Klímaváltozás - kihívások a növénykutatók számára

A mezõgazdaság a várható klímaváltozás kedvezõtlen hatásainak egyik leginkább kitett gazdasági ágazat. Az MTA Mezõgazdasági Kutatóintézete – Európa egyik legnagyobb – fitotronjában végzett kísérletek eredményeire alapozva közel két évtizede foglalkozik a klímaváltozás várható hatásainak alap- és alkalmazott kutatásával, azok mértékének meghatározásával. Az MTA Mezõgazdasági Kutatóintézetének eredményeit az Európai Unió az

FP7-REGPOT-2007-1 pályázata keretében Magyarországon elsõként ismerte el a benyújtott program elfogadásával, melyben az intézet arra a feladatra vállalkozott, hogy e témában Közép-Európára kiterjedõ regionális szintû képzési és kutatási központtá válik. A központ feladata, hogy elõsegítse a mezõgazdaságban – hazai és külföldi (elsõsorban az unió országaiból érkezõ) – kutatók, nemesítõk, innovációs szakemberek, mezõgazdászok képzésén keresztül a klímaváltozás hatásainak következményeire történõ felkészülést.

Az Európai Unió FP7-REGPOT-2007-1

pályázati felhívásának az a célja, hogy egy adott, a pályázó által meghatározott témában a benyújtó intézet kutatási kapacitását fejlessze, és ennek segítségével a nyertes intézet az Európai Közösség képzési és kutatási központjává váljon az adott területen. A felhívásra 2007-ben 17 európai országból összesen 258 pályázatot nyújtottak be, melybõl 23-at részesítettek támogatásban. Az MTA Mezõgazdasági Kutatóintézete a fenti témában benyújtott pályázatával Magyarországról egyedüliként és elsõként került be a 23 nyertes pályázó közé.

A program kutatási és képzési koncepciója

Napjainkban a nemzetközi kutatások egyik fõ területét képezi a globális klímaváltozás várható hatásainak meghatározása, melynek számos tényezõje jelentõsen befolyásolja a mezõgazdasági termelés biztonságát. A Közép- és Kelet-Európában leggyakrabban tapasztalt idõjárási szélsõségek az alacsony és magas hõmérséklet, valamint a csapadék hiánya vagy túlzott bõsége. E térségben az évek során gyakrabban és nagyobb különbségek voltak megfigyelhetõk a szélsõséges idõjárási tényezõkben, mint Európa nyugati részein. A klímaváltozási elõrejelzések szerint Európa jelentõs részén lényeges, akár 20%-ot is meghaladó terméscsökkenések várhatók a növénytermesztésben. A terméskiesést az ökoszisztémák stabilitásának általános csökkenése kíséri.

A globális klímaváltozáshoz történõ alkalmazkodásnak az egyik legfontosabb eleme az élelmiszertermelés és -ellátás biztonsága, ezért rendkívül fontos mind a kutatók, mind a termelõk képzése és felkészítése. A kutatások célja az új körülményekhez jobban alkalmazkodó biológiai alapanyagok létrehozása, a gyakorlatba pedig olyan termelési rendszereket szükséges bevezetni, melyek segítenek alkalmazkodni a változó körülményekhez.

A Magyar Tudományos Akadémia Mezõgazdasági Kutatóintézete 2003 és 2006 között kapcsolódott be a VAHAVA programba, melynek keretében a globális klímaváltozás hatásait, és az azokra adott válaszokat vizsgálta, illetve jelenleg is aktív résztvevõje az annak folytatásaként létesített – az NKTH által támogatott – KLIMAKKT megnevezésû programnak. A jelzett éghajlatváltozások mezõgazdasági kockázatait, a hatások kivédési módszereit a martonvásári fitotronban, Európa egyik legnagyobb, legkorszerûbb növénynevelõ klímakamra-együttesében vizsgáljuk.

A klímaváltozás alábbi aspektusait tanulmányozzuk jelenleg a martonvásári kutatóintézetben: a stressztûrõ képesség meghatározása a sejtbiológia, molekuláris genetika és a funkcionális genomika eszközeinek felhasználásával.

Ezeknek a vizsgálatoknak elsõdleges célja az abiotikus és a biotikus stressztoleranciáért, pl. a fagy- és szárazságtûrésért vagy a különbözõ betegségekkel szembeni rezisztenciáért felelõs genetikai tényezõk, gének azonosítása. Ezt követõen vizsgáljuk a stressztolerancia génekben kimutatható természetes variabilitás mértékét a termesztett fajtakörben, vadfajokban, valamint a különbözõ génvariánsok adott tulajdonságra kifejtett hatását. Az így azonosított kedvezõ génvariánsok felhasználhatók a stressztoleranciára történõ nemesítésben.

Agro-ökológiai kutatások

E munka a környezetvédelem számos elemét tartalmazza, melyek közvetve, vagy közvetlenül hozzájárulnak a mezõgazdasági termelés stabilizálásához és a környezetbarát termesztési eljárások elterjedéséhez. Az új növényfajták termesztése döntõ fontosságú a mezõgazdaságban. E fajták nemesítésének Magyarország összes szántóterületének körülbelül kétharmadára van közvetlen hatása. A martonvásári kutatók által végzett agroökológiai és termesztés-technológiai kutatások, továbbá a fenntartható mezõgazdaság kérdéseire adott válaszok még változó éghajlati viszonyok között is lehetõvé teszik a környezet és mezõgazdaság közötti optimális viszony elérését.

Növénytermesztési tartamkísérletek

E kísérletek, melyek közel 50 éve folynak, és a környezetvédelemre, valamint a biotikus és abiotikus tényezõk környezeti hatásaira irányulnak, szántóföldi laboratóriumként tekintendõk, melyekben vizsgáljuk a környezet biotikus és abiotikus tényezõinek idõben történõ változásait és a termesztési technológiák hosszú távú hatásait, mérjük a termesztési technológiák stabilitását és elemezzük az évjárati hatásokat, valamint a genotípus és a környezet közötti kölcsönhatásokat.

Fitotroni kutatások

Egyre több kutatási programban szerepel a globális klímaváltozás – mellyel együtt jár az éghajlati szélsõségek gyakoriságának növekedése – hatásainak tanulmányozása a növények növekedésére, fejlõdésére, a termés minõségére, valamint abiotikus és biotikus rezisztenciájára. A kísérletek célja meghatározni a várható éghajlati változások hatását a növényi fajok fejlõdésére és termésére. Az e területre elõre jelzett változások következményeit – mint a CO2 légköri koncentrációjának emelkedését, az átlaghõmérséklet növekedését, a rendkívül magas hõmérsékletû napok (hõsokk) nagyobb gyakoriságát és a csapadékmennyiségek csökkenését – elõször külön-külön vizsgáljuk, majd e környezeti tényezõk közös hatásait értékeljük. Az új fajták nemesítésénél kiemelt fontosságot tulajdonítunk az agro-ökológiai kutatásoknak, a szélsõséges éghajlati hatások tanulmányozásának, valamint a környezetvédelemmel kapcsolatos növénytermesztési kérdéseknek.

Szántóföldi növények nemesítése

A martonvásári intézet által nemesített búzafajták között olyan fagy- és szárazságtûrõ genotípusok vannak, melyek képesek a legtöbb fajtánál szignifikánsan nagyobb terméseket elérni még azokban az években is, amikor rendkívül hidegek a telek, vagy kevés a csapadék. A martonvásári kukoricahibridek között jó szárazságtûrõ genotípusok találhatók. Az ilyen fajták folyamatos nemesítése nélkülözhetetlen, ha az éghajlati változás okozta kárt ki akarjuk védeni és megbízható élelmiszer-tartalékokat akarunk biztosítani. Ha a növénynemesítõk válaszolni akarnak erre a kihívásra, széles körû alapkutatásra, az abiotikus stressztényezõk tanulmányozására, és a nemesítést megkönnyítõ technikai fejlesztésekre van és lesz szükség. Széles körû nemzetközi együttmûködést követel meg a nemesítési alapanyagok genetikai variabilitásának kiterjesztése és az alkalmazkodóképesség javítása.

Növényvédelem

Az éghajlati változások egyik következménye az új növényi kórokozók és kártevõk megjelenése. A kórokozók és kártevõk állandó nyomása, melyet az intenzív termesztés okoz, folyamatos kihívás, melyre válasz a rezisztens fajták nemesítése hagyományos és újabban biotechnológiai módszerek felhasználásával. A tapasztalat azt mutatja, hogy a globális felmelegedés következtében egyes területeken új növényi kórokozókra, kártevõkre és gyomokra kell számítani. Ezek agresszívebbek és valószínûleg tömegesen fognak elõfordulni. Mivel ez egy viszonylag új jelenség, növekszik a patogénekkel és a kártevõkkel szembeni rezisztencia vizsgálatának jelentõsége, és nagyobb hangsúlyt kap a rezisztens fajták nemesítése. Az ilyen fajták termesztésével megvalósítható a biológiai környezetvédelem és a költségkímélõ termesztési technológia.

A program általános célja

Nemzetközi elismertségére és felhalmozódott tudásanyagára alapozva, az intézet célja olyan regionális kutatóközpont kialakítása, mely képes Közép- és Kelet-Európa gazdáinak gyakorlati segítséget nyújtani a várható éghajlati változások okozta kedvezõtlen hatások kivédésére. Stratégiai együttmûködések útján – a meglévõ nemzetközi kapcsolatokra alapozva – tervezzük a kutatási potenciál kiterjesztését, melynek segítségével a fiatal kutatók értékes tapasztalatokat szerezhetnek külföldön, miközben speciális módszertani ismeretekkel rendelkezõ kollégákat hívunk meg az MTA MGKI-be dolgozni. Mivel az intézet a Kárpát-medence közepén található, ideálisan alkalmas, hogy kutatási, képzési és szolgáltató centrummá váljon, melynek elsõdleges feladata a kedvezõtlen éghajlati változások okozta veszteségek kivédése, vagy mérséklése.

Az MTA MGKI-ben felhalmozódott tudás alkalmassá teszi az intézetet a kitûzött célok elérésére, azonban a kutatási potenciál növelése szükséges. Ezért azt tervezzük, hogy növeljük a K+F kapacitást olyan kutatók képzésével, akik képesek eredményes kutatásokat végezni az elõre jelzett éghajlati változások kedvezõtlen hatásainak mérséklésére.

Az intézet az országban az elsõk között létesített spin-off cégeket a kísérleti eredmények hasznosítására. Számos tudásközpontú mezõgazdasági vállalkozással tartunk rendszeres kapcsolatot, akik segítenek abban, hogy a termesztõk alkalmazkodó fajták, valamint a megváltozott környezeti feltételekhez jobban alkalmazkodó termesztési technológiák iránti állandó igényét sikerüljön kielégíteni.

A képzés és az új ismeretek – Európa-szerte történõ – terjesztése útján, a partnerkapcsolatok révén (beleértve a kétoldalú kapcsolatokat is) tervezzük a kutatói csoportok jobb integrációját az európai kutatásokba, ezzel is erõsítve a nemzetközi együttmûködést.

A fejlesztések megvalósítása az alábbi öt, a pályázati kiírásban kötelezõen elõírt munkaprogramban történik:

WP1: Know-how- és tapasztalat-csere, stratégiai partnerségek (beleértve a kétoldalú kapcsolatokat) kialakítása az Európai Közösség kiemelkedõen eredményes kutatói csoportjaival.

Programvezetõ: Barnabás Beáta, az MTA levelezõ tagja

E feladatcsoport keretein belül az intézetben dolgozó fiatal kutatók 3 és 6 hónapos idõtartamú tanulmányúton vesznek részt Európa különbözõ kutatóhelyein és sajátítják el az ott alkalmazott kutatási módszereket, melyeket hazatérésük után Magyarországon alkalmaznak.

WP2: A környezeti stresszel foglalkozó tapasztalt kutatók alkalmazása.

Programvezetõ: Galiba Gábor, az MTA doktora.

E program keretén belül a hosszabb ideje külföldön dolgozó tapasztalt magyar tudósok alkalmazását tervezzük a martonvásári kutatóintézetben. A jelenlegi pályázat nyújtotta lehetõségeket kihasználva biztosítjuk visszatérésüket Magyarországra.

WP3: Kutatási eszközök és egyéb berendezések kialakítása a globális klímaváltozással foglalkozó környezeti stressz kutatásokhoz és a képzési tanfolyamokhoz

Programvezetõ: Kõszegi Béla, PhD

A kutatási kapacitás növelése nemcsak a kutatók képzését és létszámának növelését jelenti, hanem e program keretében laboratóriumi eszköz- és mûszerfejlesztés révén lehetõség van a kutatás infrastruktúrájának bõvítésére is.

WP4: A klímaváltozással kapcsolatos képzési tanfolyamok és konferenciák szervezése kutatóknak, nemesítõknek, növénytermesztõknek és menedzsereknek.

Programvezetõ: Balázs Ervin, az MTA rendes tagja.

E feladatcsoport célja elméleti és gyakorlati képzési tanfolyamok szervezése annak érdekében, hogy felkészítsék a kutatókat és növénynemesítõket az éghajlati változások kihívásaira.

WP5: A klímaváltozás mezõgazdasági hatásával kapcsolatos ismertetõ tevékenységek

Programvezetõ: Árendás Tamás, PhD.

A mezõgazdaság és a növénytermesztés szakembereit elõször tájékoztatni kell az éghajlatváltozás gazdálkodásra gyakorolt lehetséges hatásairól, majd meg kell tanítani õket arra, hogyan tudják e változások kedvezõtlen hatásait csökkenteni vagy kiküszöbölni. Az éghajlati változásokban szerepet játszó ok és okozati összefüggések kimutatása segít megváltoztatni a környezetvédelemmel kapcsolatos értékítéletüket. Ezért igen lényeges, hogy ezeket az ismereteket minél szélesebb közönséghez juttassák el. A tapasztalat azt mutatja, hogy a hagyományos (off-line) publikációs módszereken túl, erre a célra fontos elektronikus (online) terjesztési módszereket is alkalmazni.

A program várható eredménye

A különbözõ európai kutatási centrumokkal és egyetemekkel meglévõ kétoldalú kutatási együttmûködési szerzõdések folyamatos fenntartása és kiterjesztése nagyban hozzájárulhat ahhoz, hogy a martonvásári intézet az egész közép- és kelet-európai régióban e téma kutatási és képzési központjává váljon, miközben a teljes közép- és kelet-európai régióban mûködõ kutatóintézetek és egyetemek fiatal kutatóinak szervezett képzési tanfolyamok lehetõvé teszik, hogy az MTA MGKI a növény és környezet közötti interakcióval kapcsolatos kutatási területen még nyitottabbá váljon az együttmûködésre. Mind az öt, elõzõekben felsorolt feladatcsoport (WP=work package) eredményei alapvetõ fontosságúak az érintett országok mezõgazdasági kutatása és termelése szempontjából. A Közép- és Kelet-Európában tapasztalt szélsõséges éghajlati viszonyokhoz alkalmazkodó biológiai alapanyagok nemesítését csak az érintett területen belül lehet megoldani. Ez szükségessé teszi jól képzett növénykutatók meglétét és azok aktív részvételét. A jelenlegi program keretében olyan fejlesztéseket tervezünk az MTA MGKI-ben, melyek hozzásegítik a régióban dolgozó szakembereket, hogy kivédjék a globális klímaváltozás okozta kedvezõtlen hatásokat.

A több közép- és kelet-európai országgal (Románia, Szlovákia, Szlovénia, Szerbia, Horvátország) már aláírt együttmûködési szerzõdés, a szomszédos országok vetõmag cégeivel és gazdáival fenntartott folyamatos kapcsolat szilárd alapot nyújt a globális klímaváltozásra történõ felkészüléshez. E kapcsolatoknak köszönhetõen, az intézetben nemesített fajtákat, az elmúlt tíz év során, igen gyorsan vezették be a gyakorlatba, és az intézetnek már több, mint tíz éve meghatározó pozíciója van a kalászos gabona vetõmagpiacon Magyarországon. E kapcsolatokra alapozva, és az intézetben szervezett különbözõ rendezvények nagy látogatottsága miatt, az MTA MGKI ideális helyzetben van, hogy gyakorlati bemutatót tartson (szántóföldön és fitotronban) a klímaváltozás kedvezõtlen hatásairól és információt nyújtson arról, hogyan lehet e változásokhoz alkalmazkodni és mérsékelni az elõre jelzett veszteségeket.

Dr. Veisz Ottó, az MTA doktora,

a program koordinátora,

ügyvezetõ igazgatóhelyettes,

MTA Mezõgazdasági Kutatóintézete,

Martonvásár