Fuzariové vadnutí, označované také jako fuzarióza, je závažné onemocnění rostlin způsobené půdní houbou Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici (Fol). Tento patogen napadá kořeny rostlin, proniká do cévních svazků a postupně je ucpává. Tím brání transportu vody a živin, což vede ke zpomalení růstu, žloutnutí listů (chloróze), postupnému vadnutí a odumírání pletiv, často vedoucímu k úhynu celé rostliny. U rajčete (Solanum lycopersicum L.) patří fuzarióza mezi nejzávažnější houbová onemocnění; za příznivých environmentálních podmínek může způsobit až 80% ztráty na výnosech.

Během infekce houbou Fol dochází v rostlině k výraznému zvýšení exprese tzv. genů náchylnosti (S genů, z angl. susceptibility genes) k fuzariovému vadnutí. Tyto geny jsou součástí genomu hostitele, avšak jejich aktivita paradoxně usnadňuje průběh infekce. Podporují totiž i metabolické a strukturální požadavky patogenu, čímž přispívají k jeho výživě a proliferaci. V podstatě tak působí jako negativní regulátory, které potlačují obranné mechanismy hostitelské rostliny a zvyšují tak její kompatibilitu s patogenem.

Za potenciální S geny spojené s fuzáriovým vadnutím rajčete jsou považovány zejména geny kódující protein 10, obsažený ve šťávě lýka (angl. Xylem sap protein 10, gen XSP10) a methyltransferasu salicylové kyseliny (SlSAMT). Gen XSP10 byl dříve popsán jako faktor kompatibility pro Fol. Zvyšuje kolonizaci Fol v kořenech rostliny rajčete a přispívá k rozvoji příznaků onemocnění. Předpokládá se také, že se podílí na přenosu esenciálních lipidů z buněčných membrán hostitele k patogenu, čímž podporuje jeho růst a zvyšuje progresi onemocnění. Gen SlSAMT negativně reguluje obranu rajčete tím, že katalyzuje přeměnu kyseliny salicylové (SA) na methylsalicylát. Tento krok snižuje dostupnost biologicky aktivní SA, která je klíčová pro aktivaci tzv. systémově získané rezistence, v rostlině a zvyšuje tak její náchylnost k patogenům. 

Navzdory významu těchto S genů nebylo dosud zcela jasné, do jaké míry může jejich cílené vyřazení zvýšit toleranci rajčete k Fol. Proto byla provedena jejich komplexní analýza pomocí metody CRISPR/Cas9. Testována byla jak účinnost samostatné editace jednotlivých genů (XSP10 a SlSAMT), tak i cíleného vyřazení obou genů zároveň. Nejprve byla účinnost editace genů ověřena v protoplastech a následně byly pro testování rezistence vytvořeny stabilní mutantní linie rajčat.

V testu s listovými disky vykazovala současná editace obou genů silnější fenotypovou toleranci vůči fuzariovému vadnutí za přítomností INDEL mutací (tj. v důsledku vložení nebo ztráty části genetické informace), než tomu bylo při editaci vždy jen jednoho genu. Také ve stabilně transformovaných rostlinách rajčete (T1 generace) vykazovaly duálně editované transformanty XSP10 a SlSAMT INDEL mutace častěji než linie editované v jediném genu. Duálně editované linie v generaci T1 vykazovaly vyšší toleranci k onemocnění než linie s jednoduchým knock-outem. 

Výsledky analýz tak jednoznačně ukazují, že geny XSP10 a SlSAMT působí jako negativní regulátory při utváření genetické tolerance k fuzariovému vadnutí u rajčete. Jejich současné vyřazení pomocí technologie CRISPR/Cas9 vede k výrazně vyšší toleranci vůči fuzariovému vadnutí než vyřazení pouze jednoho z nich, což potvrzuje jejich synergické působení při regulaci obrany. Stabilní editace obou genů u odrůdy rajčete náchylné k chorobám vedla k podstatnému zvýšení odolnosti vůči patogenu Fol. Ačkoli v této práci ještě nebyly získány homozygotní editované linie, výsledky poskytují pevný základ pro další výzkum zaměřený na dědičnost a stabilitu tolerance v následujících generacích (T2 a T3).

Získané poznatky rovněž otevírají nové možnosti pro šlechtění rezistentních odrůd rajčete bez nutnosti vnášení cizorodých rezistentních genů. Cílená editace genetických faktorů, které patogen během infekce využívá ve svůj prospěch, vytváří koncepční základ pro cílené vyřazování dalších negativních regulátorů obrany u rajčete i jiných ekonomicky významných plodin vystavených biotickému či abiotickému stresu.

Aktualizace ke dni: 26.2.2026