Vědci kombinují hyperspektrální fenomiku a GWAS k odhalení genů fotosyntézy u arašídu

Vědecký tým představil nový přístup k identifikaci genů spojených s fotosyntézou u arašídu (Arachis hypogaea L.), který kombinuje hyperspektrální fenomiku, genomovou asociační studii (GWAS) a analýzu RNA-seq. Výsledky byly zveřejněny 13. října 2026.

Arašíd patří mezi plodiny s velkým významem pro globální potravinové zásobování, protože slouží jako zdroj rostlinných bílkovin a oleje pro miliony lidí po celém světě. Zvyšování jeho výnosu proto zůstává jedním z klíčových cílů zemědělského výzkumu. Podle autorů studie je potenciál výnosu arašídu úzce spojen s efektivitou fotosyntézy listů, konkrétně s čistou fotosyntetickou rychlostí (Leaf Pn), která určuje, jak účinně rostlina přeměňuje sluneční energii na biomasu a následně na výnos semen.

Tradiční měření čisté fotosyntetické rychlosti listů však představuje značnou překážku pro šlechtitelské programy i základní výzkum. Tento proces je totiž podle autorů časově a pracovně náročný, protože vyžaduje měření jednotlivých listů pomocí specializovaných přístrojů, což výrazně omezuje počet rostlin, které lze v rámci jedné studie analyzovat. Při šlechtění nových odrůd nebo genetickém mapování je přitom nutné hodnotit tisíce jedinců, což s klasickými metodami prakticky není proveditelné v rozumném čase.

Řešením tohoto problému se stala kombinace moderních fenomických a genomických technologií. Hyperspektrální zobrazování umožňuje zachytit odrazivost listů v širokém spektru vlnových délek, což poskytuje nepřímé, ale rychlé a neinvazivní informace o fyziologickém stavu rostliny, včetně parametrů souvisejících s fotosyntézou. Díky tomu lze během krátké doby zpracovat velké množství rostlinného materiálu, aniž by bylo nutné provádět zdlouhavá jednotlivá měření.

Na základě hyperspektrálních dat autoři vytvořili rámec, jehož cílem bylo integrovat fenomická data s genomovými analýzami a identifikovat konkrétní geny stojící za variabilitou ve fotosyntetické výkonnosti mezi různými genotypy arašídu. K tomu využili metodu GWAS, tedy celogenomovou asociační studii, která umožňuje propojit fenotypové znaky s konkrétními oblastmi genomu u velkého počtu jedinců. Výsledky GWAS následně doplnili analýzou RNA-seq, díky níž bylo možné sledovat expresi genů v listech a ověřit, které z identifikovaných kandidátních genů skutečně vykazují aktivitu odpovídající pozorovaným rozdílům ve fotosyntetické rychlosti.

Spojení těchto tří metod – hyperspektrální fenomiky, GWAS a RNA-seq – představuje komplexní přístup, který umožňuje nejen rychlé fenotypování velkého množství rostlin, ale i přesnou lokalizaci genetických faktorů ovlivňujících fotosyntézu. Tento typ výzkumu může v budoucnu usnadnit šlechtění odrůd arašídu s vyšší fotosyntetickou účinností, a tím i vyšším výnosovým potenciálem, aniž by bylo nutné spoléhat se na pomalé a pracné tradiční metody měření.

Studie tak zapadá do širšího trendu v zemědělském výzkumu, kdy se fenomika stává stále důležitějším nástrojem pro propojení genotypu a fenotypu u plodin. Díky schopnosti rychle a neinvazivně sbírat velké objemy dat o fyziologickém stavu rostlin otevírá cesty k efektivnějšímu šlechtění, které může reagovat na rostoucí poptávku po potravinách i na měnící se klimatické podmínky. V případě arašídu, který je pěstován v mnoha regionech světa a slouží jako důležitá plodina pro drobné i komerční zemědělce, může identifikace klíčových genů spojených s fotosyntézou přispět k vývoji odrůd lépe přizpůsobených různým pěstebním podmínkám.

Autoři studie uvádějí, že výsledky jejich práce mohou sloužit jako základ pro další výzkum zaměřený na funkční charakterizaci identifikovaných genů a jejich praktické využití ve šlechtitelských programech. Zůstává otázkou, jak rychle se tyto poznatky promítnou do konkrétních nových odrůd arašídu, nicméně představený rámec kombinující hyperspektrální data s genomovými a transkriptomickými analýzami nabízí metodický postup, který by mohl být aplikovatelný i u dalších plodin s obdobnou potřebou zvyšování fotosyntetické efektivity a výnosu.