Miért nincsenek szárazságtûrõ növényfajtáink?

Ezek azonban csak üzleti fogások, a következõ év nagyobb vetõmagforgalmának reményében. A szántóföldi növényfajaink esetében ugyanis jelenleg nincs államilag elismert szárazságtûrõ fajta hazánkban. A cikk ennek okait és a jövõ lehetõségeit ismerteti.

A gazdák részérõl jogosan felmerülhet a kérdés, miért nincs?

Hazánk nem tartozik a világ száraz vidékei közé, melyekben minden évben rendszeresen számolni lehet szárazsággal, és annak paraméterei közel azonosak. Ez ugyanis alapfeltétele az aszálytûrõ fajták elõállításának.

Magyarországon az aszály – szerencsére – még nem minden évben jelentkezik, és ha van, akkor sokféle megjelenési formában léphet fel.

Hazánkban az aszály fontosabb paraméterei évente eltérõek:

• az aszály kezdete és idõtartama,

• a levegõ hõmérséklete, páratartalma, mozgása (szélerõsség),

• a napsugárzás erõssége, hõségnapok száma,

• a csapadék mennyisége és eloszlása, a csapadékhiány mérete,

• a talaj állapota, víztartalma, hõmérséklete, a talajvíz magassága,

• a termesztett növény faja és fajtája,

• a növényállomány kora, fejlõdési állapota, a növényállomány sûrûsége, tenyészidõ hossza stb.



A szárazságstressz egyes elemei tehát sokféle formában és fõleg kombinációban érik a növényeket. A változatos hatással szemben, hagyományos nemesítéssel rendkívül nehéz és szinte lehetetlen a stabilan toleráns fajtát elõállítani.

Az aszálytûrés a növény fejlõdési fázisaiban is eltérõ.

A kukorica vízigénye például a kelést követõen meredeken emelkedik, és csúcspontját a virágzáskor éri el. Amennyiben az aszály a címerhányást megelõzõ idõszakban kezdõdik, akkor elõfordulhat, hogy a hím- és nõvirágzás ideje is elcsúszik, ami rossz szemkötést is eredményezhet. A szemfejlõdés még kritikus idõszaknak tekinthetõ, éréskor azonban a vízigény jelentõsen csökken.

Az árasztott rizs is szenvedhet aszálykárt!

A rizs egy kiváló példa arra, hogy megértsük, milyen bonyolult és összetett folyamatok – a környezet fizikai paraméterei és a növény biológiai válaszainak – eredõje az aszálytûrés. A rizs növények vízvesztése leggyakrabban a kelést követõ árasztás után következhet be, de késõbbi fejlõdési fázisokban is elõfordulhat. A talaj hideg állapotát a vízborítás szigeteli, és ha az erõs vegetatív növekedési fázisban hirtelen melegre fordul az idõjárás, és netán még erõs szél is kerekedik (légköri aszály), akkor bizony a hideg talajból a gyökerek nem tudnak annyi vizet felvenni, mint amennyi az erõs párologtatás miatt a víz feletti levelek/hajtások igényelnek. Ennek következtében felborul a növények vízmérlege, a vízleadás meghaladja a vízfelvételt, a hajtásokban vízhiány (dehidratáció) alakulhat ki, annak ellenére, hogy a gyökerek vízben vannak.

Végül is mennyi vízre van szüksége a növénynek?

A növény anyagcsere folyamatai is a sejtek citoplazmájának vizes közegében zajlanak. A növények átlagos víztartalma 60–80%. A víztartalom fenntartása érdekében a növény egész élete során folyamatos vízellátást, tehát folyamatos vízfelvételt igényel!

A vizet és a vízben oldott tápanyagokat a talaj szolgáltatja. A víznek azonban csak 1–2%-át használja fel a növény az anyagcsere során, és építi be a szintetizálódó szerves anyagokba. A felvett víz 98–99%-át a növény elpárologtatja! A legfontosabb kérdés az, hogy a növénynek mennyi vizet kell elpárologtatnia (transzspiráció) egységnyi szárazanyag termeléséhez?

A vízhasznosítási hányados a magasabbrendû növényekben 100–1000 liter/1kg szárazanyag (sza) között változik. A kukorica esetében ez az érték normál években átlagosan 200–300 l/1kg sza. Sajnos a fajták és hibridek közötti eltérés kicsi, 30–70 l/1kg sza., ami 10–25%-nak felel meg. Ez nem ad túl nagy mozgásteret a hagyományos nemesítésnek a sikeres szelekcióra, emellett pontos mérése is nehezen megoldható.

Számítások szerint 1 tonna hasznos terméshez, – ami minimum 1,5 tonna szárazanyag-termésnek (biomassza) felel meg – a növényállománynak megközelítõleg 1000 m3 vízre van szüksége, mely megfelel 100 mm csapadéknak hektáronként. Tehát amikor rossz talajmûvelést végzünk (pl. lezáratlan nyári szántás repce alá), azzal 100–200 mm csapadéknak megfelelõ vizet is veszíthet a talaj hektáronként, ami viszont 1–2 t/ha termésveszteséget eredményezhet. A gazdáknak tudniuk kell, hogy a talajból elpárolgó vízzel a termésük, és ezzel jövedelmük egy része is „elpárolog”.

Szárazságtûrõ fajták hagyományos nemesítése eredménytelen volt.

A szárazságtûrõ fajták nemesítése viszonylag hamar, a 19. században megindult hazánkban, és fõleg a 20. század elsõ felében volt eredményes. Ekkor a termésátlagok viszonylag alacsonyak voltak, és a fajták elõállítása során a nemesítõk gyakran indultak ki a hazai szárazsághoz adaptálódott tájfajtákból és a primitív formákból, ökotípusokból.

Az intenzív mezõgazdasági termelésre való áttérés során azonban, ezek a fajták – termõképességük és számos egyéb rossz tulajdonságuk miatt – hamar kiszorultak a köztermesztésbõl. Az egyre bõtermõbb fajták elõállítására a nemesítõk más genetikai forrásokat, – a világ legjobb genotípusait – igyekeztek megszerezni és felhasználni. A tájfajták, primitív formák és ökotípusok pedig a genetikai tartalékokat gyarapították és jelenleg a génbankok tartós tárolóiban õrzik õket az utókor számára.

A 20. század második felének aszályos évei mindig ráirányították a figyelmet a szárazsággal, mint abiotikus stresszel szemben ellenálló fajták elõállításának szükségességére. A hagyományos nemesítés azonban nem tudott érdemi elõrehaladást felmutatni. Ennek legfontosabb okai az elõzõkben írtakban, tehát mind az aszály változó megjelenésében és összetett hatásában, mind a növény ehhez alkalmazkodó sokféle válaszreakciójában keresendõk. Emellett természetesen nemesítés-módszertani és genetikai okok is hozzájárultak a sikertelenséghez. Ezek a következõk:

• A szárazsághoz adaptálódott fajták normál években kevesebbet teremnek, mert a szárazságtûrés és a termõképesség negatív korrelációban van.

• A szárazságtûréssel kapcsolatos tulajdonságok öröklõdésére vonatkozó ismeretek hiányosak, valamint azzal kapcsolatba hozható gének kölcsönhatásai ismeretlenek.

• Jelenleg nincs a nemesítõk kezében olyan morfológiai, fenológiai, élettani, vagy biokémiai stb. teszt, amely önmagában alkalmas egy genotípus aszálytûrésének meghatározására és ezért felhasználható lenne aszálytûrõ genotípusok megbízható szelekciójára.

• A hagyományos bélyegekre (gyökér, viaszosság, szõrözöttség, sztómaszám, levél kutikula vastagság, szeneszcencia stb.) történõ nemesítés nem vezetett átütõ eredményre. Az újabb szelekciós megközelítésektõl (infravörös hõmérés, infravörös fényképezés, mesterséges szárazságstressz, különbözõ élettani paraméterek stb.) sem várhatunk gyors sikereket.



A nemesítés lehetõségei a jövõben

A hagyományos nemesítés látványos kudarcai alapvetõ változások szükségességét indokolják. Új megközelítésekre, ismeretekre, technikákra van szükség ahhoz, hogy valóban aszálytûrõ fajtákat lehessen elõállítani. Ezeket az új lehetõségeket és módszereket az új tudományterületek a genomika, a molekuláris nemesítés és a géntechnológia szintáttörést jelentõ módszerei és az általuk feltárt új ismeretek adják a nemesítõk kezébe.

Ma már tudjuk, hogy a növények, így kultúrnövényeink is, nem csak elszenvedõi a szárazságnak, hanem a vízmérlegük egyensúlya megbomlásának káros hatásait megpróbálják kivédeni. A vízhiányra reagálva, sejtjeikben több száz gént kapcsolnak be, mely bizonyítja aktív részvételüket az aszály káros hatásainak csökkentésében. A válaszreakciók egyes fajok esetében – az adott évben – elegendõk lehetnek a vízhiány okozta károk kivédésére. Az aszályos évek többségében azonban a növények természetes védekezése már kevés. Sajnos azonban napjainkban még hiányosak az ismereteink a szárazságtûréssel kapcsolatos gének azonosítása és funkciójának ismerete, valamint genetikája és élettana vonatkozásában. Ezért a jövõben, mindenképpen együtt kell mûködniük az érintett tudományterületeknek, mert csak egy komplex megközelítéstõl várható siker:

• Hagyományos nemesítési módszerek fejlesztése: objektív, reprodukálható tesztek kidolgozása és felhasználása a szelekcióban.

• Molekuláris nemesítési módszerek felhasználása: pl. markerkapcsolt szelekció, QTL térképezés.

• Klasszikus genetikai módszerek fejlesztése: a szárazságtûrésért felelõs gének öröklõdésének, kölcsönhatásainak elemzése.

• Géntechnológiai módszerek felhasználása: DNS-chip technika, új gének izolálása és funkció analízise, felhasználása különbözõ molekulák termeltetésére stresszspecifikus promóterekkel.

• Szoros együttmûködés az élettudományi diszciplínák között (nemesítés, a genetika, az élettan, a biokémia, genomika, molekuláris nemesítés és géntechnológia stb.).



Amennyiben sikerül a jövõben az aszálytûrésért ténylegesen felelõs géneket azonosítani és izolálni, megkezdõdhet azok átvitele az érzékeny fajokba és fajtákba. A géntechnológia legfontosabb célja napjainkban a sejtek vízvesztésével szemben védelmet nyújtó fehérjék és szerves molekulák génjeinek átvitele az aszályra érzékeny fajokba és fajtákba. Ezek a molekuláris kutatások azonban csak az elmúlt évtizedben kezdõdtek, ezért szárazságtûrõ fajta megjelenése a köztermesztésben a közeljövõben nem várható. Nem elég ugyanis a növény túlélését biztosítani, hanem olyan fajtát kell elõállítani, ami amellett, hogy túléli az aszályt még megfelelõ termést hoz.



Következtetés: megbízhatóan és stabilan szárazságtûrõ növényfajta köztermesztésbe kerülése a fontosabb kultúrnövényeinknél 2020 elõtt nem várható. Mivel 2020-ig is lesznek aszályos évek, ami a gazdáknak átmenetileg ajánlható a biológiai alapok oldaláról az nem több, mint minden évben a legjobb, az adott régióban a legbõtermõbb fajtákat termesszék és mindig minõsített vetõmagot használjanak. A nemesítõi alapfilozófia ugyanis az, hogy a normál években az adott területen legbõvebben termõ fajták általában a legjobbak a stresszfeltételek között is.

Heszky László igazgató, egyetemi tanár

Szent István Egyetem, Genetika és Biotechnológiai Intézet