Világszerte óriási probléma a növekvő sós-szikes területek mezőgazdasági hasznosítása. A felhasználható növényfajok köre ugyanis korlátozott, gazdaságosságuk kérdéses.
Az egyik legígéretesebb faj az óriás olasznád (Arundo donax), amely rendkívül toleráns a termőhelyre: pl. belvizes vagy száraz helyeken, továbbá kötött vagy homokos és savas vagy lúgos kémhatású talajokon egyaránt jól megél. Kutatások bizonyítják, hogy az Arundo a termőterületi adottságokon túl a szermaradványokra, nehézfémekre sem érzékeny, sőt, azok felvételére (fitoremediáció) is kiválóan alkalmas.
Az Arundo ezenfelül jelentős biomasszát előállító évelő növény, amely széles körben felhasználható, nemcsak mint energianövény (biomassza-erőművek, második generációs cellulóz alapú bioetanol, biogáz alapanyaga), de egyéb ipari alkalmazása is ismert a bútoriparban, a papírgyártásban és a vegyiparban (pl. műselyem). Végül, de nem utolsósorban kiváló minőségű takarmány készíthető belőle a kérődzők számára.
A Törökszentmiklósi Mezőgazdasági Zrt. által koordinált Pannon Breeding program (GINOP 2.2.1-152017-00042) keretében célunk olyan Arundo-növényvonalak előállítása, amelyek fokozott só- és sziktűréssel rendelkeznek, és nagyüzemi szinten alkalmazhatóak az intenzív növénytermesztésre alkalmatlan területek hasznosítására, továbbá a talaj fokozatos javítását is eredményezik.
Az új vonalak előállítását a rendelkezésünkre álló, szabadalmaztatott in vitro szövettenyésztésen alapuló technológiával végezzük, amely tömeges termelésre is eredményesnek bizonyult. Az előállított új vonalakat az in vitro, biokémiai és fiziológiai tesztek mellett szabadföldi kísérletekben is jellemezzük.
Hogyan állítható elő sótűrő Arundo in vitro szelekció és szántóföldi tesztek kombinálásával? Az Arundo kutatása már több évtizede folyik, így jelentős tapasztalat és ismeretanyag gyűlt össze. Rendelkezésre áll egy módszertan, amely alkalmas azArundo tartós in vitrotenyésztésére, így speciális növényvonalak szelekciójára is különböző környezeti stressztényezőkkel szemben. Az Arundót már sikeresen alkalmazták pl. szermaradványok, toxikus, halogénezett aromás vegyületek stb. jelenlétének csökkentésére, ebből kiindulva kezdtük el a só- és sziktűrő palánták kutatását.
Arundo-ültetvény Szarvason (balra), in vitro szelektált Arundo-növények (jobbra)
Az Arundo gyökérzete a sót nemcsak kizárja, hanem egy részét fel is veszi, ami a sejtek speciális üregeiben, a vakuólumokban raktározódik. Az évenként ismétlődő betakarítás következtében ilyen módon a talaj sótartalma folyamatosan csökkenhet. Az Arundoültetvények talajjavító hatása révén egyes sós területek egy idő múlva más, jobb minőségű talajt igénylő növények termesztésére is alkalmassá válhatnak. A sós-szikes talajok széles körű előfordulása miatt azok új Arundo-vonalakkal történő betelepítése hosszú távon jelentős szántóterület gazdaságos termelésbe vonását eredményezheti.
A kutatás első lépéseként a világ számos pontjáról begyűjtöttük a fellelhető Arundo-ökotípusokat, amelyeket ezután speciális in vitro technológiánk segítségével felszaporítottunk, majd szántóföldi összehasonlításhoz telepítettünk. Ezek az ültetvények Szarvason és Karcagon találhatóak, ahol a táblákon végzett talajvizsgálatok alapján mindkét esetben sós-szikes talajokról beszélhetünk.
A következő lépés a hazai sós-szikes talajmintavételek eredményeinek elemzése volt. A feldolgozott adatokat megismerve törekedtünk lemodellezni az ilyen típusú talajok sóösszetételét és pH-értékét: ennek felhasználásával kikísérleteztük az in vitro szelekcióhoz szükséges steril tápoldatokat. Ez azonban közel sem volt annyira egyszerű, mint így leírva, mert a sós-szikes talajokra jellemző magas pH-értékeken az oldatban lévő alap- és hozzáadott sók kicsapódnak. Ennek kiküszöbölése érdekében számos kezelést és variációt próbáltunk ki, amíg összeállt a működőképes recept, amely tartalmazta az emelt mennyiségű nátrium-kloridot (konyhasó) és -karbonátot (szóda).
A korábban telepített szántóföldi ültetvények eközben szépen fejlődtek, és értékes adatokat szolgáltatnak számunkra. A területeken kezdetben sóval nem kezelt Arundo-növények lettek telepítve, mivel arra voltunk kíváncsiak, hogy melyek az eredendően leginkább stressztűrő ökotípusok.
A legígéretesebb ökotípusokat kiválasztva ezután megkezdtük az in vitro szelekciós kísérleteket. Ennek során az eleve is ellenállóbb ökotípusokat kezeltük további sók hozzáadásával, amit a magas pH-érték folyamatos megtartása érdekében hetente ismételtünk. Ahogy várható volt, minél tovább voltak erősen sós és/vagy szódás tápközegben, általában annál rosszabbul fejlődtek a hajtások. Ez kifejezetten jellemző volt a legszélsőségesebb, kombinált sós-szódás tápoldat-variáció esetében. A túlélő és legfejlettebb hajtásokat – akklimatizációt követően –szintén kitelepítettük a tesztültetvényekre, ahol figyelemmel kísérjük fejlődésüket.
Tudjuk, hogy a fotoszintézis révén a fény elengedhetetlen a növények fennmaradásához. Az in vitro szaporított növényeknél viszont a mesterséges megvilágítás kap fontos szerepet, mert esetükben nem támaszkodhatunk csupán a természetes fényre. Az ideális fényösszetétellel nagymértékben befolyásolhatók a növény minőségi tulajdonságai és stressztűrő képessége. Az Arundo-kutatás során, a világítástechnika oldaláról megközelítve speciális, szabályozható színkép-összetételű LED-csövek segítségével lehet tovább fokozni a növények stressztűrő képességét.
Az említett Pannon Breeding kutatási program keretében beszereztünk egy az Arundo igényeire adaptálható LED-fénytechnikai rendszert. Ennek révén lehetőségünk nyílik számos paramétert (pl. színkép és fényintenzitás) szabályozni, és ezek egymáshoz viszonyított arányait finomítani.
A megfelelő spektrum és fényintenzitás alkalmazása elősegíti olyan palánták nevelését, amelyek várakozásunk szerint gyorsabban és jobban adaptálódnak a sós-szikes szabadföldi termesztéshez. Általánosan elmondható, hogy az emelkedett aszkorbát-, kálium-, klorofill-, karotinoidszint és az erős gyökérzet, valamint vastag levelek mind a sóstressz káros hatásait hivatottak késleltetni a növényeknél. Célzottan ezeket a paramétereket a megvilágítás kontrollálásával befolyásolhatjuk, és fenntartható módon, vegyszeres kezeléseket mellőzve edzhetjük a növényeket. A mesterséges megvilágításnak nemcsak a szaporítóanyag-előállításban van jelentős szerepe, hanem a sós-szikes talajokra jobban adaptálódott ökotípusok előállításának időigényét is nagymértékben csökkentheti.
A vizsgált fénybeállítások között szerepel olyan, amely kifejezetten arra alkalmas, hogy a növény lassabban fejlődjön, és így erőteljesebb hajtásokat hozzon. Továbbá van olyan is, amelytől inkább gyorsabb hosszanti növekedést várhatunk. Előbbit az Arundo esetében magas arányú kék fény segítségével, utóbbit pedig a vörös vagy távoli vörös színek arányának emelésével érhetjük el. Ezenkívül jelentősége van még a zöld és fehér fénynek is. A zöld fényt önmagában a növény nem képes hasznosítani, viszont a jobb munkakörnyezet biztosítása révén hasznos az embernek, és kiegészítőként alkalmazva kiegyensúlyozottabb spektrumot biztosít a növény számára. A színek megválasztásán túlmenően az egyik legfontosabb feladat ezek egymáshoz viszonyított arányainak finomhangolása, a növény fejlődési állapotához igazítva. A beállítás során a színképek megfelelő összeállítása mellett elengedhetetlen a fényintenzitás helyes megválasztása is. Egyazon színkombináció más eredményt hoz, ha a fény erőssége eltérő. A hajtások számára kedvező fényerősség skálája 150-300 μmol között mozog, ebből is látszik, hogy rengeteg kombinációt lehet tesztelni már egyetlen fejlődési fázishoz kapcsolódóan is. Ezenfelül az in vitro tenyésztésben is fontos a nappali és éjszakai megvilágítási ciklusok fenntartása. A fénytechnikában tehát számos lehetőség rejlik, amelyek kiaknázásával különböző igényekhez lehet igazítani a növények fejlődését.
Szabályozható LED-fénytechnikai rendszer (balra), Arundo-növények LED alatt (jobbra)
Összegzés
Sokrétű felhasználhatóságát figyelembe véve, az Arundo már önmagában is ígéretes növényfaj. További fejlesztésekkel azonban növelhető a termesztése főleg marginális területeken, bevonva ezzel a mezőgazdaságban eddig nem vagy alig hasznosított régiókat is. Ugyanakkor, bár ebben az esetben kifejezetten a sótűrés állt a középpontban, a kifejlesztett technológiánkkal akár más éghajlathoz alkalmazkodott ökotípusokból (pl. szubtrópusi, trópusi, mediterrán) is létrehozhatóak új vonalak. Ezzel a megközelítéssel számos kihasználatlan és egyben szélsőséges hazai és külföldi területen is haladást lehet elérni.
Mindez azonban csak egy rész azoknak a lehetőségeknek a tárházából, amelyeket az Arundo még a jövőben tartogat számunkra.
SZERZŐ: TÓTH-SZABÓ MELINDA, BEDŐHÁZI AMANDA, PÁL TÍMEA (ARUNDO BIOENERGY GYÁRTÓ KFT., BUDAPEST)
