Biostimulátorok és növényi vakcinák

Már napjainkban is rengeteg biostimulátor készítmény van forgalomban. A biostimulátorok olyan többnyire természetes anyagok, melyek felhasználhatók a mag felületére, a növényzetre vagy a talajba kijuttatva. Ezek olyan változásokat okoznak a növények anyagcsere folyamataiban és strukturális fejlődésében, melyek hatására fokozódik az abiotikus stresszhatásokkal szembeni tolerancia (szárazság, fagykár), hatással vannak a növekedésre, a termés minőségére és mennyiségére. További előnyük, hogy használatuknak köszönhetően csökkenthető a kijuttatott műtrágya mennyisége. A kórokozókkal és kártevőkkel szembeni védekezési technológiák is egyre inkább változnak, megújulnak. Ezen a területen kínál forradalmi lehetőséget a növényi vakcinázás, tudományos nevén az indukált rezisztencia kialakítása, amely a növények saját, belső védekező mechanizmusait mozgósítja a stresszhatásokkal szemben.

Az indukált rezisztencia folyamatának az alapvető elve hasonlít az emberi oltások működéséhez: a növényt egy enyhe stresszhatás éri, ami aktiválja az immunrendszerét, és felkészíti a későbbi, súlyosabb, valós támadásokra. Ez az „alapozás” lehetővé teszi, hogy ha a növény később valódi veszéllyel - legyen az kórokozó vagy kártevő - találkozik, sokkal gyorsabban és erőteljesebben reagáljon.

Nem a kórokozót öli, hanem a növény védekezőképességét javítja

A folyamat komplex jelátviteli utakon keresztül zajlik a növényben. Egy kezdeti, enyhe támadással indul a dolog, amit kiválthatnak bizonyos elicitor anyagok, melyek hatására a növény részlegesen aktiválja a védekező rendszerét. Ez a felkészült állapot energiát igényel, de az igazi védekezési reakció (például védekező fehérjék termelése, sejtfalak erősítése, vagy közvetlenül a kórokozót gátló vegyületek felszabadítása) csak a tényleges, második támadáskor lép életbe teljes erővel. Lényegében a növény „emlékezik” az kapott első ingerre, és felgyorsítja a választ.

Mindez a „növényi memória” jelenségre alapoz. A növény találkozik e gyenge ingerrel, ez aktiválja belső védelmi rendszereit, de a teljes, energiaigényes védekezést még nem indítja el. Ez ilyenkor megalapozása a későbbi védekezésnek. A növény ennek híján egy kórokozó támadása után kezd el bizonyos jelmolekulákat termelni, amelyek a növény távolabbi részeibe eljutva is széles spektrumú védettséget biztosítanak majd, így szerzett rezisztenciával fog rendelkezni, de az első stresszhatáskor még védtelen.

Azonban nem kell megvárni, hogy egy megfertőződés, vagy bekövetkező stresszhatás kapcsán szerezze meg ezt a „tudást” a növény, hanem indukálhatjuk is ezt az ellenállóképességet. Ezt akár hasznos baktériumok és gombák is elindíthatják a talajban a gyökérzónában, majd különféle a növényekben működő jelátviteli rendszereknek köszönhetően ez az ettől távolabbi részekbe is eljut. Ezt követően, ha a növényt kórokozó támadja meg, akkor erőteljesebb reakcióra lesz képes, ami megnyilvánulhat abban, hogy már addigra vastagabb sejtfalat képezett, esetleg a mikróbák számára toxikus vegyületet termelt, vagy akár a kártevő rovarok ellen is hatásos illékony anyagokat hozott létre.

Sok előnye van

A vakcinázás több szempontból előnyös. Ez környezetbarát megoldás mert az elicitorok, azaz az indukciós készítmények többnyire természetes anyagok (például növényi kivonatok), és ezek használata csökkenti a szükséges kémiai növényvédőszerek felhasználását. A hagyományos növényvédőszerek rendszerint egy-egy kórokozóval szemben specifikusak, ám az indukált rezisztencia esetén a kiváltott hatás többféle kórokozó, sőt akár abiotikus stressz (például szárazság) kapcsán is jó ellenállást biztosít. Kevésbé kell tartani a kórokozók szerrel szembeni rezisztencia kialakulásától, mert az indukált rezisztencia a növény saját természetes védekezését erősíti, nem pedig egy biokémiai folyamatot gátol, mint a legtöbb növényvédő szer. Emiatt a kórokozók nehezebben tudnak rezisztenciát kialakítani ezzel a védekezési mechanizmussal szemben. A növényi vakcinázás esetén nincs szermaradvány, így ez ökológiai gazdálkodásban is jó megoldás.

Ez sem csodaszer

A növényi vakcinázási technológiáknál kihívást jelent, hogy a folyamat miatt a növény energiakészleteinek egy részét a védekezésre fordítja már akkor is amikor még nincs mi ellen védekeznie. E mechanizmusoknak a folyamatos fenntartása a termésmennyiség és minőség rovására mehet, tehát egyensúlyt kell teremteni az ellenállóképesség növelése és a megfelelő hozammennyiség elérése között. Kihívást jelent az is, hogy a növényi rezisztenciára alapozott kezelések hatása késleltetett, egy növényvédőszeres permetezéshez viszonyítva, tehát itt a megelőzésre tevődik a hangsúly nem az akut és gyors probléma megoldásra. Bizonyos készítményeknél megfigyelhető, hogy laborkörülmények között jobb a hatásuk, mint a növénytermesztő területen bevetve, ennek okai az eltérő hőmérsékleti, pára és talajviszonyok is lehetnek. Ezért a megfelelő hatás érdekében a kijuttatás időpontját és dózist mindig jól tervezetten kell indítani.

A növényi vakcinázás precíz alkalmazásával, a többi növényvédelmi módszerrel (hagyományos és biológiai) kombinálva erősíti a növények természetes ellenállóképességét, csökkenti a vegyi anyagok szükségességét. Szerencsére már sokféle növényi kultúrában és termesztéstechnológiában vannak kidolgozott és engedélyezett elicitor-alapú készítmények forgalomban.

Biotikus és abiotikus stressz ellen is bevethető

Az indukált rezisztencia rendkívüli előnye, hogy nemcsak a biotikus stresszhatások (élő szervezetek által okozott károk, mint a vírusok, baktériumok, gombák és kártevő rovarok) ellen nyújt védelmet, hanem számos esetben az abiotikus stresszekkel (nem élő, hanem a kedvezőtlen környezeti hatásokkal) szemben is fokozhatja az ellenállóképességet. A legismertebb alkalmazási terület a kórokozókkal szembeni védelem. A „vakcinázás” révén a növény több különféle kórokozóval szemben is ellenállóbbá válhat, ami széles spektrumú védelmet jelent, szemben sok hagyományos növényvédő szerrel. A kutatások és a gyakorlati alkalmazások azt mutatják, hogy az indukált rezisztencia elvén alapuló készítmények és kezelések segíthetnek felkészíteni a növényt a környezeti stresszhatásokra is. Bár ezek a folyamatok részben eltérnek a kórokozók elleni védekezéstől, van egy közös pont, ami a növény stresszreakciójának optimalizálása.

Fagy, jégkár és szárazság

A klímaváltozás miatt az időjárási szélsőségek egyre gyakoribbak. Ilyenek a késő tavaszi fagyok, melyek kapcsán kétféle lehetősége van a növénynek: vagy váljon fagytűrőbbé, azaz minél alacsonyabb legyen az a hőmérséklet, ami kárt okoz a sejtjeiben, szöveteiben, a másik megoldás, hogy ha már bekövetkezett a fagykár akkor képes legyen minél hamarabb regenerálódni. Jégverés esetén - mivel arra felkészülni nem lehet, ezért csak az utóbbi út marad, a sérül szervek, szövetek minél előbb gyógyuljanak, ami azért is fontos mert a jégverés okozta sérülések kaput nyitnak a kórokozóknak.

Fagy és szárazság esetén bizonyos aminosavak, algakivonatok, betainok és növénykondicionáló szerek használata is képes fokozni a növényi nedvek koncentrációját (például a cukortartalom emelésével), ami növeli a fagyállóságot. (Hiszen egy oldatban minél magasabb a cukor koncentrációja, a fagypontja annál alacsonyabb lesz.) Emellett a „stresszoldó vegyületek” és antioxidánsok segítenek megkötni a stresszhatások (fagy, szárazság) által felszabaduló káros szabadgyököket, ezzel mérsékelve a sejtkárosodást. A jégverés pedig bár mechanikai sérülést okoz, a megfelelő készítményekkel végzett „kondicionálás” utána gyorsíthatja a növény regenerálódását és segít leküzdeni a másodlagos fertőzéseket.

Az indukált rezisztencia tehát nem csupán egy újszerű technológia, egy védelmi mechanizmus, hanem egy átfogó stratégia, amellyel a növények saját belső erőforrásait használjuk fel a fenntartható és hatékonyabb növényvédelem érdekében, legyen szó kórokozókról, vagy a szélsőséges időjárás káros hatásairól.