Egy látogatás margójára - avagy, a dohány élősködője továbbra is károsít
2012.11.20. 9:00:25
A dohányfojtó szádor több száz éves jelenléte után a helyzetkép ma is olyan, mint ezelőtt bármikor volt: a terület megválasztásán és a parazita mechanikai eltávolításán kívül nincs más védekezési lehetőség a termelő kezében. A kép a kívülálló szemében olyan lehet, mintha soha nem folyt volna kutatás Magyarországon a dohányfojtó szádor elleni védekezésre. Ez a kép megtévesztő. Az alábbi néhány soros visszatekintés és a kapcsolódó prezentáció röviden összefoglalja a debreceni Dohánykutató Intézetnél e témában folytatott kutatásokat, és azok eredményeit az 1980-as évektől 2005-ig.
A KUTATÁSOK ÖSSZEFOGLALÁSA
2000-2004
Egy látogatás margójára - avagy, a dohány élősködője továbbra is károsít
Egykori dohánykutatóként 2012. nyár végén alkalmam volt látogatást tenni néhány dohánytermesztőnél a Nyírség Debrecen-környéki részén. A látogatásra az ULT Magyarország Zrt. szervezésében került sor, melyért ezúton is köszönetet mondok. A látogatás során feltűnt, hogy az ápolt, jól karban tartott ültetvényekben helyenként előbukkan az ismert gyökérparazita gyomnövény, a dohányfojtó szádor (Orobanche ramosa L.). A helyszínen szerzett tapasztalatokból leszűrhető volt számomra az a következtetés, hogy a szádor továbbra is kontroll nélkül okoz károkat országszerte az egyébként jobb sorsra érdemes ültetvényekben. A kártevő több száz éves jelenléte után a helyzetkép ma is olyan, mint ezelőtt bármikor volt: a terület megválasztásán és a parazita mechanikai eltávolításán kívül nincs más védekezési lehetőség a termelő kezében. A kép a kívülálló szemében olyan lehet, mintha soha nem folyt volna kutatás Magyarországon a dohányfojtó szádor elleni védekezésre. Ez a kép megtévesztő. Az alábbi néhány soros visszatekintésben és a kapcsolódó prezentációban szeretném röviden összefoglalni a debreceni Dohánykutató Intézetnél e témában folytatott kutatásainkat, és azok eredményét az 1980-as évektől 2005-ig.
A kezdetek
Az 1980-as években a két dohánytermeltető vállalat közreműködésével országos felmérést végeztünk, mely a termőterület jelentős hányadának szádorfertőzöttségét mutatta. Ismert, hogy ekkor vált általánossá a dohány öntözése a hagyományos termesztési körzetekben. A fúrt kutak környéki táblákon gyakorivá vált a dohány monokultúra, de legalábbis sűrűbbé vált a dohány beiktatása a vetésváltó kultúrák közé. Ennek következtében a szádor gyorsan, néhány év alatt felszaporodott az addig csak gyengén fertőzött területeken is. Léteztek falvak, melyekben egybefüggő határrészek váltak erősen fertőzötté az 1990-es évekre. Közép- és hosszú távon az egész magyarországi dohánytermesztés veszélyben látszott, ezért sürgős volt az igény a hathatós megoldásra. Az akkor ismert nemzetközi szakirodalomban nem szerepelt szádorrezisztens dohányfajta, vagy a nemesítő munkában felhasználható rezisztenciaforrás, ezért figyelmünk a vegyszeres növényvédelem irányába fordult. A növényvédőszeres védekezéshez elvi alapot nyújtott az az ismert körülmény, hogy az Orobanche fajok érzékenyek a gyomirtószerek, regulátorok bizonyos körével szemben. A kihívás azért volt nagy, mert a dohány gazdanövény ugyanolyan érzékeny, mint a parazita.
Dohány kacsgátlás céljára végzett vizsgálataink korai szakaszában (az 1980-as évek első felében) figyeltünk fel a maleinsavhidrazid dohány kacsgátlószer (sejtosztódást gátló regulátor) szádorgátló hatására. A dohány levelére juttatott regulátor az oldalhajások növekedésének gátlása mellett szisztemikus úton elpusztította a gyökéren élősködő szádort is (1). Logikusnak tűnt az a koncepció, hogy a továbbiakban a szádor élősködő életmódját használjuk fel a védekezéshez. Ez a megközelítés egyúttal kijelölte a következő évtizedek kutatási irányát. Első próbálkozásként csökkentettük a maleinhidrazid dózisát, és a kacsgátláshoz képest korábbi fejlődési szakaszban végeztük a kezelést. Nem meglepő módon javult a szádorgátló hatás, és – talán meglepő módon – a dohány terméshozama és minősége nem szenvedett számottevő kárt. A vizsgálat konklúziója szerint azonban túl szűk a mezsgye, melyen belül a dózis még optimálisnak tekinthető, vagyis hatékony szádorgátlás mellett nem romlik a gazdasági eredmény. Alkalmazástechnológia így nem készülhetett. Hasonló konklúzióval zárultak később egyéb szisztemikus herbicidekkel végzett vizsgálataink is (2). Dohányra szelektív gyomirtószer híján a szádor elleni vegyszeres védekezés ekkor még megmaradt az elméleti lehetőség szintjén.
Az áttörés
Az 1990-es évek második felében áttörést hozott az a stratégia, melynek révén herbicidrezisztens növényfajta létrehozásával dohányra szelektívvé tettünk egy kiválasztott gyomirtószert. Több szempont egyidejű mérlegelésével a szulfonilkarbamid csoportba tartozó klórszulfuronra esett a választás 1997-ben. Okok: széles hatásspektrumú, felszívódó, hatékony a szádor ellen, szántóföldi dózisa rendkívül alacsony, és ismert a rezisztencia kialakításának módja. A klórszulfuron toxicitása melegvérű állatokra igen alacsony, a talajlakó alacsonyabb rendű szervezetekre gyakorlatilag nem toxikus. A készítményt a kalászos gabonák gyomirtásához használják, mert a kalászos gabonafajok ellenállóak e hatóanyaggal szemben.
A kor szellemének, a biotechnológia legkorszerűbb, legfrissebb irányzatának megfelelően az első növényeket génátvitel révén hoztuk létre az MTA Szegedi Biotechnológiai Kutatóközpont közreműködésével (Menczel László és csoportja). Az így létrehozott dohánynövényekben (Nicotiana tabacum L.) megfelelően működött ugyan a herbicidrezisztencia, de problémaként jelentkezett az öröklődés instabil volta. Az egyszer már rezisztenssé tett vonalak egymást követő nemzedékeiben hasadás történt, váratlan fogékony formák jelentek meg, nem tudtuk stabilizálni a rezisztenciát. Ezért, valamint a genetikailag módosított (GM, transzgénikus) növények társadalmi elutasítottsága miatt kezdtük el a mutációs nemesítést 2000-ben, változatlan célkitűzéssel, változatlan közreműködő partnerrel.
A megoldás
A mutáns növények nem tartalmaznak transzgént, a gyomirtószer ellenállóságot saját génjük biztosítja, így társadalmilag elfogadottak. Továbbá, a rezisztencia öröklődése ismert és kiszámítható, nem kell számolni az elvesztésével. Ennek oka, hogy a GM növénytől eltérően a mutáns növény nem tartalmazza egyidejűleg a rezisztenciáért felelős gén átvitt, rezisztens változatát, valamint saját, normál változatát, kizárólag a saját génjét hordozza (de annak mutáns, rezisztens alakját).
A klórszulfuron gyomirtószer az acetolaktát-szintetáz (ALS) enzimhez kapcsolódva gátolja az elágazó láncú aminosavak szintézisét, ennél fogva a növényfajok széles körét – így a dohányt is – súlyosan károsítja. A mutációval rezisztenssé tett növény nem tartalmazza a célenzimet, melyhez a herbicid hatóanyaga kapcsolódni tudna. Pontosabban szólva annak kapcsolódásra képtelen mutáns változatát hordozza a génmutáció megnyilvánulásaként. A mutáns enzim aminosav szekvenciája adott ponton megváltozott, s ez elegendő ahhoz, hogy a herbicid molekula ne tudjon hozzákapcsolódni. A herbicid ezért elméletileg nem idéz elő módosulást a dohány gazdanövény anyagcseréjében és tulajdonságaiban annak ellenére, hogy felszívódik és szisztemizálódik, majd a gyökéren át a nem rezisztens parazitába jut.
A mutáns előállítás módja: szelektív, vagyis klórszulfuront tartalmazó táptalajon a mutáns génekre (sejtekre) történt in vitro szelekció. A mutáció típusa pontmutáció. A herbicid ellenállóság öröklődése egygénes, szemidomináns. Ebből következik, hogy csak a homozigóta forma biztosít kellő szintű szántóföldi ellenállóságot a herbiciddel szemben, a heterozigóta forma (amikor a mutáns gént csak az egyik allél hordozza) kevés ehhez.
A N. tabacum, mint allotetraploid faj két különböző homeológ kromoszómán is hordozza a funkcionálisan azonos ALS gént. Nem vizsgáltuk, hogy a N. tabacum faj melyik diploid ősszülőjétől (N. sylvestris vagy N. tomentosiformis) származó génlókuszon lépett fel a mutáció, és hogy a mutáció által nem érintett gén megnyilvánulásaként vajon továbbra is szintetizálódott-e a normál ALS enzim. Az öröklődési és hasadási viszonyok alapján egyértelműen megállapítható, hogy a mutáció egyetlen lókuszt érintett, és a homozigóta állapot fenotípusos megnyilvánulása teljes értékű herbicidrezisztencia volt.
2002-ben kaptuk az SzBK-tól az első mutáns változatokat, melyek – szakmailag indokolt módon – heterozigóták voltak a mutáns génre nézve. Ezt követte a homozigóta forma, majd a hímsteril változat létrehozása (utóbbi a biológiai fajtavédelem érdekében). A szelekciós előrehaladás gyorsításához új szelekciós gyorsmódszert dolgoztunk ki. Az új módszer lehetővé tette, hogy a szántóföldi szelekció helyett csíranövény szinten dolgozzunk. Ezáltal a nemesítő munka nagyságrendekkel gyorsabb, és ugyanilyen arányban precízebb lett. Ennek köszönhető, hogy a heterozigóta „nyers” anyagból két év alatt elkészítettük a Pallagi 5 F1 hibrid homozigóta, rezisztens, hímsteril változatát. Ez a változat 2004-ben Pallagi 10 néven nem csak kisparcellás, hanem félüzemi kísérletekben is bizonyított a Nyírségben és a Duna – Tisza közén. 2005-ben már ugyancsak közvetlenül befejezés előtt állt a Hevesi 9 F1 hibrid, és különböző készültségi fokú volt néhány más meglévő anyag átalakítása is. Minden átalakított és átalakítandó anyag az Intézet saját nemesítésű fajtáira épült.
A szádor elleni védekezéstechnológia egyszerű volt: az első szádortövek megjelenésekor a dohánylevélre permeteztük a gyomirtószer megfelelő dózisát (3).
2003-ban jutott a tudomásunkra a klórszulfuron engedélyokiratának tervezett visszavonása az EU-ban (mely rendelkezés sok más peszticidet is érintett). A visszavonás oka az volt, hogy perzisztenciája révén a gabonában használt klórszulfuron károsíthatja a kétszikű utóveteményt. Annak érdekében, hogy a rezisztenssé tett dohányvonalaink továbbra is használhatók legyenek, 2004-től keresztrezisztenciát kerestünk más, a visszavonás hatálya alá nem eső herbicidekkel. Erre az adott alapot, hogy a klórszulfuron által molekuláris szinten gátolt ALS enzim több más herbicidnek is támadási pontja, így például a szulfonilkarbamid csoportba tartozók mellet az imidazolinon herbicideknek is. Feltételezésünk szerint találhatunk olyan herbicidet, mellyel szemben a klórszulfuron rezisztenciára szelektált mutáns enzimváltozat nem érzékeny. Ez azonban nem szükségszerű, mert a különböző herbicidek kapcsolódási (támadási) pontja az ALS enzimmolekulán belül is más és más. Az általunk megvizsgált imidazolinon herbicidek egyikével sem találtunk keresztrezisztenciát. A szulfonilkarbamidok közül azonban kettőt is találtunk, mellyel keresztvédettség jelentkezett, közülük az egyik magas szintű volt. Ez a herbicid 2005. után is engedélyokirattal rendelkezett Magyarországon. Az első eredmények szerint ez a gyomirtószer alkalmasnak tűnt a klórszulfuron esetleges helyettesítésére. A nagyszámú szulfonilkarbamid herbicid tesztelése még éppen csak elkezdődött 2005-ben a már említett gyors szelekciós módszerrel. Hogy vajon véletlen szerencse volt-e a gyors találat, vagy további nagyszámú keresztrezisztencia feltárása következett volna, ez már nem derülhetett ki: munkaviszonyom váratlan és hirtelen megszüntetésével a munka 2005. szeptemberében megszakadt (a pályafutásom folytatását jelentő másik agrárkutató intézmény nem foglalkozott dohánykutatással).
Következtetések
A 2004/2005-ben elért K+F eredmény (herbicidrezisztens fajta + alkalmazási technológia) jelentősége, hogy:
Lehetővé tette az eredményes dohánytermesztést szádorral közepesen-erősen fertőzött területeken anélkül, hogy
• a dohánynövény károsodna a szádortól vagy a felhasznált növényvédő szertől,
• romlana a termesztés gazdaságossága,
• jelenlétével a szádor tovább fertőzné a területet.
A dohányra szelektívvé tett gyomirtószer felhasználható a dohány általános gyomirtására is (nem csak szádor ellen).
Egyszerű a védekezés módja. Nem igényel területcserét, speciális vetésváltást, bonyolult technológiát. Egyetlen technológiai elem, a vegyszerkijuttatás beépítését jelentette, mely esetleg összeköthető egyéb szántóföldi permetezéssel.
Meglévő, ismert tulajdonságú fajtákat alakítottunk rezisztenssé, a megváltozott növényfajta csak a herbicid-ellenállóságban különbözött az eredeti változattól. Nem kellett új, a felhasználók számára ismeretlen tulajdonságú fajtákat bevezetni a termesztésbe.
(Az eredményt a mellékelt prezentációban ismertetem részletesebben.)
Utószó
A dohányfojtó szádor helyzetet még ma, 2012-ben is az ősállapotok és a megkövült változatlanság jellemzi. Semmi nem utal arra, hogy a lehetséges megoldás K+F eredmény formájában 2005-ben már a kezünkben volt. Sajnálatos módon az eredmény nem juthatott el abba a szakaszba, hogy az ágazat szereplői (termesztők, feldolgozók, gyártók) széles körben megismerjék, véleményt mondjanak róla, és – mint legilletékesebbek – döntsenek sorsáról.
A dohánytermesztés élősködője továbbra is kárt okoz.
Hivatkozások
1/ Gondola I.: Ajánlás a dohányfojtó szádor (Orobanche ramosa L.) elleni vegyszeres védekezésre dohánykultúrában. Növényvédelem, 23 (2), 76-80, 1987
2/ Gondola I. – Tóth E.: A dohányfojtó szádor (Orobanche ramosa L.) elleni vegyszeres védekezés lehetősége dohánykultúrában. 43. Növényvédelmi Tudományos Napok, 1997, Budapest
3/ Gondola I.: Védekezés a dohányfojtó szádor (Orobanche ramosa L.) ellen herbicidrezisztens gazdanövény használatával. Növényvédelem 42 (10), 537-543, 2006
