Talajtípusra és szárazságstresszre adott reakciók üvegházakban

A Gabonakutató Nonprofit Kft. a Pannon Breeding program keretében – a Törökszentmiklósi Mg. Zrt. által vezetett konzorciumban – a szántóföldi kísérletek mellett üvegházban is vizsgálja saját nemesítésű anyagait.

A pályázat egyik célja, hogy olyan növényeket nemesítsünk, melyek stressztűrő és alkalmazkodóképességükkel a jövő meghatározó szántóföldi kultúráinak fajtái legyenek.

Ennek elérése érdekében a nemesített növényeinket vizsgálni kell különböző stresszhatásoknak kitéve. Az üvegházi kísérletekben elsősorban a növények talajtípusra és szárazságstresszre adott reakcióit vizsgáltuk és vizsgáljuk a pályázat végéig. A kísérletekben számos növényfajjal foglalkozunk. Ebben a cikkben a kukoricahibridekkel kapcsolatos vizsgálati eredmények egy részére koncentrálunk.

Fontos kérdés, hogy az üvegházi kísérletek összehasonlíthatóak-e a szántóföldi kísérletekkel? Nem kérdés, miért is fontos a stressztűrő növények/genotípusok szelekciójának üvegházi teszteléssel való gyorsítása, segítése. Az eddigi eredmények alapján elmondható, hogy bizonyos esetekben van összefüggés, de üvegházban csak a növények korai fejlődését tudjuk vizsgálni, ami a növények stressztűréséről megfelelő adatot tud szolgáltatni, de a termőképességről nem tudunk meg információt, pedig a termelőknek az a legfontosabb, hogy mekkora termésre és protra tud számítani, ha az adott hibridet használja. Az eddigi eredmények alapján elmondható, hogy a két vizsgálat jól kiegészíti egymást, de egy-egy hibrid stressztűrésének jellemzéséhez szükség van a szántóföldi és az üvegházi vizsgálatra is. A mesterségesen szabályozott környezetnek és a speciális tenyészedényes nevelésnek sajátos jellemzői vannak.

A kontrollált hőmérséklet és megvilágítás, valamint a homogén nevelőközeg a fajták összehasonlítását megkönnyíti, de ezzel szemben a szántóföldön tapasztalható nagy hőingás és erős napsugárzás hatásait nem tudjuk modellezni zárt térben, illetve a cserepekben nevelt növényeknél a talaj nedvessége, vízkapacitása gyorsabban változik, mint a szántóföldön.

De pontosan milyen körülmények között is vizsgáltuk a növényeket?

A kísérletek beállítására a GK szegedi központjában elhelyezkedő üvegházában került sor (1. kép).


1. kép. Az üvegházban növekedő kukorica- és napraforgónövények. Szeged, 2018. március

Kukorica esetében kísérletenként 5-5 hibridet teszteltünk. Tavasszal és ősszel is beállítunk egy-egy kísérletet, és így a pályázat harmadik évében már több mint 25 hibridet vizsgáltunk, a pályázat végéig előreláthatóan 35 hibridünkről lesznek információink. A kísérletekben szögcsíra állapottól (a vetést követő 4-5. naptól) 6-7 leveles állapotig vizsgáljuk a növényeket (6 hét). Ahogy már említettük, a talaj- és a vízellátottság hatását vizsgáljuk, így egy erősen kötött talajtípusban (rossz minőségű talaj) és egy jó minőségű, porhanyósabb, kevéssé kötött talajban fejlődtek a növények. A talajokat a törökszentmiklósi konzorciumi partnerünk szántóföldi területeiről gyűjtöttük be.

A második stresszfaktor a vízellátottság. A növények felét optimális mennyiségű vízzel öntöztük, míg a többi növény csak ennek a vízmennyiségnek kevesebb, mint felét kapta meg. De hogy határozzuk meg az öntözővíz mennyiségét?

Még a kísérletek megkezdése előtt meghatározzuk a kétféle talaj ún. vízkapacitását. A vízkapacitás megmutatja, hogy a talaj mennyi vizet képes felvenni, tárolni. A relatív vízkapacitást úgy tudjuk meghatározni, hogy a talaj tömegét megmérjük teljesen kiszárítva (0%) és addig öntözve, amíg nem tud már több vizet felvenni (100%).

A két tömeg értékéből bármilyen vízkapacitási érték kiszámolható. Az eltérő talajtípusoknak más a vízkapacitása, egyes talajoktöbb vizet képesek megkötni, mások kevesebbet (pl. csernozjom többet tud, mint a homoktalajok), illetve a talaj-növény kölcsönhatásban beszélni kell a „holt vízről” is (azaz a talajban lévő nedvességnek egy része nem hozzáférhető a növények számára). Hiába van nedvesség a talajban, a növény mégis „szomjazik”. A kísérletben a korábbi tudományos eredmények és a 2017-es előkísérletek alapján úgy határoztuk meg, hogy 70%-os (jó vízellátottság) és 30%-os (szárazságstressz) vízkapacitásnál neveljük a növényeket, ezt úgy biztosítottuk, hogy kétnaponta öntöztük a cserepeket, pótoltuk az elpárolgó és a növények által felvett vizet. A kísérlet végén a hathetes növények magasságát, friss és száraztömegét mértük meg, illetve folyamatosan feljegyeztük a felhasznált öntözővíz mennyiségét. Ezeknek az adatoknak a segítségével ki tudtuk számolni a növények vízhasznosítását. Ez az érték megmutatja, hogy egy liter víz felhasználásával a növény hány gramm biomasszát képes létrehozni, ennek mértékegysége: gramm/liter.

Az 1. grafikonon láthatóak a kukoricahibridek vízhasznosítási értékei a 2018-as eredmények alapján. Elmondható, hogy ha nem is túl nagy, de mérhető különbségek vannak a fajták vízhasznosító képességei között, illetve a különböző talajokon nevelt növények vízhasznosításában is különbségeket találtunk.

Azt, hogy az eltérő talajok esetén fellépő különbségek hátterében pontosan mi áll, még vizsgáljuk. Elképzelhető, hogy a talajok holtvízmennyisége vagy az eltérő ásványianyag- tápanyagtartalom is jelentős hatással van a biomassza-termelésre. De a jelenlegi kísérleteinknek nem is célja, hogy erre pontos választ adjunk, hanem inkább a különböző fajták szelekcióját segítsük, azaz meg tudjuk mondani, hogy az adott talajtípuson mely hibridek vízhasznosítása a legjobb, bármi is álljon ennek hátterében. Egy későbbi feladat, hogy ennek hátteréhez, okaihoz közelebb kerüljünk


1. grafikon. Kukoricanövények vízhasznosítási értékei a 2018. évi őszi kísérletekben

A szelekciós folyamat során kiválasztjuk azokat a növényeket, melyek a legjobb teljesítményre képesek, de hogy az adott növény/populáció hogy éri el a nemesítő által kitűzött célt, az különböző lehet. A kukorica esetében a szárazságtűrésnek is több stratégiája lehet, például nagyobb, erőteljesebb gyökérzet vagy a párologtatás csökkentése, vagy éppen olyan anyagokat termelése a sejteken belül, melyek segítik a túlélést az aszályos időszakban. 2018-ban a GKT3383, GKT4422 és GKT4460 szemes hibrideket és a GK Lehel és GK Silostar szilázstermelésre nemesített hibrideket vizsgáltuk. Érdemes megfigyelni a GKT3383 és a GK Silostar eredményeit az erősen kötött, rosszabb minőségű talaj esetében: mindkét hibrid jó értékeket mutatott öntözött körülmények között, bár az is látszik, hogy a rossz talajon alig mutattak jobb értékeket a hibridek átlagosan, mint a jó talajban szárazságstressz esetén. A silóhibridek közül a GK Lehel mutatta a legjobb eredményeket vízhiány esetében mindkét talajtípusban. Ez a hibrid 2020-ban állami elismerést is kapott, mert a fajtaminősítő kísérletekben az ország több pontján is nagyobb termést produkált, mint a standard hibridek, így tovább erősíti a GK kukoricaportfólióját. Napraforgó-nemesítésünk legújabb hibridje, a GK Millia is jó eredményeket mutatott mind az üvegházi, mind pedig a szántóföldi kísérletekben is. Ezekben az esetekben az üvegházi és szántóföldi kísérletek azonos irányba mutattak, de sajnos ez nem mindig törvényszerű.

Mindenesetre az eddigi adatokat és kutatási tapasztalatokat felhasználva folytatjuk kutatómunkánkat, melynek végső nyertesei a gazdák. Fontos kiemelni, hogy mindezt Magyarországon, magyar kutatók, hazánkban előállított alapanyagokkal végzik, az itt előállított fajták valóban a Pannon régió genetikai kincsei, amint arra pályázatunk címe is utal.

SZERZŐ: DR. NAGY ZOLTÁN, DR. BÓNA LAJOS

genetika GK kísérlet kukorica nedvesség pályázat PANNON BREEDING Pannon régió stresszfaktor szárazságstressz szelekciós folyamat talaj üvegházi vízellátottság