Genobanky se mění! Automatizace převzala kontrolu. Vědci z CATRIN a VÚRV vedou inovace!

Nový automatizovaný systém pro manipulaci s tisícovkami semen rostlin je ve vývoji díky spolupráci vědců z Českého institutu výzkumu a pokročilých technologií – CATRIN Univerzity Palackého v Olomouci a největší tuzemské genové banky Výzkumného ústavu rostlinné výroby v Praze-Ruzyni. Tato inovace je zásadní pro záchranu druhové rozmanitosti, neboť i přes její důležitost jsou zaměstnanci genobanek stále odkázáni na ruční práci při manipulaci s genetickým materiálem. Podpora Technologické agentury ČR umožnila vědcům přilákat zájem i ze strany velkých světových genobanek.

Většina genových bank byla založena na počátku minulého století s cílem uchovávat semena tisíců druhů planě rostoucích rostlin a rozmanité kolekce odrůd a šlechtitelských linií zemědělských plodin. Tyto instituce slouží jako záchranná síť pro obnovu biodiverzity v přírodě a zároveň poskytují zdroj materiálu pro vývoj nových odrůd, které budou odolné vůči náročným klimatickým podmínkám budoucnosti. Pražská genová banka se specializuje na uchovávání agrobiodiverzity v rámci Národního programu konzervace a využívání genetických zdrojů rostlin a agrobiodiverzity. Vzhledem k jejímu statutu národní genové banky je nedílnou součástí tuzemských šlechtitelských programů.

„Technologicky se však genobanky nijak zásadně nevyvíjely, takže obvykle se spoléhají na náročnou ruční práci, což limituje jejich další růst a efektivní fungování. Pro pravidelné ověřování životaschopnosti uloženého materiálu, většinou semen, musí zaměstnanci ručně nachystat tisíce vzorků. Proto je naším cílem vyvinout jednak automatizovaný systém pro přípravu vzorků, tedy pro manipulaci se semeny, a systém pro kontrolu klíčení. Tyto systémy musí být robustní, rychlé a spolehlivé. Testovat je budeme přímo v provozu pražské genové banky, která je pro nás modelovou institucí,“ uvedl hlavní řešitel projektu Pavel Mazura z výzkumné skupiny Fenotypizace CATRIN

Výzkumníci budou stavět na předchozích zkušenostech. Před několika lety vyvinuli automatizovaný systém pro manipulaci se semeny s názvem Popelka, na němž se mnohé naučili. „Pro genobanky budeme zkoušet postavit jednodušší systém, který bude více přizpůsobený jejich potřebám a jejich typu vzorků,“ objasnil Mazura. Současně vědci využijí své zaměření na fenotypizaci, tedy automatické sledování vlastností rostlin v závislosti na prostředí. „V projektu se propojí naše znalosti z rostlinné fyziologie, ale také zkušenosti s technologiemi, senzory, pěstováním rostlin v řízeném prostředí, analýzami dat i umělou inteligencí. Budeme spolupracovat i s partnery z průmyslu,“ doplnil.

Výzkumníci budou navazovat na své předchozí zkušenosti a využijí již vyvinutý automatizovaný systém pro manipulaci se semeny s názvem Popelka, který jim poskytl mnoho poznatků. Jak uvedl Mazura, jejich cílem je vybudovat jednodušší systém speciálně přizpůsobený potřebám a typu vzorků genobanek. Současně se zaměří na fenotypizaci, což zahrnuje automatické sledování vlastností rostlin v různých prostředích. V rámci tohoto projektu budou vědci propojovat své znalosti v oblasti rostlinné fyziologie, technologií, senzorů, kontrolovaného pěstování rostlin, analýzy dat a umělé inteligence. Kromě toho budou spolupracovat s průmyslovými partnery.

I přesto, že nové systémy mají sloužit hlavně největší tuzemské genové bance, budou mít příležitost využít je i další instituce. Po celém světě funguje kolem 1 700 genových bank, přičemž většina z nich však zatím není automatizovaná. Zájem o tyto systémy již projevily tři významné genové banky, například Millenium Seed Bank, která je největší svého druhu ve Velké Británii, indická ICRISAT a peruánská CIP, specializující se na genovou banku hlíznatých rostlin a brambor.

I vzhledem k aktuálním globálním problémům je leitmotivem celého projektu snaha uchovat rostlinné genetické zdroje budoucím generacím. „Tímto technickým způsobem jsme schopni pomoct při zajištění zálohy pro biodiverzitu v přírodě. Pokud bychom tuto zálohu neměli, nebylo by v případě, kdy nás postihne například přírodní katastrofa či geopolitický konflikt, už co zachraňovat,“ uzavřel Mazura.

Podpora projektu, který potrvá do konce roku 2025, byla poskytnuta Technologickou agenturou ČR ve výši téměř 12 milionů korun.