A szőlőültetvények talajának mikrobiális tulajdonságai és a borrégiók speciális egyedi jellegei

Mottó: Vissza a gyökerekhez! Biológia nélkül a talaj „csak” geológia. Építsd az életet ahhoz, hogy „termő” talajod legyen!

A talajok fizikai-kémiai összetételének és az azokon kialakult talajbiológiai tulajdonságoknak a fontosságát leginkább a szőlőültetvényeknél és a szőlőből készült boroknál érthetjük meg. A speciális és egyedi jellegek, a „terroir”-ok beazonosítása az egyes borrégiókra vonatkoztatva világszerte folyik. Az erre vonatkozó ismeretekről és a vizsgálatok módszeréről, eredményéről adunk hírt a szakdolgozat bevezetőjeként.

Egyedi illat- és ízvilág

A francia eredetű terroir (ejtsd: terroár) szó fogalma a prémium borokkal kapcsolatosan és az egyedi, csak egy adott régióra jellemző, önálló és jól beazonosítható termőhelyekkel, tájegységekkel összefüggésben terjedt el az egész világon. A borok nyelvén a terroir azt az egyedi illat- és ízvilágot jelenti, amely az adott talaj, a különleges mikroklíma, a szőlőfajta, a sorok fekvése, művelése, nem utolsósorban pedig a társadalmi hagyományok és a különleges borkészítési módok megismételhetetlen találkozásából kerekedik ki. Nem véletlen, hogy ezeket az egyedi termőhelyeket a bortermelő országok jogi szabályozással próbálják pontosan meghatározni és védeni, például eredetmegjelölésekkel is. Ebből például csak Kaliforniában 139- vagy Spanyolországban 90-féle is létezik. Hazánkban öt borrégió 29 terroir jellegű termőhelyét tartjuk számon (Bisztray et al., 2015: Wine terroirs… in Hungary, SzIE-jegyzet).

A besorolási/osztályozási rendszer támogatása kiemelkedő fontosságú a termelők, a forgalmazók, a kiskereskedők és a fogyasztók számára is. Az egyik fontos cél ezért a borterroir tudományos alapjainak a megteremtése, amely több dimenzióra támaszkodik; figyelembe veszi a helyi talaj-környezettani (edafikus), éghajlati, emberi és az egyéb biotikus (pl. borminőségre vonatkozó mikrobiológiai) tényezőket is. Ezek egyenként és együttesen is hozzájárulnak a borok minőségének és tulajdonságainak létrehozásához, a helyi egyedi jelleg megteremtéséhez. A terroir szó talajt jelent, ahol kulcsfontosságú tényező a sajátos talaj-mikrobiológiai faji sokféleség (biodiverzitás), ami függhet a szőlőültetvény fekvéséhez kapcsolódó (mikro)organizmusoktól, a biogeográfiai, élőhelyi mintázatoktól, amelyek a szőlő minőségére és a borkészítésre is hatással vannak.

A borászati környezetben végzett elsődleges tanulmányok, amelyek a terroir beazonosítására irányultak, napjainkban a korszerű genetikai vizsgálatokkal bővülnek. Ezek egyike a nagy áteresztőképességű szekvenálás (high-throughput sequencing, HTS), amely módszer képes feltárni a mikrobiális társulásokat és azok összetételének változásait az egyes régiók függvényében, illetve a szőlőnövény életciklusa vagy a borkészítés során is. A vizsgálatok során hasonló mintázatokat is kimutattak, de különbségeket is sikerült találni a talajjellegzetességek között. Mind a szőlő és a környezete, mind a talaj esetében fontos törekedni ezek megőrzésére.

1. ábra. A szőlő élete során (csemete, életerős és öreg tő) előforduló leggyakoribb mikroorganizmusok funkcionális csoportjai, a patogének (piros), a növényvédelmet biztosító antagonisták (kék), a növekedésserkentők (zöld) és a borkészítésnél előfordulók (lilás), illetve ezek ökológiai interakciói és mikrobiális hatásaik. Bővebb információ a szövegben (forrás: Fournier et al., 2022, https://doi.org/10.1016/bs.aecr.2022.09.001)

A szőlő és a bor mikroorganizmusai

A szőlőnövényt egész élete során jellegzetes mikroorganizmusok kísérik, kezdve a fiatal növénytől az öregedő tőkéig. A gyökérrendszerben (rhizoszférában) vannak azonos, mindvégig jelenlevő, de eltérő, csak az adott életszakaszra jellemző mikrobafajok. A talaj eredeti, bennszülött mikrobiológiai állapota hatással van a borban megjelenő és a borkészítésre hatással levő organizmusokra is.

Az 1. ábra ezeket mutatja be, és csoportosítja azokat a funkcionális csoportokat, ökológiai hatásokat (fekete nyíl) és mikrobiális befolyást (sárga nyilak), amelyek hatást fejtenek ki a szőlő élete során. Ezen a leggyakoribb gombák (F), baktériumok (B), az oomiceták (O) és a vírusok előfordulása látható, illetve egyes csoportjaik, az ecetsav-baktériumok (AAB) és szőlővírusok (GFLV és GLRV). Az ábra különböző színekkel jelöli a potenciális kórokozókat, azok ellenlábas antagonistáit, a jótékony hatású növekedésserkentőket és a borkészítésnél igen gyakori élesztőgombákat.

A leggyakoribb baktériumok: Agrococcus baldri, Allorhizobium vitis, Aureobasidium pullulans, Bacillus subtilis, Botrytis cinerea, Burkholderia phytofirmans, Candidatus phytoplasma, Erysiphe necator, Eutypa lata, Ilyonectria liriodendri, Neofusicoccum parvum, Oenococcus oeni, Pantoea agglomerans, Phyllosticta ampelicida, Plasmopara viticola, Pseudomonas fluorescens, Pythium oligandrum, Rhizophagus irregularis, Saccharomyces cerevisiae, Xylellafastidiosa. A felsoroltak között számos olyan van, amelyet irányított baktériumoltásokkal használnak fel a szőlőtermesztés és a borkészítés során. A számos lehetséges genusz és fajok közül azonban megállapítható, hogy az eddigiek során csak a töredékük került ipari, kereskedelmi felhasználásra, pedig a szőlő növényvédelme során is lehetnek kiemelten lehetséges javaslatok.

A talajok mikrobiális közösségeinek globális összehasonlítása

Egy korábbi tanulmányban globális vizsgálatokat végeztek a szőlőültetvények talajának mikrobiális közösségeiről. Több mint 200 szőlőültetvény talajmintáit elemezték négy különböző kontinensről. Ebben a munkában egy-egy terroir genetikai vizsgálatokkal meghatározható összes mikrobiális összetételének (mikrobiom térképének) a létrehozását tűzték ki célul, amely globális szinten ábrázolja majd az egyes helyekre jellemző biogeográfiai mintázatokat a régiók talajában. A tanulmány a szőlőültetvények mikrobaközösségeit írja le és elemzi világszerte, valamint kapcsolatokat keres több hatótényező között. Ennek a globális kutatásnak mutatjuk be bizonyos eredményeit Gobbi és munkatársai 2022-es cikke alapján (Commun. Biology, 5: 241).

A szőlőültetvények globális diverzitása és a talajok rendszertani összetétele

A biológiai sokféleség vizsgálata jellemezheti egy-egy termőhely azonosságát és különbözőségeit is. Ehhez az úgynevezett populációgenetikai vizsgálatokban leginkább a Shannonféle diverzitási indexet használják. A diverzitást össze lehet hasonlítani az egyes génektől kezdve a faji közösségeken (populációkon) át a fajokig, az adott élőhelyeket (ökoszisztémákat) is beleértve. A kutatásban a diverzitást a prokarióta baktériumokra (H’p) és a mikroszkopikus gombákra (H’f) vonatkozóan is megvizsgálták és ábrázolták is globálisan (2. ábra).

2. ábra. A vizsgálat lefedettsége a szőlőtermesztés hőmérsékleti, izotermikus vonalaival jelölve, n: mintaszám; Tmax: átlaghőmérséklet maximuma; Prec: a csapadék mennyisége a mintavétel előtti két hétben; prokarióta baktériumok (H’p) és mikroszkopikus gombák (H’f) diverzitása (forrás: Gobbi et al. 2022, Commun. Biology 5, 241)

A Shannon-indexek közül a baktériumok (H’p) száma és sokfélesége a 7,2-től (Németország) a 9,9-ig (Magyarország, Horvátország, Argentína), a mikroszkopikus gombáké (H’f) pedig 4,1-től (Magyarország, Argentína) egészen 6,7-ig (USA) terjedt. Az értékek korrelációs vizsgálatakor a gombaközösségek diverzitása pozitív összefüggést mutatott a rövid és a hosszabb időszakok átlaghőmérsékletével, valamint a rövid idejű csapadék mennyiségével. Különösen kiemelendő, hogy a diverzitás a gombákra vonatkoztatva összefüggött a vizsgálatokat megelőző csapadék mennyiségével. A mintavételek előtti esőzések befolyásolták a gombafajok sporulációját, ami megnöveli azok mennyiségét és diverzitását is.

szőlő — *A diverzitás a gombákra vonatkoztatva összefüggött a vizsgálatokat megelőzőcsapadék mennyiségével*

Az eredmények szerint 45 prokarióta baktériumfajt sikerült taxonómiailag beazonosítani a mintákból, ezek közül pedig 12 faj fordult elő legalább 1%-os gyakorisággal (abundanciával) a vizsgált 13 országban (3. ábra). A legnagyobb mértékű arányt a Proteobacteria törzs fajainak a 18,8% (Portugália) és 32,5% (Argentína) közötti értékei mutatták. Az Actinobacteria törzsben található, ismert, jó szervesanyaglebontó sugárgombafajok fordultak elő a második legnagyobb mértékben. Ezeket követték az anaerob lebontási útvonalat képviselő Acidobacteria fajok számos országban. További törzsek is nagy mértékben jelen voltak a mintákban, úgymint a Planctomycetes, Bacteroidetes és a Chloroflexi fajok, több mint 10%-os aránnyal.

A Verrucomicrobia, Firmicutes és Gemmatimonadetes törzsek képviselői mintegy 5% feletti abundanciát értek el. A verrumikrobák általában mindegyik művelt talajban megjelennek, de mivel nem kitenyészthetők, így jelenlétükre csak a genetikai vizsgálatok során derült fény. Szerepüket a talajnövény rendszerben és kapcsolatukat a talajműveléssel napjainkban intenzíven kutatják.

3. ábra. Szőlőtermő területek talajának mikrobiális közösségei: a) prokarióta baktériumok (balra) és gombák (jobbra) különböző nemzetségei és előfordulása kontinensek szintjén; b) a leggyakoribb 25 osztály előfordulása és elterjedtségi térképe (forrás: Gobbi et al. 2022, Commun. Biol. 5, 241.)

Szervesanyag-bontók

A gombák vizsgálatánál a Solicocozyma (szin. Cryptococcus) fajai a 13 vizsgált ország közül 8-nál érték el az 1% feletti gyakoriságot, de több országban elérhették a talajmintákban a 13,4 és a 39,3% közötti értékeket is. Ezek a fajok a leginkább toleránsak a szőlőművelés során felhasznált fungicidekkel szemben, ami alátámasztja a nagyobb dominanciájukat. Ezzel szemben egyes helyeken és országokban a Fusarium és a Cladosporium fajok voltak a leggyakoribbak, illetve legszámosabbak még a Morteriella és az Alternaria nemzetségek fajai is. A legtöbb nemzetség fajai főként a szerves anyagok lebontásában játszanak szerepet, ami a mikroszkopikus gombák szerepét és a szerves anyagok jelentőségét hangsúlyozza a talajok működőképességében. A teljes fajlistát figyelembe véve a baktériumok között a Nitrososphaera (Archaea), Rhodoplanes, Kaistobacter, Bacillus és Streptomyces osztályokat kell említeni. Ezek a mikroorganizmusok szintén nagy szerepet játszanak a nitrogénkörforgásban, a szénmegkötésben és a szervesanyag-lebontás különböző szintjeiben. Egyes fajoknál a konvencionális és az ökogazdálkodás közötti különbségek is megfigyelhetők voltak a diverzitásban, ami a talajok nagyobb szervesanyag-tartalmával és a kevesebb peszticid használatával függ össze.

A 3. ábrán látható a különböző gombafajok és prokarióta baktériumok előfordulása és összesített gyakorisága a vizsgált földrészeken.

Mit tanulhatunk ebből, és hogyan segítenek a talajbiológiai vizsgálatok?

A tanulmány a szőlőültetvények talajait földrajzi elhelyezkedésük szerint (biogeográfiai szinten) vizsgálta, keresve a talajok közötti mikrobiológiai azonosságokat és különbségeket. Ezzel elősegítette a célzott kutatásokat egy globális, a szőlőültetvényeket ilyen szempontból értékelő, vizsgáló munka során. Megállapítható, hogy a prokarióta baktériumok sokkal nagyobb sokféleséget, biodiverzitást mutatnak, mint ugyanazon talajokban a gombaközösségek. Egy-egy adott országon belül az egymáshoz közel eső szőlőterületek nagyobb hasonlóságot mutattak, mint a távolabbi ültetvények. Ez a tény azt sugallja, hogy a regionális hatásoknak igen nagy szerepük van a mikrobiális összetétel kialakulásában és fennmaradásában, ami összecseng a talajok kialakulásával és fizikai-kémiai tulajdonságainak az alapvető jellegében a talajbióta működésénél.

*A regionális hatásoknak igen nagy szerepük van a mikrobiális összetétel kialakulásában*

Mivel a mikrobiális terroir a jelek szerint számos különböző tényezővel áll összefüggésben, úgymint a földrajzi fekvés, az éghajlat, a talaj jellemzői és a szőlőültetvények művelésmódja stb., így számos lehetséges befolyásoló hatást még értékelni szükséges. Már az alapösszetételek is kimutatták a lebontóképes talaj-mikroorganizmusokra figyelés mellett a növényvédelemben is szerepet játszók (pl. a sugárgombák, a növénynövekedés-serkentő PGPR-szervezetek és az antagonista gombák, baktériumok) kiemelt jelentőségét.

Tudunk tehát fókuszálni az ilyen teljes közösségre ható és meglehetősen költséges teszteléseken kívül vagy mellett a lényegesen olcsóbb kitenyészthető vizsgálatokkal kimutatható baktériumokra, gombákra. Vizsgálhatók pl. a vaskelátképző Pseudomonas baktériumok, az antagonista tulajdonságú és erős lebontóképességű Actynomyceta vagy Trichoderma fajok, de a foszforfelvételt segíteni képes spóraképző baktériumok (Bacillusok) vagy a biológiai nitrogénkötésre képes szimbionták is. Ezekkel a laboratóriumi vizsgálatokkal és szakértelemmel tudunk az azonosságok mellett az egyedi jellegekre is figyelemmel lenni ahhoz, hogy a gyakorlat számára a működőképes talaj(mikro)biológiai kezeléseket megalapozzuk.

*A laboratóriumi vizsgálatokkal és szakértelemmel tudunk az egyedi jellegekre is figyelemmel lenni*

Az elvégzett növényvédelmi célú mikrobiális kezelés hatását mutatja be a cikksorozat következő, 16-dik és az adott szakdolgozat második része. További információk és vizsgálatok a [email protected] címen kérhetők. A cikksorozatban bemutatott szakdolgozatok a hetedik éve, a MATE Környezettudományi Intézetének Agrár-környezettani Tanszékén folyó Biológiai talajerő-gazdálkodó szakirányú továbbképzés során készültek, amiről és a jelentkezés feltételeiről a uni-mate.hu/képzés linken tájékozódhatnak.