A sikeres növénytermesztés egyik alappillére a növényvédelmi tevékenység. A károsítók (a kártevők, a kórokozók és a gyomnövények) jelentősen csökkenthetik a termés mennyiségét. A stressztényezők között megkülönböztetünk abiotikus és biotikus stresszfaktorokat. Az abiotikus stressztényezők közül az extrém hőmérséklet, a szárazság, az aszály, a fagykár, a savas és lúgos talaj-pH, a sóstressz, a nehézfémstressz, a szél és a talajerózió nehezíti a sikeres növénytermesztést.
Az abiotikus faktorok szoros kapcsolatban vannak a napjainkat érintő klímaváltozással, a globális felmelegedéssel is. A 2022-es év rendkívül kedvezőtlen volt, a magas hőmérséklet és az aszály országszerte jelentősen csökkentette a tavaszi és őszi vetésű kultúrnövények termésmennyiségét. A tavaszi vetésű kultúrnövények (kukorica, napraforgó) intenzív vegetációs fejlődése a nyári hónapokban történik, így a csapadékhiány és a magas hőmérséklet jelentősen leredukálja a termésmennyiséget, mivel a kultúrnövény számára kedvezőtlen környezeti körülményeket teremt. A termésmennyiség szempontjából nagyon fontos a kultúrnövények megfelelő klorofilltartalma, ami nélkülözhetetlen szerepet játszik a fotoszintézisben.
A fotoszintézis folyamata és fontossága
A fotoszintézis egy olyan növényélettani folyamat a kloroplasztiszban, amelynek során a növények a fényenergiát felhasználva szervetlen anyagból szerves anyagot állítanak elő, majd azt lebontva felhasználják növekedésükhöz és fejlődésükhöz. A fotoszintézis során képződő energia az ATP és a NADPH2 bontásából származik. A szerves anyagok előállítása a levélben, a raktározása pedig a szárban, gyökerekben és a termésben történik. A klorofillmolekulák (klorofill-a, klorofill-b) porfinvázas, magnéziumtartalmú és viaszállományú szerves vegyületek, nélkülözhetetlen elemei az előbb említett folyamatnak, és rendkívül érzékenyek bármilyen külső stressz okozta folyamatokra. A különböző abiotikus stresszfaktorok gátolják a fotoszintézishez kapcsolódó enzimek és a membránhoz kapcsolódó elektronhordozók, valamint a II. fotokémiai rendszer aktivitását, emiatt csökkenni fog a fotoszintézis sebessége. A biotikus stressztényezők hatása a levélfelület károsodásában mutatkozik meg.
A kórfolyamat (patogenezis) következtében kialakuló tünetek, például klorózis, nekrózis, antociánosodás, barnulás, foltosodás hatására csökken a levelek asszimilációs felülete. Különböző kutatások kimutatták, hogy kevesebb lesz a klorofilltartalom a patogenezis korai szakaszában. Ennek oka a hirtelen fellépő hiperszenzitív (HR-) reakció, amelynek során a gazdanövény reagál a kórokozó behatolására, és különböző önvédelmi reakciókat aktivál. Az egyik ilyen reakció elszeparálja a növényi szerven a kórokozó behatolását, és elhal a károsított növényi rész. Ennek következtében a zöld felület elpusztul, a klorofillmolekulák degradálódnak, ezért a kultúrnövény kevesebb fényt tud majd elnyelni, így a fotoszintézis nem lesz hatékony. Ezenfelül a klorofilltartalom csökkenésének az oka a kórokozók által kiváltott gátló hatás a Mg-kataláz és a fitoén-deszaturáz enzimekre, amelyek a klorofillok bioszintézisért felelősek. A kórokozók életmódja szintén befolyásolhatja a klorofilltartalmat. Az endoparaziták a gazdanövényben károsítanak, a kórfolyamat sokszor tünetek megjelenése nélkül megy végbe, ami miatt nem csökken a fotoszintetikus pigmentek mennyisége. Az exoparaziták a gazdanövény részein gombatelepeket, színváltozásokat hoznak létre, ezáltal csökken a zöld felület.
A golyvásüszögről (Ustilago maydis DC. Corda)
A golyvásüszög a kukorica egyik fontos betegsége, amely minden évben megtámadja. A diploid (kétmagvú, 2n) teliospórák (áttelelő spórák) a betakarítás után a felnyíló üszögdaganatokból az őszi talajműveléssel a talajba kerülnek. Ezután megindul a csírázás, ahol kialakul a termőtest (bazídium), majd a számfelező (meizós) és számtartó (mitózis) osztódást követően létrejönnek az egymagvú (n) bazídiospórák. Az egymagvú bazidiospórák között bekövetkezik a sejtfalegyesülés, ami után két sejtmagot tartalmazó dykariotikus hifa (gombafonál) jön létre. A kórokozó a szívóhifa (apresszórium) segítségével a – mechanikai, károsítók általi – sérüléseken keresztül megfertőzi a kukoricát. A fertőzést követően a kórokozó hifái a sejten belül fejlődnek, azonban a sejtfal érintetlen marad. A daganatok a képződő óriássejtek miatt jönnek létre. Ekkor keletkeznek a teliospórák és ezzel fejeződik be a golyvásüszög életciklusa. A golyvásüszög bármelyik növényi szervet megfertőzheti. A kórokozó a növényi szövetek sérülése után az aktívan növekvő sejteket támadja meg. A csőfertőzés okoz gazdasági kárt, amelynek mértéke meghaladhatja a 40–50%-os terméskiesést is. A csőfertőzés után üszögdaganatok képződnek, amelyek kezdetben fehérek, szürkék, majd a növény érésével együtt a spórák is megérnek, emiatt fekete színűek lesznek. Ennek oka, hogy a burok megreped és a spórák könnyebben, hamarabb kiszáradnak. A daganatokban található szürkés, fehér színű anyagok a kukorica maradványai, amelyet a kórokozó enzimek segítségével bont le a fertőzéssorán. A zöld növényi részeken színváltozások (klorózis, nekrózis) hívják fel a figyelmet a golyvásüszög-fertőzésre, ezek erőteljesen csökkentik a klorofilltartalmat (1. kép).
A levélereken daganatkinövések is megfigyelhetőek, amelyek a 20–30 cm hosszúságot is elérhetik. A száron és a címeren szintén lehetnek daganatszerű kinövések. A virágzat a fertőzés után szintén elgolyvásodhat, és az egész virágzatot belepik a keletkezett golyvásüszög-daganatok (2. kép).
Védekezési lehetőségek a golyvásüszög ellen
A védekezés ez ellen a gomba ellen egy rendkívül bonyolult feladat. Fungicidekkel (gombaölő szerekkel) közvetlenül védekezni nem lehet a kórokozó ellen. Közvetett védekezési lehetőség a szármaradványok talajba forgatása, a sebzések elkerülése, amibe beletartozik az inkszeticides (rovarölő szeres) kezelés, mivel a kártevők károsítása után a kórokozó be tud hatolni a gazdanövénybe. A megfelelő tápanyagellátás szintén a védekezés egyik alappillére; a túlzott nitrogéntrágyázás hatására a növényi szövetek fellazulnak, ami szintén segíti a hatékony bejutást. Kutatásaink alapján a citokonin-, a gibberellin- és az auxinhormonokkal csökkenthető a golyvásüszög kártétele a vegetatív szakaszban, azonban a hormonkezeléses módszerek hatékonyságának bizonyításához további vizsgálatok szükségesek.
Kísérletünk a golyvásüszögfertőzés csemegekukoricára gyakorolt hatásáról
A kísérletünkben a fertőzés negatív hatását vizsgáltuk a csemegekukoricahibridek klorofilltartalmára szántóföldi körülmények között. A vizsgált hibrid a Desszert 73 és Noá volt. A növényeket kisparcellákba vetettük, a Debreceni Egyetem Növényvédelmi Intézet bemutatókertjében. A parcellák mérete 3 × 5 (hosszúság × szélesség) méter volt, vetéskor teflutrin hatóanyagú talajfertőtlenítőt szórtunk a sorokba, a vetés után közvetlenül S-metolaklór + terbutilazin hatóanyagú, preemergens gyomirtást végeztünk. A kukorica 3-4 leveles korában nikoszulfuron + rimszulfuron + dikamba hatóanyag-kombinációjú, posztemergens gyomirtást, valamint lambda-cihalotrin hatóanyagú rovarölő szeres kezelést hajtottunk végre. A nyári forróság miatt az öntözés folyamatos volt, naponta 0,5 liter víz/parcella adagokkal. Ennek oka, hogy az egyéb stresszfaktorok hatását kizárjuk, és közvetlenül golyvásüszög-fertőzés tudtuk vizsgálni a klorofilltartalomra. A mesterséges fertőzéshez a fertőzőanyagot csőgolyvából izoláltuk, és laboratóriumi körülmények között állítottuk elő.
A spóraszámot (sporidiumszámot) Bürker-kamrában állítottuk be 2500, 5000 és 10 000 sporidiumszám/ml koncentrációkra. A mesterséges fertőzést speciális oltókészülékkel, a növények 4-5 leveles korában hajtottuk végre, a fertőzőanyagot a 2. és 3. nódusz közötti szárrészbe injektáltuk. A mintavétel a fertőzést követő 7. és 14. napon történt (NAFK). A klorofilltartalom mérésénél vizsgáltuk a fertőzés hatását a relatív klorofilltartalomra, illetve a fotoszintetikus pigmentek mennyiségére. A relatív klorofilltartalmat a növények 4. levelén SPAD-502 Minolta Plus készülékkel mértük. A fotoszintetikus pigmentek (klorofill-a, klorofill-b és karotinoidok) mennyiségét szintén a negyedik levélből határoztuk meg.
50 mg friss növényi mintát 5 ml dimetilformamidot tartalmazó üvegcsében tároltunk, majd 72 óra után spektrofotométeren lemértük és Moran és Porath, illetve Welburn módszereivel kiszámítottuk a fotoszintetikus pigmentek mennyiségét. A kísérlet során a különböző koncentrációjú golyvásüszög-fertőző anyagok hatását vizsgáltuk a klorofilltartalomra. A hipotézisünk az volt, hogy az alacsonyabb koncentrációjú fertőzőanyagot jobban tolerálják a csemegekukorica-hibridek. A relatív klorofilltartalom átfogó képet ad a növények viszonylagos klorofilltartalmáról, mivel egy viszonylagos érték, ezért lemértük a fotoszintetikus pigmentek mennyiségét, amivel teljes képet kaphattunk a kórokozó hatásáról a klorofilltartalomra.
A kezelések a következők voltak: a kontroll, 2500, 5000 és 10 000 sporidumszám/ml. A kontrollnál desztillált vizet injektáltunk a növényekbe. A relatív klorofilltartalmat a golyvásüszög-fertőzés mindkét mintavételi időpontban erőteljesen csökkentette. A Desszert 73 hibridnél 7 NAFK volt a statisztikailag igazolható eltérés a 2500 és a 10 000 sporidiumszám/ml koncentrációjú kezelések között (1. ábra).
A fotoszintetikus pigmentek (klorofill-a, klorofill-b és karotinoidok) mennyiségét szintén csökkentette a golyvásüszög-fertőzés mind a két hibridnél mindkét mintavételi időpontban. A klorofill-a-nál, a Noá hibridnél voltak statisztikailag igazolható különbségek a golyvásüszög-fertőzés 2500 és 10 000 koncentrációi között. A klorofill-b-nél a Desszert 73 hibridnél mindkét, a Noá hibridnél 7 NAFK volt a szignifikáns különbség az előbb említett koncentrációk között. A karotinoidoknál az 5000 és 10 000 sporadiumszám/ml koncentrációjú kezelések statisztikailag igazolhatóan csökkentették a karotinoidtartalmat mindkét hibridnél a második mintavételi időpontban a 2500 sporidiumszám/ml koncentrációjú kezeléshez viszonyítva. A Noá hibridnél a koncentráció növekedésével szignifikánsan csökkent a karotinoidtartalom 7 NAFK-ra (2. ábra).
A kísérletünk eredménye
Bizonyítottuk a golyvásüszög-fertőzés negatív hatását a relatív klorofilltartalomra, illetve a fotoszintetikus pigmentek mennyiségére is, mivel mindegyik koncentrációjú kezelés (2500, 5000 és 10 000 sporidiumszám/ml) szignifikánsan csökkentette az említett paramétereket a kontrollhoz viszonyítva. A csemegekukorica-hibridek nagyon fogékonyak a golyvásüszög-fertőzésre. Kimutattuk továbbá, hogy a koncentrációk között nem mindig volt statisztikailag igazolható különbség a hibridnél, illetve a mintavétel szignifikánsan befolyásolta a koncentrációk közötti differenciát. Természetes körülmények között a képződő spórák száma elérheti a milliós-milliárdos nagyságrendet. A megfelelő agrotechnikai védekezéssel (öntözés, kártevőirtás, mechanikai sebzések elkerülése) a spóraszám leredukálható, mivel a kórokozó fejlődése szempontjából nem lesznek megfelelő környezeti tényezők. A vegetatív korban bekövetkezett golyvásüszög-fertőzés végzetes lehet, mivel a leredukálódott klorofilltartalom miatt a fotoszintézis aktivitása csökkenni fog. A csemegekukorica-hibridek nagyon fogékonyak a golyvásüszög-fertőzésre, emiatt az alacsonyabb koncentrációjú infekció is komoly károkat okozhat a vegetatív szakaszban.
SZERZŐ: SZŐKE LÓRÁNT PHD-HALLGATÓ, DR. TÓTH BRIGITTA EGYETEMI DOCENS • DEBRECENI EGYETEM
