A hőstressz szorításában

Kétségtelen, a szántóföldön fejlődött kalászos gabona annyiban tér el egy üvegházban fejlődött kalászostól, hogy a növények a talajban fellelhető legkisebb vízmennyiséget is képesek megtalálni és felhasználni túlélésük érdekében. Üvegházi vagy klímakamrás viszonyok között viszont csak az a víz áll rendelkezésükre, amelyet biztosítunk számukra. Ezeknek az irányított kísérleteknek az előnye az, hogy minden egyéb tényezőt, amely befolyásolhatja a növényt a szántóföldön, könnyebben ki tudunk zárni. A megfigyelés történhet üvegházi vagy klímakamrás körülmények között. Miután minden zavaró tényezőt kiiktattunk, az általunk kiválasztott tényező (pl. csak a magas hőmérséklet vagy csak a szárazság) hatásaira tudunk fókuszálni, melyet így részletesebben tudunk megvizsgálni.

A kutatásainknak a jelentősége leginkább az, hogy a kapott fiziológiai és termésbiológiai méréseket összekapcsoljuk, és ez által lehetőségünk nyílik az élettani értékek és termésképzés közti összefüggések alaposabb vizsgálatára kontroll és magas hőmérsékleten kitett búza növényeken. A világ minden tájáról származó fajtákat tesztelünk, hogy különböző típusú válaszreakciókat azonosítsunk, és megtaláljuk azokat a fajtákat, melyek jobb hőtűrő képességgel rendelkeznek. A toleránsabb fajtákat kiválasztjuk, melyek további lehetőséget adnak újabb keresztezések végrehajtására és ez által új, hőtűrőbb fajták létrehozására, melyek a köztermesztésben is sikeresen megállhatják a helyüket.

Fontos hangsúlyozni, hogy a búzát a fejlődése folyamán bármikor érhetik stresszhatások. Ilyen a hőstressz is, melyet nem igazán lehet befolyásolni, hogy mikor fejti ki negatív hatását. Természetes körülmények között pedig sokszor a magas hőmérséklethez szárazság is társul, melyek együttes hatásai még kedvezőtlenebbek a terméskomponensekre nézve (1. ábra).

(Az ötszög csúcsain elhelyezett terméskomponensek a különböző színekkel jelölt stresszkezelések hatására bekövetkezett változást mutatják kontroll %-ban. A legkülső fehér ötszög 100%-ot jelenti kontroll %-ban kifejezve.)

Előfordul, hogy a hőstressz már egészen korán, a szárbaindulás elején éri a növényt, vagy amikor tömegesen kalászt kezd hozni, esetleg időnként egészen későn jelenik meg, például a szemtelítődés időszakában. Mindegyik felsorolt fejlődési szakaszban olyan lényeges élettani folyamatok zajlanak, melyek kulcsfontosságúak a növény vitalitására, későbbi fejlettségére és termésképzésére nézve.

A búza szárbaindulásának egyik közvetett jele a szártőben az első kitapintható szárcsomó megjelenése. Erre az időre már kialakul a kalászkezdemény, és az utolsó kalászka differenciálódása következtében fixálódik a lehetséges maximális kalászkák száma. A kalászkákon belül azonban a virágok szerveződése még a kalászolásig tartó intenzív szárnövekedés idején is zajlik. Rendkívül érzékeny időszak ez, ami jelentősen befolyásolhatja a kalászkákon belül a termékenyülő-képes virágok számát és ezáltal a lehetséges maximális szemszámot. A kalászolást követő virágzás szintén kulcsfontosságú, itt eldőlhet, hogy a kalászkákban kifejlődött virágokból mennyi termékenyül meg és mennyi marad steril (2. ábra). A magas hőmérséklet viszont sietteti a folyamatokat és ez által csökken az az idő, amely egyrészt a virágdifferenciálódáshoz rendelkezésre állhat, másrészt a megtermékenyülést követően ahhoz, hogy a szemek teljesen kitelítődjenek és az asszimilátumok beépüljenek. Ennek további következménye lehet a szemsúly csökkenése és a termés jelentős elvesztése.

Összességében mindegyik fejlődési szakasznak megvan a maga jelentősége, viszont ezek érzékenysége igen eltérő lehet egymástól.

Mivel a környezeti tényezők közül a szárazság az egyik fő terméscsökkentő abiotikus faktor, az alábbi ábra (3. ábra) jól szemlélteti a búzák különböző fejlődési szakaszainak érzékenységét a szárazságra és annak terméscsökkentő hatását. A búza vízigénye a szárba szökkenéstől a szemképződésig a legnagyobb, a kora tavaszi szárazság viszont a másodlagos gyökérzet optimális kifejlődése és egyidejűleg a bokrosodás akadályozottsága miatt hátrányos. A vízhiány késlelteti az oldalhajtások megjelenését és a megtermékenyülést, ezzel jelentős terméskiesést okoz. Szárazság hatására a növények kalászolása késik, csökken a biomassza és a termésátlag.

A szárazság mellett a másik legjelentősebb stressztényező viszont a hőstressz, amire a kalászosok szintén eltérő érzékenységet mutatnak a vizsgált fejlődési stádiumokban. Az elmúlt évek kísérletei is ezt mutatták, hogy bármelyik fejlődési szakaszban tettük ki a búzákat a hőstressz hatásának (10 napos), a terméshozam kisebb-nagyobb százalékkal csökkent (4., 5. ábra). A kísérleti adatok alapján a vizsgált őszi búzák a kikalászolást követő stádiumban voltak a legérzékenyebbek a hőstresszre. Az ebben a fázisban kapott 10 napos hőstressz a virágzást, és a termékenyülést érinti negatívan. 

A bemutatott eredmények alapján megállapíthatjuk, hogy a búzák fejlettségi állapota és az őket érő stresszhatások között szoros összefüggések mutathatók ki. Az időjárás egyre szélsőségesebb és folyamatosan változik. Kiszámíthatatlan ugyan, hogy a növényeket mely fejlettségi állapotában érik stresszhatások, de ugyanakkor fontos, hogy képet kapjunk arról, melyek azok a fejlődési szakaszok, amikor a növények a legérzékenyebben vagy éppen a legtoleránsabban viselkednek a környezeti stresszekkel szemben, legyen az hő- vagy szárazságstressz.  Kutatási eredményeink pedig éppen ebben nyújtanak segítséget, ezáltal új, ellenállóbb fajták létrehozását segítjük elő.

Kutatásainkat több fontos pályázat támogatásával végezzük, melyek közül kiemelném az NKFIH-119801-es pályázatot és a Bolyai János Kutatási Ösztöndíjat.

A cikk szerzője: Veisz Ottó