Szántóföldi paradicsom: genetikai újításokkal dolgozik a szakma
A paradicsom a világ egyik legnagyobb mennyiségben termesztett zöldségféléje: globális termése évi ~180 millió tonna, melynek mintegy negyedét ipari feldolgozásra szánt fajták adják. Ez is mutatja, milyen óriási szerepe van a megfelelő fajtakiválasztásnak mind a frisspiaci, mind a feldolgozóipari termesztésben.
Aszántóföldi paradicsomot termesztőknek napjainkban egyszerre kell megfelelniük a piaci elvárásoknak és a termelést fenyegető új kihívásoknak. Az éghajlat változása miatt gyakoribbak a szélsőséges forróságok és aszályok, új kórokozók és kártevők jelennek meg, miközben a feldolgozóipar egyre specifikusabb minőségi követelményeket támaszt az alapanyaggal szemben (pl. magas szárazanyag- és színtartalom, géppel betakarítható fajtatípusok stb.). Mindez fokozottan ráirányítja a figyelmet a genetikailag fejlett fajtákra és azokra a tudományos innovációkra, amelyek lehetővé teszik az új kihívásoknak megfelelő paradicsomfajták gyors kifejlesztését és kiválasztását.
Forradalmi áttörések a paradicsomnemesítés terén
A kutatók mára sokkal pontosabban ismerik, hogy a paradicsom génállományának mely elemei felelnek egy-egy fontos tulajdonságért, és ezek hogyan öröklődnek. Ennek köszönhetően a korábban évtizedekig tartó nemesítési folyamatok felgyorsultak: rövidebb idő alatt, célzottabban lehet új fajtajelölteket előállítani. A legnagyobb vetőmagcégek kínálatában már megjelentek olyan korszerű fajták, amelyek ellenállóak egyes újonnan felbukkanó betegségekkel szemben – például barna paradicsomráncosodás vírus (ToBRFV) rezisztenciával rendelkező hibridek –, ami néhány éve még elképzelhetetlen volt.
Emellett a termesztők igényeit is egyre inkább személyre szabottan, precíziós eszközökkel támogatva lehet a fajtakiválasztás során figyelembe venni. Az alábbiakban áttekintjük a legfontosabb tudományos és technológiai trendeket a szántóföldi paradicsom fajtakiválasztásában, kitérve a betegség- és stressztűrés nemesítésére, az innovációs szelekciós módszerekre (molekuláris markerek, precíziós modellek, génszerkesztés), valamint a feldolgozóipar által diktált fajtaigényekre.
Betegségtűrés és rezisztencianemesítés
A paradicsomtermést világszerte számos kórokozó veszélyezteti, a talajból fertőző gombáktól (Fusarium, Verticillium) a baktériumokon át a vírusokig (pl. mozaikvírusok, bronzfoltosság vírusa) és fonálférgekig. A szabadföldi termesztésben különösen fontosak a komplex rezisztencianemesítési eredmények, hiszen a vegyszeres védekezés sok esetben korlátozottan hatékony vagy gazdaságtalan. Az elmúlt évtizedekben a nemesítők a paradicsom vad rokon fajainak génkészletét is felhasználva rengeteg ellenálló vonalat hoztak létre.
Ma már a gyakorlatban léteznek olyan hibridek, amelyek egyszerre több jelentős betegségnek is ellenállnak (pl. Fusarium– és Verticillium-rezisztencia, illetve bizonyos vírusokkal szembeni tolerancia kombinációja). A molekuláris markerasszisztált szelekció nagyban hozzájárult ehhez a sikerhez – a rezisztenciagének jelenlétét laboratóriumi szinten nyomon lehet követni a nemesítés során, ami felgyorsítja és megkönnyíti a megfelelő genotípusok kiválogatását. Ahogy az amerikai Crop Science Society frappánsan megfogalmazta, a molekuláris markerek használata olyan a nemesítőnek, mintha térképet kapna egy ismeretlen városban való tájékozódáshoz.
A gyakorlatban ez azt jelenti, hogy már a magonc- vagy palántastádiumban meg lehet állapítani, hordozza-e a növény a kívánt rezisztenciagént, így nem kell megvárni a fertőzési kísérletek vagy szántóföldi tesztek időigényes eredményét. Ennek köszönhetően például született már olyan új vonal, amely egyidejűleg hat különböző betegségnek is ellenálló, miközben agronómiai tulajdonságai is megfelelnek a termelők elvárásainak – ezt hagyományos úton rendkívül nehéz lett volna elérni.
A rezisztencianemesítés új kihívása a felgyorsult kórokozó-evolúció és a globális kereskedelem miatt gyorsan terjedő új betegségek megjelenése. Jó példa erre a ToBRFV vírus, amely a 2010-es évek végén bukkant fel, és pár év alatt világméretű problémává vált a paradicsomtermesztésben. Erre reagálva a nemesítőházak rekordidő – néhány év – alatt kifejlesztették az első ToBRFV-rezisztens paradicsomfajtákat. Ezek a fajták genetikai alapon ellenállnak a vírusnak, így jelentősen csökkentik a terméskiesés kockázatát azokban a régiókban, ahol a vírus már megjelent.
Érdemes azonban megjegyezni, hogy egy új rezisztenciagén beépítése olykor járhat nem várt mellékhatásokkal is, például a termés ízének vagy minőségének változásával – a szakemberek szerint célszerű a gyakorlatban is letesztelni az új rezisztens fajtákat ilyen szempontból is. Összességében azonban elmondható, hogy a korszerű rezisztencianemesítés nélkül ma már elképzelhetetlen a versenyképes szántóföldi paradicsomtermesztés, hiszen a betegségekkel szembeni genetikai védelem az egyik alapfeltétele a stabil hozamnak és a fenntarthatóbb növényvédelemnek.
Stressztűrés és alkalmazkodás az éghajlatváltozáshoz
Az abiotikus stresszhatások, mint a hőség, szárazság, talajok sófelhalmozódása vagy tápanyaghiány, ugyancsak komoly terméslimitáló tényezők a szántóföldi paradicsomnál. A klímaváltozás következtében különösen a hő- és szárazságstressz jelent egyre nagyobb kihívást: tartósan magas nyári hőmérsékletek mellett a paradicsom virágzása és terméskötése zavart szenved (a virágpor életképessége romlik), a megkötött bogyók pedig gyakran torzultak, vagy nem érnek be megfelelően.
A szélsőséges forróság továbbá rontja a termés minőségét is, például gátolja a likopin képződését a terméshúsban; 30 °C felett a paradicsom piros színanyagának szintézise lelassul vagy leáll, ami zöldgallérosodáshoz (a termés vállrészének zölden maradásához) vezethet. A nemesítők ezért dolgoznak a magas hőmérsékletet jobban toleráló fajták létrehozásán, amelyeknek a virágzata kevésbé érzékeny a hőstresszre, és képesek nagyobb arányban termést kötni forró nyári napokon is.
Nemzetközi kutatóprogramok – mint például a 2020–24 között zajló EU Horizon 2020 Harnesstom projekt – kifejezetten keresték az ilyen tulajdonságok genetikai hátterét, és több hőtűrő vonást (illetve ezekhez kapcsolódó genetikai markert) sikerült is azonosítaniuk a paradicsomban. Ezek a felfedezések megalapozzák a jövő hőtoleráns paradicsomfajtáit.
Nagy figyelem irányul a szárazságtűrésre és a vízhasznosítás hatékonyságára
A mediterrán térségben és más paradicsomtermesztő vidékeken az öntözővíz korlátozott rendelkezésre állása miatt olyan fajtákra van szükség, amelyek kevesebb vízzel is beérik, vagy jobban viselik az időszakos vízhiányt. A szárazságtűrés egy rendkívül összetett tulajdonság, amely számos élettani és genetikai mechanizmus együttes hatásán alapul. Egy friss, 2023-as szakirodalmi áttekintés rámutatott, hogy a paradicsom szárazságtűrésében több száz gén és fehérje vesz részt: bizonyos ozmotinok, dehidrin fehérjék, akvapórin vízcsatornák és MAP-kinázok például segítik a sejteket a vízhiány elviselésében, míg más gének a reaktív oxigénformák semlegesítését vagy épp a stresszfehérjék (chaperonok) termelését fokozzák.
A növényi hormonális válaszok (pl. az abszcizinsavszint emelkedése), a fotoszintézis szabályozása és a cukoranyagcsere átállása mind a túlélést szolgálják szárazság idején. E sokrétű védekezési háló miatt a nemesítőknek komplex szelekciós szemléletre van szükségük: nem elég egy-egy gént módosítani, hanem a teljes növény szintjén kell értékelni a szárazságra adott választ. A modern nemesítésben ezért gyakran alkalmaznak olyan módszereket, mint a genomikus szelekció, amely nagy adathalmazok (teljes genomszintű markerinformáció és fenotípusos adatok) alapján statisztikai modellekkel jósolja meg, mely keresztezések vezethetnek jobb stressztűrésű utódokhoz. Ily módon a sok kis hatású gén együttesét is figyelembe lehet venni a szelekcióban, ami a hagyományos nemesítéssel szinte lehetetlen lenne.
Természetesen az abiotikus stresszadaptáció javítására nem csak genetikai úton van lehetőség. A gyakorlatban elterjedt például az ellenálló alanynövényekre oltás: egy erősebb gyökerű, szárazság- vagy sótűrő alanyparadicsomra oltva a nemes (termő) paradicsomot az egész növény ellenállóbb lesz a kedvezőtlen talajviszonyokkal szemben. Ez azonban már a termesztéstechnológia része. Fajtakiválasztáskor ugyanakkor a termelőknek érdemes mérlegelniük, hogy az adott fajta stressztűrő képessége mennyire felel meg a helyi adottságoknak (klíma, talaj). Ma már sok vetőmag-forgalmazó ad részletes információkat a fajták abiotikus stressztoleranciájáról, sőt léteznek előrejelző modellek is, amelyek a várható időjárás és egy adott fajta paraméterei alapján prognosztizálják a terméseredményt. Ez is a precíziós gazdálkodás egy szelete, mely a fajtakiválasztást segítheti a gyakorlatban.
Innovatív szelekciós technológiák: markerektől a precíziós eszközökig
A paradicsomfajták előállítása és kiválasztása terén az utóbbi években megjelentek a precíziós nemesítés eszközei, melyek új dimenziót adnak a szelekció hatékonyságának. Ezek közé tartoznak a már említett molekuláris markerek, a modern fenotipizáló technológiák és a prediktív modellek is. A markerasszisztált szelekció (MAS) lényege, hogy a kutatók azonosítanak olyan rövid DNS-szakaszokat (markereket), amelyek megbízhatóan jelzik egy fontos gén jelenlétét. Paradicsomban számos ilyen marker ismert például a betegségekkel szembeni rezisztenciagénekhez (pl. Tm-2a gén – paradicsom-mozaikvírusellen; Mi-1 gén – gyökérfonálféreg ellen stb.), de akár beltartalmi jellemzőkhöz vagy érésidőhöz kapcsolódóan is.
A nemesítés során a markerek segítségével már a magoncok DNS-éből megállapítható, mely utódok örökölték a kívánatos génváltozatokat. Így a nemesítő csak az ígéretes egyedekkel foglalkozik tovább, a többit korán kiszűri. Ez óriási munkamegtakarítást és időnyereséget jelent, különösen olyan bonyolult tulajdonságoknál, amelyeket nehéz vagy drága hagyományos kísérletekkel mérni (pl. gyökérbetegség-ellenállóság, szárazságtűrés).
Térkép a nemesítő kezében – a markerek alkalmazása
Ma már szinte minden nagyobb nemesítőprogramban rutinszerű a markerek használata. Egy tajvani központ (AVRDC) például már évekkel ezelőtt sikeresen nemesített öt olyan paradicsomvonalat, amelyek hat különböző betegséggel szemben voltak ellenállóak – a munka során molekuláris markerekkel és hagyományos fertőzéses szelekcióval párhuzamosan szűrték a növényeket, így érték el a komplex rezisztenciát. Az ilyen eredmények mutatják, hogy a markerasszisztált eljárásokkal jóval gyorsabban juthatunk eredményre, mintha generációkon át csak a látható fenotípus alapján szelektálnánk.
A precíziós nemesítés másik fontos eleme a nagy áteresztőképességű fenotipizálás és a digitális adatelemzés. Ma már a nemesítői kísérletekben is alkalmaznak drónokat, szenzorokat és gépi látásra épülő rendszereket, amelyek automatikusan rögzítik a kísérleti fajták növekedését, stresszreakcióit vagy terméshozamát. Például drónnal készített multispektrális felvételeken látszik a növények stresszállapota (vízhiány, tápanyaghiány jelei), így időben felismerhető, mely genotípusok bírják jobban a kedvezőtlen körülményeket.
A mesterséges intelligencia és gépi tanulás alkalmazása pedig lehetővé teszi, hogy hatalmas adatbázisokból (időjárási adatok, talajtérképek, korábbi kísérletek eredményei) előrejelző modelleket hozzanak létre. A fenti módszerekkel ma már megjósolható, hogy egy adott paradicsom-genotípus milyen eredményt produkálna egy bizonyos környezetben. Ilyen módon a nemesítő már a szántóföldi kipróbálás előtt szűkítheti a jelöltek körét, illetve a termelők is döntéstámogató információkhoz juthatnak arról, melyik fajta lehet a legjobb választás az ő földjeiken. Bár ezek a modellek még fejlődőben vannak, a tendencia egyértelmű: a fajtakiválasztás is adatvezérelt folyamattá válik.
A felhasznált irodalom a szerkesztőségben elérhető.
SZERZŐ: SÁNDOR ILDIKÓ
Fotók: shutterstock.com
