

Podle teoretického výpočtu by mělo potomstvo jediné okřídlené samičky přilétnuvší na chmel po sedmi generacích zhruba osm a půl bilionu jedinců. Přes tento ohromný biotický potenciál působil po dlouhá léta účinně „odpor prostředí“, na němž se významně podílejí predátoři, zejména dravá slunéčka, někteří síťokřídlí (např. zlatoočky), pavouci, dravé ploštice a dravé larvy pestřenek i mšicomorek. Ze záznamů o mšicových letech je zřejmé, že se významnější škody působené mšicí chmelovou neopakovaly každoročně (viz obr. 2). Jen v některých letech bylo třeba sáhnout k pracné a nákladné chemické ochraně, např. k postřiku tabákovými extrakty. Poté, co byly zavedeny preventivní zálivky systemickými 2) insekticidy (r. 1956), se zdálo, že je ochrana chmele vyřešena. Zavedením organofosforových insekticidů, pravidelným používáním fungicidů proti houbovým chorobám a intenzivním nasazením herbicidů však vznikal kombinovaný tlak agrochemikálií, který vyústil v ochuzení biologické diverzity ve chmelnicích.

Shodou okolností jsme byli při tom, když r. 1967 selhala chemická ochrana chmelnic na Žatecku. Škody se odhadovaly na 70 milionů korun a pěstitelé chmele vyžadovali od dodavatele insekticidů náhradu. Přípravky ale byly „v pořádku“, kalamitu způsobila rezistence mšice chmelové. Upozorňuji na tuto zkušenost, protože v důsledku rezistence škůdce by mohla selhat i některá transgenní odrůda. Je pozoruhodné, že se mšice přemnožily již při poměrně nízké, počáteční rezistenci (odolnost k thiometonu se zvýšila jen pěti- až sedminásobně). Nejprve se rezistentní mšice vyskytly v žatecké chmelařské oblasti, a posléze i na Tršicku a ve chmelnicích na Slovensku. Úroveň rezistence k organofosforovým insekticidům vzrůstala, objevila se spřažená rezistence ke karbamátům a pyrethroidům. Rezistentní mšice chmelová přetrvávala nejen ve chmelnicích ošetřovaných insekticidy, ale rozšířila se i na plané chmely téměř po celém území Československa. Během průzkumu v letech 1974 až 1977 jsme našli citlivé populace mšice chmelové jen na několika lokalitách na Slovensku. Naproti tomu rezistentní mšice osídlily plané chmely dokonce i na Šumavě.

Rezistentní mšice chmelová působí problémy ve všech chmelařských zemích Evropy i ve Spojených státech. Naštěstí se objevily nové insekticidy Confidor (imidacloprid) a Chess (pymetrozine), díky nimž je snad ochrana chmele na čas vyřešena.

 

Konec konzervativní strategie ve chmelařství

Ve snaze o maximální výnosy se u nás ve všech chmelnicích zavedlo vysoké vedení révy (7 m) a velká vzdálenost mezi řádky (3 m), která umožnila průjezd těžkých traktorů chmelnicemi. Tato pěstební technologie odrůdám, které se dnes pěstují, vyhovuje, ale má své nevýhody: Vysoký chmel se ze země špatně ošetřuje a těžká technika příliš zhutňuje ornici. Donedávna byl u nás jedinou povolenou odrůdou Žatecký poloraný červeňák, vynikající aromatická (ale méně výnosná) odrůda českého šlechtitele K. Osvalda. Toto lpění na odrůdě „českého chmelu“ je vysvětlitelné, protože aromatický chmel, používaný k „okořenění“ nejkvalitnějšího piva, je důležitou vývozní komoditou. Teprve r. 1994 byly u nás zaregistrovány odrůdy Bor a Sládek, r. 1996 odrůda Premiant a r. 2001 další odrůda s vysokým obsahem hořkých látek Agnus. Podobné „vysokoobsažné“ a produktivní odrůdy se jinde ve světě pěstují dávno. Světový trh chmele je nasycen, a proto se tyto odrůdy u nás pěstují pouze na malé výměře a jen pro potřeby našich pivovarů.

 

Nové strategie a transgenní chmel?

Zdá se, že u nás konečně ve chmelařství „pukají ledy“. Objevily se nové odrůdy. Zkoušelo se i nízké vedení chmele, ale při těchto pokusech nebyla ještě k dispozici vhodná odrůda. Světovým střediskem šlechtitelských inovací je Wye College a Horticulture Research International v East Malling v Anglii, kde P. Darby vyšlechtil odrůdy zakrslých chmelů se zkrácenými články stonku (internodii). Jejich předností je, že v nízkém (asi 2,5 m) porostu mají daleko větší šanci predátoři, kteří mohou redukovat populační hustotu mšic a svilušek. Další pokusy směřují k zvýšení odolnosti chmele proti mšicím. Pravděpodobně by i mírně zvýšená odolnost chmele přispěla k obnovení vyváženějšího vztahu mezi hostitelskou rostlinou, škůdcem a jeho antagonisty (viz Geneticky modifikované organizmy 1), jak se to kdysi podařilo v Kalifornii zavedením odrůd odolnějších proti mšicím na vojtěšce (viz Geneticky modifikované organizmy 2).

Šanci mají jak konvenční šlechtitelské postupy, tak genetické inženýrství. Bude záležet na uvážlivém postupu biotechnologů a na pivovarech, zda v budoucnu překonají odpor k myšlence transgenního chmelu. Biotechnologové by neměli uvažovat jen o toxinech hubících mšice. Složitý vývojový cyklus mšice chmelové (a četných dalších druhů mšic), v němž se střídají okřídlené a bezkřídlé, neotenické a sexuální generace, by měl být inspirací pro úvahy o ovlivnění mechanizmů řídících tyto jevy.

 


Poznámky   

1) Prodělávající úplný vývojový cyklus, zahrnující partenogenetické i oboupohlavní generace.

2) Účinná látka je z místa kontaktu rozváděna do ostatních orgánů rostliny.