Brněnští vědci se podíleli na přelomovém objevu určení pohlaví u chmele
Nový pohled na vývoj pohlavních chromozomů u chmele přináší mezinárodní výzkum, na kterém se podíleli vědci z Biofyzikálního ústavu AV ČR. Ukazuje, že chmel neurčuje pohlaví pomocí klasických pohlavních chromozomů, jaké známe u člověka, ale prostřednictvím jemné genetické rovnováhy. Výsledky byly publikovány v prestižním časopise Nature Plants.
Zjednodušeně řečeno, čím silnější je vliv chromozomu X vůči zbytku genomu, tím větší je pravděpodobnost, že se z rostliny stane samice. Pokud je tento vliv relativně slabší, vývoj se přikloní k samčímu pohlaví. Neexistuje zde tedy žádný „mužský chromozom“, který by vývoj jednoznačně přepnul, ale spíše genetické váhy, které rozhodnou o výsledku. Podobný systém je dobře znám například u octomilky, u vyšších rostlin však byl dosud jen málo prozkoumaný a u chmele nebyl nikdy takto přesvědčivě doložený.
Aby vědci tento mechanismus prokázali, museli detailně zmapovat genom chmele. Pomocí moderních sekvenačních metod analyzovali strukturu jednotlivých chromozomů, sledovali rozdíly v genové aktivitě mezi samčími a samičími rostlinami a zkoumali i jedince s neobvyklým počtem chromozomů. Právě tyto „genetické výjimky“ se ukázaly jako klíčové, protože jasně odhalily, že změna poměru mezi chromozomem X a autosomy vede ke změnám pohlavních znaků.
Výsledky naznačují, že chromozom X u chmele nese geny podporující samičí vývoj, zatímco autosomy jejich účinek oslabují. Pohlaví tak není pevně zakódovanou kategorií, ale výsledkem jemného genetického kompromisu. Z evolučního hlediska jde o mimořádně zajímavé zjištění, protože systém X–A balance je považován za velmi starý a flexibilní způsob určování pohlaví. Umožňuje organismům reagovat na změny prostředí a genomu bez nutnosti vzniku specializovaného chromozomu Y, který by vývoj definitivně „uzamkl“.
Autoři studie navíc ukazují, že chmel se pravděpodobně nachází v přechodové fázi evoluce pohlavních chromozomů. Jinými slovy, sledujeme rostlinu, u níž se teprve formuje stabilní systém pohlavního určení. Právě proto je chmel cenným modelovým organismem pro pochopení vývoje pohlavních chromozomů v průběhu evoluce.
Výzkum má však i velmi praktický rozměr. Díky novým poznatkům je možné určit a potenciálně ovlivnit pohlaví rostlin již v raných fázích vývoje, snížit tak ztráty při zakládání chmelnic a
zefektivnit šlechtitelské procesy. Tyto informace zároveň otevírají cestu k udržitelnějšímu pěstování chmele a lepší adaptaci této tradiční plodiny na měnící se klimatické podmínky.
Odkaz na článek: Akagi T, Segawa T, Uchida R, et al. (2025) Evolution and functioning of an X-A balance sex-determining system in hops. Nat Plants. doi: 10.1038/s41477-025-02017-6. Epub 2025 Jun 18.
