A biológiai védekezés (biokontroll) során egy, vagy több élő szervezetnek a környezetbe történő célzott kijuttatásával és annak hatása révén gátoljuk meg valamely kórokozó vagy kártevő elterjedését, kártételét. Biopeszticidek alatt a biológiai növényvédelemben kórokozók, kártevők ellen alkalmazható, mikroorganizmusokon alapuló készítményeket értünk. A kifejezés előtagját (bio-) lecserélhetjük az alkalmazott biokontroll szervezeteknek megfelelően – a „mikopeszticidek” pl. ennek értelmében gombákon alapuló biokontroll készítmények, – utótagját (-peszticid) pedig a kártevő, kórokozó célszervezetek szerint (1. ábra). A mikofungicideken alapuló védekezési eljárások alkalmazásakor a biokontroll szervezet és a célszervezet egyaránt a gombák köréből kerül ki.
Hasznos baktériumokon és gombákon alapuló mikrobiológiai oltóanyagok kártevő rovarok, fonálférgek, gyomnövények, valamint növénykórokozó baktériumok és gombák ellen egyaránt fejleszthetők.
A biokontroll gombák növénykórokozó gombák elleni alkalmazásának mintapéldája a Trichoderma nemzetség tömlősgomba-nemzetség. Ezek a táptalajon jellegzetes, zöld színű telepeket képző, fonalas penészgombák a talajba került, elhalt növényi maradványok lebontásából fedezik tápanyagszükségletüket. A növények gyökérzónájában gyors növekedésre, elágazó fonalaik végéről lefűződő ivartalan spóráik révén pedig hatékony terjedésre képesek. A Trichoderma nemzetség képviselői sokszor merülnek fel növénykórokozó gombákkal szembeni antagonizmusuk kapcsán. Antagonizmus alatt élőlények között fennálló és időlegesen vagy állandóan megnyilvánuló ellenhatást értünk, amely lehet egyirányú vagy kölcsönös. A fajok antagonizmusának alapjául szolgáló folyamatok közül meg kell említeni a növénykórokozó gombákkal történő hatékony kompetícióra (versengésre) való képességet. A Trichoderma fajok nagy populációméretet tudnak kialakítani, és kiemelt hatékonyság jellemzi őket a tápanyagokért (szerves vegyületekért, mikroelemekért) zajló versenyben. A jó versengési képességekkel rendelkező Trichodermák gyors növekedésük által képesek kiszorítani számos növénykórokozó gombát a gyökerek felszínéről és a rizoszférából. A hatékony versengés mellett sok Trichoderma faj termel különböző típusú gombaellenes vegyületeket (pl. gliotoxin, gliovirin, peptaibolok, 6-pentil-piron, viridin, alkoholok, ketonok, szeszkviterpének), melyek gátolják vagy elpusztítják a növénykórokozó gombákat. Sok Trichoderma faj ezen túl képes más gombák fonalait felismerni, azokra rátekeredni, a megtámadott gomba sejtfalát feloldani, majd a célgomba fonalainak belsejébe hatolva annak beltartalmát tápanyagként hasznosítani. A Trichodermák különböző fonalasgombákat tudnak parazitaként megtámadni, köztük növénykórokozó Alternaria, Armillaria, Botrytis, Fusarium, Monilia, Phytophthora, Pythium, Rhizoctonia, Sclerotinia és Verticillium fajokat is. A növénykórokozó gombákra gyakorolt hatás mellett a Trichodermák közvetlenül, kórokozó hiányában is képesek serkenteni a haszonnövények növekedését, mely egyrészt növényi hormon-szerű vegyületek termelése, másrészt a tápanyagoknak a növény számára hozzáférhetővé tétele révén valósul meg. A Trichodermák képesek továbbá serkenteni a növények védekezési reakcióit is, mely az egész növényre kiterjedhet (indukált szisztémás rezisztencia), azaz gyökérszinten történő Trichoderma-kezelés védelmet biztosíthat levélszinten támadó kórokozók (gombák és baktériumok) ellen is. A mintegy 420 ismert Trichoderma faj közül a Trichoderma asperellum, T. atroviride, T. gamsii, T. harzianum, T. virens és T. viride fajokba tartozó gombatörzsek az említett előnyös tulajdonságaik révén kiválóan alkalmasak arra, hogy belőlük a növénykórokozó gombák elleni biológiai védekezésben felhasználható mikofungicid, illetve a növényekre pozitív hatást kifejtő növénykondícionáló készítményeket állítsunk elő.
A készítmények fejlesztésének első lépéseként Trichoderma törzseket izolálunk talajmintákból. Érdemes olyan mezőgazdasági területek talaját vizsgálni, ahol a kifejlesztendő készítményt a későbbiekben fel szeretnénk használni, a jótékony hatású, mikofungicid képességű gombák ugyanis gyakran eleve jelen vannak a mezőgazdasági talajokban, csak populációjuk nem éri el a védőhatás kifejtéséhez szükséges méretet. Célszerű az izolált törzseket örökítőanyaguk egy szakaszának bázissorrendjét meghatározva fajszinten azonosítani. Ezt követi a törzsgyűjteményben elhelyezett Trichoderma törzsek célszervezetként szóba jövő növénykórokozó gombákkal szembeni biológiai védekezésre való képességének laboratóriumi tesztelése.
A Trichodermán alapuló mikofungicid és növénykondícionáló készítményekkel szemben számos elvárás fogalmazható meg. Olyan „Szupertrichodermát” keresünk, mely gyors növekedésre és intenzív konídiumtermelésre képes, növényekre, állatokra, emberre nem ártalmas, kiváló antagonista képességekkel rendelkezik sok növénykórokozó gomba ellen, hatékonyan bontja a szármaradványokat, a kémiai peszticidmaradványok bontása révén képes a talaj tisztítására (detoxifikálására), sok kémiai fungicidre rezisztens, ezáltal velük kombináltan is alkalmazható, széleskörű rizoszféra-kompetenciával rendelkezik, melynek révén sokféle haszonnövény gyökérzónájában alkalmazható, képes továbbá a növények növekedésének serkentésére, és számos kórokozóval szembeni rezisztencia kiváltására. Ilyen Trichoderma nagy valószínűséggel nincsen, de pl. több, egymást kiegészítő hatású Trichoderma törzs együttes alkalmazásával képesek lehetünk olyan készítmények fejlesztésére, melyek a fenti elvárások többségének megfelelnek. A Trichodermák nem csak egymással, hanem pl. olyan baktériumokkal is kombinálhatók egy-egy készítményben, melyek nitrogénkötésre (pl. Azospirillum, Azotobacter fajok), vagy foszformobilizálásra (pl. Bacillus, Streptomyces fajok) képesek. Ezáltal olyan mikrobaközösségeket (konzorciumokat) tervezhetünk, melyekben az egyes komponensek kedvező tulajdonságai kiegészítik, sőt esetleg erősítik is egymást.
A laboratóriumi vizsgálatokat követően cserepes kísérletekben tanulmányozhatjuk a szelektált Trichoderma törzsek haszonnövények szár- és gyökérnövekedésére, biomasszaképzésére és fotoszintetikus aktivitására gyakorolt, közvetlen hatásait. A kedvező tulajdonságok fokozása céljából felmerülhet a kiválasztott törzsek nemesítésének igénye is. Ennek lehetséges eszközei közül számításba jöhet az ún. protoplaszt-fúziós technika, mellyel Trichoderma törzseket tudunk egymással keresztezni a kedvező sajátságok kombinálása céljából. A továbbiakban a kiválasztott törzseknek megfelelő fermentációs gyártástechnológiát, továbbá kiszerelési és kijuttatási eljárásokat szükséges fejleszteni, illetve optimalizálni. A kialakított készítmény vizsgálata további laboratóriumi, üvegházi és szántóföldi kísérletekkel folytatódik. A készítményfejlesztési folyamat utolsó lépése az engedélyeztetési eljárás, melynek sikeres lefolytatása és a termék piaci bevezetése után megkezdődhet a gyártás, melyet folyamatos minőség-ellenőrzés kell, hogy kísérjen.
Szerző: Dr. Kredics László, egyetemi docens, SZTE TTIK Mikrobiológiai Tanszék
Kapcsolódó cikkek:
Gyakorlatorientált előadások az Agrártrendek konferencián
Növényi védekezési válaszok a változó környezetre és jelentőségük
