Letos na podzim oslaví kryobanka ve Výzkumném ústavu rostlinné výroby (VÚRV) v Ruzyni 15 let své činnosti. Je to unikátní záležitost, kterou nám závidí nejen v evropských zemích. Hlavním koordinátorem její činnost je výzkumník ing. Jiří Zámečník, CSc, který v rozhovoru vysvětlil zajímavosti související s touto metodou uchování genetického materiálu jednotlivých odrůd zeleniny, ovocných stromů a keřů pro další generace. Pracuje v týmu Fyziologie a kryobiologie rostlin ve Výzkumném ústavu rostlinné výroby, v.v.i. v Ruzyni.

Můžete v úvodu vysvětlit našim čtenářům samotný princip činnosti kryobanky?

Kryobanky obecně, jsou zřizovány pro uchování životnosti biologických materiálů po dlouhou dobu. V principu se používá médium s ultranízkou teplotou. Ve většině případů se používá kapalný dusík s -196°C. Za této teploty se již molekuly přestávají hýbat (kmitat) a nedochází k biochemickým reakcím. Tím se zastaví stárnutí biologických materiálů. Kryobanka v našem ústavu slouží k uchování plodin, které se nerozmnožují semeny, ale množí se klonováním, jako například česnek, brambor a další. Kryobanka slouží jako bezpečnostní duplikace ke způsobu uchování rostlin pěstovaných v polních podmínkách. V případě, že genofond rostlin napadne na poli nebo v sadu nějaký nepříjemný škůdce, je možné po několika krocích nahradit rostliny těmi z kryobanky. V kryobance se skladují genotypy plodin vyšlechtěné původně v ČR, staré krajové odrůdy, kterým pro špatné další využití hrozí zánik.

Kdo s nápadem zřídit kryobanku ve VÚRV v Ruzyni přišel? Pokud se dobře pamatuji, v kryobance se již před rokem 1990 udržovalo pro další možné použití například sperma býků se speciálními produkčními znaky, říkalo se jim býk zlepšovatel. Kde tedy toto zařízení v ČR existovalo jako první a dá se říci, že jste na tuto činnost navázali?

Ano. Nejdříve se začal výzkum s uchováním spermatu býků v ultra nízkých teplotách. V počátcích bylo nutné řadu věcí optimalizovat a nahradit neúčinné postupy. Později postupně přecházel základní výzkum v aplikovaný, až posléze se přešlo na rutinní zamrazování býčího semene. Pokud si pamatuji, seznámil jsem se s první kryobankou býčího semene v Hradištku. Dnes se odhaduje, že se na světě zamrazí 10 milionů vzorků býčího spermatu za rok. I v naší kryobance používáme tenké slámky, původně určené pro zamrazování spermatu, pro pyl rostlin např. chmele. Pyl rostlin se kryoprezervuje za účelem šlechtění. Kryokonzervace pylu umožňuje šlechtitelům opylovat genotypy s různou dobou kvetení.

Vy jste výzkumným ústavem rostlinné výroby a za vysokého mrazu ve speciální atmosféře uchováváte i genetický materiál odrůd ovoce, které už z našich sadů buď zcela zmizelo, nebo tomu tak záhy bude. O jaké odrůdy jde a kolik jich je tak zvaně v ohrožení, že z našich sadů a zahrad zcela zmizí?

Obecně jde o odrůdy staré, krajové, které mají sice dobrá jablka, ale nejsou konkurence schopná jablkům, na které je spotřebitel zvyklý v obchodní síti. Krajové odrůdy jsou nejen z kulturního hlediska vzácné, ale důležité také i z biologického hlediska, protože řada z nich je odolná k chorobám a škůdcům. Jako potenciální rodičovský materiál s geneticky podmíněnou odolností jsou pro šlechtitele vzácné. Z kulturního hlediska je naší povinností uchovat výsledky práce našich dědů, kteří pomocí primitivních metod (primitivních metod ve srovnání s dnešními metodami molekulární genetiky) získali pozoruhodné materiály s unikátními vlastnostmi. Možná nejsme daleko od doby, kdy se budou prodávat jablka ne tak dokonalá, tu tam i s nějakým šrámem, ale svědčící o minimalizaci používání chemických prostředků. Už jsem viděl taková jablka s několikanásobnou cenou prodávat na trzích v Evropě.

Tento trend zachovat domácí odrůdy ovoce jsem před 5 roky zaznamenala na veletrhu Grüne Woche v Berlíně v hale německého svazu tamních sedláků. Co na to říkáte?

Obecným trendem zemí EU je zachovat jednak domácí krajové odrůdy, tedy ohrožený genofond, z důvodů nedostatečné rezistence k abiotickým a biotickým vlivům, jednak bezpečnostní duplikace od držitelů partnerských kolekcí a pak také samozřejmě pokud možno co nejvíce dalších položek genofondu. I my máme přihlášené české odrůdy, které jsou uchovávané v kryobance jako položky evropského významu (European Accessions)

Při exkurzi prostorami kryobanky jste ukazoval malé baňky s genetickým materiálem, co se pak nechá takto zamrazit a po létech zpřístupnit v živém stavu dalším generacím. Můžete třeba na jablku nebo třešni stručně vysvětlit co se jako genetický materiál přímo ze stromu oddělí a dál odborně zpracuje pro přenos v baňce do kryobanky?

Pro ovocné dřeviny a jejich dlouhodobé uchování máme dvě možnosti. První možnost je: Větévky s pupeny odebrat v zimě v době jich dormance, kdy na ně působí nejnižší teploty, zbavit je přebytečné vody a přímo je umístit do kapalného dusíku. Takto zamrazené jedno-pupenové části větévek lze po rozmrazení přímo očkovat na podnože v sadu. Úspěšnost této metody je poměrně vysoká, pohybuje se kolem 90%. V našem sadu máme vysázeno po úspěšné kryoprezervaci tímto způsobem přibližně 70 genotypů jabloní a podle prvních výsledků z ÚKZÚZ se nemění jejich chuťové (organoleptické) vlastnosti. Druhá možnost je: Převést vzrostné vrcholy z narašených větévek po jejich povrchové sterilizaci do aseptických podmínek. V klimaboxech je naklonovat a napěstovat dostatečné množství přibližně 160-200 vzrostných vrcholů. Vzrostné vrcholy se zabalí do alginátových kuliček, udělají se z nich tzv. umělá semena a ta se pak po dehydrataci ponoří v označených kryonádobkách do kapalného dusíku pro dlouhodobé skladování. Po jejich rychlém odtátí, aby se zabránilo tvorbě krystalků ledu, je dobré je pěstovat na umělé půdě ve sterilních podmínkách a postupně je namnožit v dostatečném množství pro výsadbu do skleníku a posléze do sadu.

Co meristémy česneku, na jehož českou odrůdu jsme právem hrdí, i ten je uchováván pro naše děti tímto způsobem. Můžete víc přiblížit?

Česnek je mé oblíbené téma: Pro své vlastnosti je nejen oblíbenou potravinou a pochutinou, ale využívá se i k výrobě léků a potravinových doplňků. Česká republika má největší sbírku česneků na světě. Sbírka čítá kolem 650 kultivarů, hlavně domácího původu, ale najdou se tam i česneky zahraničního původu. Kultivary jsou zahrnuty v kolekci genetických zdrojů česneku, která je udržována v rámci Národního programu ve Výzkumném ústavu rostlinné výroby, v.v.i., Centru aplikovaného výzkumu zelenin a speciálních plodin v Olomouci. Kurátorkou kolekce je Dr. Stavělíková. Česká republika se může chlubit i další prioritou, má šlechtitele Ing. Jana Kozáka, který vyšlechtil nejvíce česneků, více jak 20, v Evropě. Česnek je to pro nás rodinné stříbro, proto se o genofond řádně staráme. Česnek je uchováván podobným způsobem, jako ostatní vegetativně množené plodiny. Jsou odebrány vzrostné vrcholy a po jejich ovlivnění kryoprotektivními látkami jsou uloženy do kapalného dusíku. V kryobance jich máme tímto způsobem uloženo 147.  Navíc máme mezinárodní dohodu s Německem a Polskem o vzájemném uchovávání česneků ještě na jiném než domovském místě. Co kdyby? Tato spolupráce velmi dobře funguje, protože je založená na vzájemné reciprocitě to znamená, nikdo nikomu nic neplatí.

Stát byl dříve k výzkumu a to i k těmto tak zásadním specifikům dost macešský. Peníze na tak zásadní věci, jako uchování cenných odrůd pro další generace prakticky nešly. Je to přece jen už lepší?

Poslední dobou je finanční situace trochu lepší, ale stále nedostatečná pro rychlou kryoprezervaci vegetativně množených plodin uchovávaných jinak v polních podmínkách. Je třeba si uvědomit, že z dlouhodobého hlediska, i přes počáteční vysoké náklady na zavedení rostlin do kryobanky, je takovéto uchovávání vegetativně množených rostlin již po 8-10 roce lacinější a cena oproti konstantním nákladům udržování genofondu v polních podmínkách s delší dobou uchovávání v kryobance stále klesá. V tomto případě platí jednoduchá úměra. Čím více prostředků, tím více genetických zdrojů bezpečně uchovaných. I zde platí lidové pořekadlo - za více peněz více muziky.

Dříve se o tomto trendu záchrany výkonných starých odrůd ani neučilo na vysokých zemědělských školách. Vy dnes o principu této kryo-metody přednášíte studentům na České zemědělské univerzitě v Suchdole. Setkává se to u nich s ohlasem?

Přednáším o fyziologických základech uchování biodiverzity rostlin na České zemědělské univerzitě v Suchdole a na Univerzitě Karlově v rámci předmětu Fyziologie rostlin. Vždy, když vysvětluji biofyzikální podstatu tvorby biologického skla v rostlinách, jako základ uchování životaschopnosti rostlin, a jako to, co „vymyslela příroda“ a my se jen snažíme to využít při kryoprezervaci rostlin, je to pro studenty zcela nové, co si nemohou najít v žádné učebnici. Musím potvrdit, podle bohaté diskuse studentů po přednáškách, že jim není budoucnost genofondu rostlin zdaleka lhostejná.

Jak dlouho tedy kryobanky a vegetativně množených rostlin v Ruzyni existuje a na kolik let ještě počítáte že bude uchovávat vegetativně množené plodiny?

Uchování genofondu rostlin v přirozených podmínkách s každoročním založením porostů, (např. česnek) nebo ve víceleté kultuře (ovocné dřeviny, chmel), se nepovažuje za bezpečné. Životnost druhů, takto uchovávaných může být nespolehlivá, mohou být ohroženy abiotickými environmentálními faktory, zvláště při měnících se klimatických podmínkách (nedostatek vody, nízká teplota, a další) i biotickými faktory (škůdci a nemoci). Jako alternativní metoda uchování genofondu rostlin je jejich kryokonzervace, uložení v kapalném dusíku v teplotách -196°C. Z těchto důvodů byla založena Kryobanka vegetativně množených rostlin ve Výzkumném ústavu rostlinné výroby. v Praze Ruzyni, kde se  v letošním roce oslavuje její patnáctileté trvání.