Új tendenciák a kukorica nemesítésében

A hazai, kiemelkedõ gazdasági jelentõséggel rendelkezõ szántóföldi növényfaj a kukoricatermesztési és ennek a hátterében álló -nemesítési célkitûzéseit minden esetben a piac, a feldolgozó ipar és a fogyasztók állandóan változó igényei határozzák meg.

Alapvetõen napjaink kukoricahibridjének a következõ gazdasági értékmérõ tulajdonságoknak (VCU) kell megfelelni:

• jó termõképesség, termésbiztonság,

• kedvezõtlen abiotikus (élettelen) és biotikus (élõ) környezeti tényezõkhöz való alkalmazkodóképesség,

• gyors és hatékony szántóföldi vízleadó képesség (szárítási költség csökkentése),

• kiváló szárszilárdság és

• megfelelõ Cold-teszt érték (hidegtûrõ képesség, korai vethetõség).

A nemesítési módszerek alkalmazásával ezen tulajdonság csoportokat kell megváltoztatnunk a hasznosítási típusnak megfelelõ célkitûzés elérése érdekében.

Ezeket egészítik ki a közelmúltban felmerült speciális igények, amelyekhez a kukoricabogárral szembeni tolerancia (YieldGard GMO hibridek), specifikus herbicidrezisztencia (glifozáttal szembeni rezisztencia GMO növények felhasználásával; és imidazolinon rezisztencia szövetkultúra technika segítségével), illetve az alternatív üzemanyagok alkalmazásának elõtérbe kerülésével a magas és jól kinyerhetõ keményítõtartalom, amely a bioetanol elõállításának alapját képezi és ma már „tankolható” valósággá változott.

Új irányvonalként tekinthetõ továbbá a kukoricahibridek tápanyag-hasznosító képességének növelése, melynek során javul a talaj természetes tápanyagkészletének hasznosítása. Az ilyen tulajdonsággal rendelkezõ hibridek alkalmasak lesznek az organikus gazdálkodásba történõ beillesztésre, mert csekély mértékû tápanyag utánpótlás, illetve a mûtrágyázás teljes elhagyása mellett is még ökonómiailag megfelelõ termésszint elérésére képesek. A speciális minõségi bélyegek kifejlesztése során elõtérbe került a fehérjetartalom – ezen belül a lizin (LYS) aminosav – arányának növelése, illetve az olajtartalom fokozása.

A biológiai alap, az elvetendõ hibridkukorica megválasztásának helyes, illetve helytelen döntésével már elõre meghatározzuk a kukoricatermesztés sikerességét, a termés mennyiségét, az árualapot, amelynek értékesítésébõl származik a gazdálkodás eredményessége.

A választék azonban igen gazdag. A Nemzeti Fajtajegyzékben (2008) összesen 401 kukoricahibrid szerepel, melyek közül 52 silóhibridként, 11 pedig kettõs hasznosítású hibridként termeszthetõ. Legmagasabb értéket a legnagyobb területen termesztett szemes kukorica hibridek (338) képviselnek (1. ábra).

Ilyen széles körû hibridkínálatból a leghatékonyabb termelés érdekében a legfontosabb tulajdonságok ismeretében és kiemelésével szükséges dönteni a termesztendõ hibrid kiválasztása során.

A hibridek elõállításában a genetikára épülõ nemesítési módszerek gyakorlati alkalmazása játszik jelentõs szerepet.

Minden kukoricahibrid elõállításának alapját az alapanyag biztosítása után a nemesítõi tenyészkerti munka elõzi meg: a beltenyésztett vonalak elõállítása, szelekció, majd a hibridkombinációk létrehozása, illetve ezek elõkísérletekben standard hibridekkel végzett összehasonlítása (2. ábra).

A nemesítési törzsanyag genetikai szerkezetének ismerete alapvetõen fontos a sikeres nemesítõi munkához. A gazdasági szempontból fontos tulajdonságok legtöbbje kvantitatív (mennyiségi), környezeti hatások által befolyásolt poligénes determináltságú, de kialakulásukhoz jelentõs mértékben hozzájárul a termõhelyi (ökológiai adottságok, talaj, éghajlat), illetve az évjárathatás.

Nagyszámú, nagy genetikai variabilitással rendelkezõ populációkból a legértékesebb gazdasági értékmérõ tulajdonságokkal rendelkezõ F1 hibridkombinációkat adó beltenyésztett vonalak kiválogatása diallél analízis alkalmazásával végezhetõ el, amely a növénynemesítésben alkalmazott kvantitatív genetikai módszer. Segítségével egy populációban, vagy a kiválasztott szülõktõl származó utódokban elõforduló gének és a környezet hatását lehet becsülni. A kukorica idegentermékenyülõ növény, így reciprok hatásra is számíthatunk ezért teljes diallél rendszert kell létrehozni, ahol a kombinációk száma n2 lesz. El kell végeznünk minden keresztezést a rendszerben szereplõ vonalak között, az egyenes és fordított (reciprok) keresztezéseket, valamint a beltenyésztéseket (táblázat).

A módszer alkalmazásával az eredmények alapján számítógépes program alkalmazásával tulajdonságcsoportonként meghatározhatóak a vizsgált beltenyésztett kukoricavonalak általános (GCA, General Combining Ability), valamint specifikus (SCA, Specific Combining Ability) kombinálódó képességi értékei, melyek alapján a tulajdonság tekintetében kiemelkedõ vonalak, illetve F1 hibridjeik kiválaszthatók. Az alapanyag biztosítása szempontjából azonban elsõ lépésként kiemelkedõ fontosságú a biodiverzitás (genetikai variabilitás) növelése, mert csak genetikailag változatos populációkból végezhetünk eredményes szelekciót.

A kukoricanemesítésben felhasználható genotípusok körének szélesítéséhez a mutációs nemesítési módszer alkalmazása nagy segítséget jelenthet. Indukált mutánsok felhasználásával a populáció génkészlete gyarapszik, ami a fajták formagazdagságban bekövetkezett elszegényedése miatt napjainkban egyre fokozottabb jelentõségû. A változékonyságot növelõ mutáció segítségével olyan növénytermesztési szempontból kedvezõ vonalak szelektálhatók, amelyek az újonnan jelentkezõ termelési igényeket jobban kielégítõ új hibridkombinációkat eredményeznek. A nemesítési alapanyag diverzifikálása gyors neutron sugárzással is megvalósítható. A besugárzás optimális dózisának megválasztásával (12,5 Gy) a létrejövõ makro- és mikromutációkon keresztül agronómiai szempontból hasznos tulajdonságokkal rendelkezõ vonalak szelektálhatók.

A kukoricanemesítés, -termesztés specifikus vonatkozásaihoz sorolható, hogy a közelmúltban elõtérbe került nagy hatásfokú, széles spektrumú és a környezetben viszonylag gyorsan inaktívvá váló, vagy lebomló herbicidek legtöbbször a kultúrnövényt is károsítják. A herbicidek kultúrnövényekre kifejtett káros hatásának veszélye nélküli használatára a megoldást az azokkal szemben rezisztenciát mutató változatok, hibridek nemesítéssel történõ elõállítása jelentheti. A módszer alkalmazása a hagyományos (visszakeresztezés, back cross) és új lehetõségeket adó biotechnológiai módszerek integrációját jelenti az imidazolinon hatóanyaggal szembeni rezisztencia gén hibridekbe történõ bejuttatására, gyakorlati alkalmazására. A módszer génsebészeti (GMO) eljárásokat nem alkalmaz, a hatóanyag szubletális koncentrációját tartalmazó táptalajon szükséges elvégezni a rezisztens sejtvonalak szelekcióját, majd ezt követi a növényregenerálás, vonalelõállítás.

Az így elõállított rezisztenciagént hordozó vonalat donor vonalként alkalmazzuk keresztezési kombinációkban, ahol a visszakeresztezést 6–7 nemzedéken keresztül rekurrens szülõként szereplõ, korábbi elit vonallal végezzük el. Az eljárás eredményeként megkapjuk az elit vonalat, amely tartalmazza a rezisztenciagént. Ezzel pedig keresztezési partnerként imidazolinon rezisztenciát mutató F1 hibrid állítható elõ, amely technológiafejlesztést jelent, mert a hatóanyag alkalmazásával tiszta terület érhetõ el (CL Clear Field technológia, IMI hibridek), minden gyom és növény elpusztul, csak a rezisztens hibrid marad a területen a tiszta talaj fölött.

A módszerek gondos megválasztásával, integrált alkalmazásával a nemesítés hatékonysága nagymértékben fokozható, a mezõgazdasági termékelõállítás új céljainak is megfelelõ korszerû hibridek állíthatók elõ.

Dr. Pepó Pál–Dr. Tóth Szilárd–Szabó Béla