Ugrás a tartalomhoz

Gyümölcsfaiskola - A gyümölcsfák szaporításának elmélete és gyakorlata

Hrotkó Károly

Mezőgazda Kiadó

Az ivartalan szaporítás biológiai alapjai

Az ivartalan szaporítás biológiai alapjai

A faiskolában ivartalan szaporításra a növény vegetatív szerveit (hajtás és gyökér) használják, amelyeken a szaporítás során a hiányzó szerv (többnyire gyökér) regenerálódik, vagy amelyeket a hiányzó szervvel rendelkező másik növényre (alanyra) növesztenek rá oltással. Egyetlen egyedről ivartalanul szaporított növények összessége a klón, melynek egyedei elvileg az anyanövénnyel teljesen azonos genommal, s így azonos tulajdonságokkal rendelkeznek.

A vegetatív szaporítóanyag regenerálódás útján válik teljes növénnyé, s lesz alkalmas további faiskolai nevelésre. Az ivartalan szaporítás meghatározó eleme a szaporításra felhasznált növényi részen (hajtás, gyökér) hiányzó szervek pótlása, tudományos kifejezést használva: reparatív regenerációja. Ennek alapja a növényi sejtek totipotenciája, illetve bizonyos sejtek, szövetek regenerációs képessége. A két leggyakoribb regenerációs folyamat a járulékos gyökerek valamint a járulékos hajtások képződése. A hagyományos szaporítási módszereknél az előbbinek volt nagyobb jelentősége, az utóbbi időben terjedő mikroszaporítási eljárásoknál azonban egyforma súlya van mindkét járulékos szerv képződésének.

Az ivartalan szaporítási módoknak két nagy csoportja van. Autovegetatív szaporításról beszélünk akkor, ha az új egyed saját gyökérregenerációjával jön létre (bujtás, dugványozás, sarj, indanövény). A xenovegetatív szaporítás során idegen egyeddel történő összenövesztéssel pótolják a hiányzó szerveket (oltás). Így a szaporítás során meghatározó regenerációs folyamat az autovegetatív szaporításnál a járulékos gyökerek képződése, a xenovegetatív szaporításnál pedig az oltások összeforrása. Az autovegetatív szaporítási módoknál a vegetatív rész regenerációja az anyanövényekről leválasztva vagy azzal a kapcsolatot megtartva is végbemehet. Az első esetben dugványozásról beszélünk, míg az utóbbihoz tartozik a bujtás, a sarjakról és az indanövényekről történő szaporítás.

A klón fogalma, klónszelekció

A klón értelmezése mindig viszonylagos, a kiindulásként megjelölt egyetlen anyanövény összes utódját értjük alatta. Tágabb értelmezésben egy ismert anyanövényből kiinduló ivartalanul szaporított fajta összes egyedét egy klónnak tekinthetjük, hiszen a fajta minden egyes egyede ennek az anyanövénynek a vegetatív szaporulata. Így pl. a Vilmos körtét 1770-ben találták Angliában, s azóta ivartalanul szaporítják, de lehet, hogy számos füge- vagy szőlőfajtát több ezer éve szaporítanak ugyanígy.

Az ivartalanul szaporított fajtákon belül bármely egyedet kiválasztva, s annak ivartalan szaporulatát elkülönítve klónt kapunk. Egy-egy újabb klón elkülönített szaporításának azonban csak akkor van értelme, ha az anyanövény különleges értéket képvisel, például kiemelkedő termőképességével vagy egészségi állapotával. A fás növények ivartalanul szaporított fajtáinál mindig ilyen klónokkal van dolgunk, hiszen a faiskolás – ha nem is mindig tudatosan –, anyanövényeit többnyire hasonló szempontok szerint választotta ki.

Régóta ismert azonban az a tény, hogy egy fa összes rügyét elszaporítva fajtától függő mértékben az anyanövényhez viszonyítva kisebb-nagyobb arányban statisztikailag igazolhatóan eltérő tulajdonságú egyedeket is kapunk. Hosszú időn keresztül ivartalanul szaporítva a fajta kiválasztott és klónozott egyedét, utódai között az eredeti fajtához viszonyítva előnyös vagy hátrányos tulajdonságú egyedek halmozódhatnak fel. Ezek további szaporítása akár a fajta leromlásához is vezethet. A fajta eredeti tulajdonságainak megtartásáról a fajtafenntartó nemesítés gondoskodik, amely a klónszelekció módszerével folyamatosan klónokat emel ki, ezeket a korábbi klónokkal összehasonlítva értékeli, s az eredeti fajtatulajdonságoknak leginkább megfelelő klónok szaporulatát helyezi a törzsültetvényekbe, s csak ezeket szaporítják tovább.

5. táblázat. Néhány ’Golden Delicious’ klón növekedése és termőképessége ’MM 106’ alanyon (Engel 1977a)

A régóta ivartalanul szaporított fajtáknak számos klónja van az európai faiskolai forgalomban, amelyek között szembetűnő különbségek lehetnek, legismertebb ilyen szempontból a ’Golden Delicious’ (5. táblázat, Engel 1977a, van Oosten 1977a), amelynek ma már csak szelektált klónjait forgalmazzák a faiskolák, versengve a legjobb klónok megszerzéséért. A fajta mutabilitásától függően viszonylag „fiatal” fajtáknál is gyakori lehet a mutáció, gondoljunk itt a ’Jonagold’ több tucat forgalomban levő klónjára vagy más fajták különböző, jól színeződő változataira (’Elstar’, ’Gala’). Ezek a klónok általában új fajtaként kerülnek forgalomba, hiszen az eredeti fajta termesztési értékét jelentősen megváltoztatják. A klónok előnyei ebben a vonatkozásban eléggé ismertek, de soha ne feledjük, hogy a kevésbé látványos, „csupán” a fajta eredeti értékeit fenntartó, a törzsültetvényekben szaporításra elhelyezett klónok ugyanolyan értékesek és a fajta szaporításában nélkülözhetetlenek.

A klónon belüli változások forrásai

A vegetatív szaporítás célja, hogy az anyanövénnyel azonos genomú egyedeket hozzunk létre. A genetikai variabilitás fixálásának kiváló módja a fás növényeknél egyetlen, termesztési szempontból kedvező genotípus rögzítése, konzerválása évtizedekre, évszázadokra. A szaporításra felhasznált vegetatív részek létrejöttekor, illetve növekedésekor a mitózis során bármikor létrejöhetnek mutációk, szomatikus változások, amelyek szaporításba kerülve változást idézhetnek elő a klón fenotípusában vagy genotípusában. Ezek a szomatikus változások egyrészt nemkívánatos velejárói a vegetatív szaporításnak, s ezért törekszenek a minimalizálásra, másrészt viszont a pozitív változások értékes új fajták létrejöttének kiindulópontját is jelenthetik.

A klón fenotípusban megjelenő eredeti tulajdonságait számos tényező befolyásolja, illetve képes a megváltoztatására. A szaporítóanyag kiválasztásánál jelentős variabilitási tényezőket Hartmann és tsai. (1990) a következők szerint csoportosították:

I. Fenotipikus változások (fejlődési illetve környezeti tényezők hatására): Perifízis.

II. Epigenetikus változások (fejlődési fázisok eltérései): Topofízis – a növényen elfoglalt helyzettől függő eltérések, Ciklofízis – az apikális merisztéma ontogenikus korától függő különbségek.

III. Genetikus változások: Mutációk (gén és kromoszóma, mitokondriális, kloroplasztisz), Fajta vagy fajspecifikus variánsok.

IV. Patogének kiváltotta változások:

Szisztémikusak: vírusok, vírusszerű szervezetek, viroidok, mikoplazmák, nematódák, bizonyos baktériumok.

Nem szisztémikusak: baktériumok és gombák.

Fenotipikus (nem perzisztens) variabilitás (perifízis)

Az egyed fenotipikus megjelenése a genotípus és a környezet kölcsönhatásának eredménye. Jól ismert példa a Vilmos körte gyümölcsalakjában jelentkező különbség: Északon általában megnyúltabb, körte alakú, míg délen kevésbé. Hasonlóképpen Észak-Amerika nyugati államaiban (Oregon, Washington) ugyanaz a ’Red Delicious’ almafajta megnyúltabb gyümölcsöt terem, míg a keleti államokban a gyümölcs alakja kerekdedebb. A perifízis legismertebb kertészeti megnyilvánulásai az oltványokban az alany és a nemes közötti kölcsönhatások következményeként kialakuló, a fenotípusban megjelenő különbségek. Ugyanazon egyeden belül is jelentős különbségek lehetnek pl. az árnyéki és a fényben képződött hajtások között. Az a tény, hogy egészséges és erős növekedésű egyedeket választunk ki a továbbszaporításra, a szaporulat növekedési erélyében is jelentkezik, a klón genotípusában azonban semmilyen változás nem következik be.

Epigenetikus változások

Topofízis

A topofízis jelensége a szaporítóanyagnak az anyanövényen elfoglalt helyzetéből fakadó hatása a vegetatív szaporulat növekedési jellegére. Az ortotrópos hajtások felfelé törő növekedésű utódokat eredményeznek, míg a plagiotrópos oldalhajtásokat szaporítva azok növekedési jellege az utódokban is jelentkezik. A gyümölcstermő növények közül egyedül a kávénál van ennek jelentősége, de a fenyőfélék szaporítóanyag-termesztésében fontos feladat az anyanövények metszésével nagyszámú felfelé törő hajtás képzése.

Egyedfejlődési fázisokra visszavezethető variabilitás (ciklofízis)

Minden egyes magoncnövény az alábbi egyedfejlődési fázisokon megy keresztül: embrionális – juvenilis – átmeneti – adult (felnőttkori) fázis. Minden egyes ontogéniai kort sajátos morfológiai bélyegek és egyéb tulajdonságok jellemeznek. Ezeket a jellemzőket a vegetatív szaporítással rögzíteni, illetve befolyásolni lehet, s az anyanövény, a szaporítóanyag ontogéniai kora szaporítási és termesztési szempontból előnyöket és hátrányokat is jelenthet, melyek ismerete nélkülözhetetlen a faiskolai termesztéssel foglakozók számára (Probocskai 1969).

A magonc fejlődésében az embrionális fázist a juvenilis fázis követi, amely során a növény sem belső, sem külső hatásokra nem képes még virágot hozni. Jellemzői a következők:

  1. reproduktív képesség hiánya,

  2. sajátos morfológiai és fiziológiai tulajdonságok (fiatalkori levélalak, tövisesség, nagyobb vigor, betegségekkel szembeni ellenálló képesség),

  3. nagymértékű regenerációs hajlam, járulékos gyökerek és hajtások fokozott képződése.

A juvenilis és a felnőttkori alak jelenségeit részben gének, részben epigenetikus tényezők szabályozzák, s valószínűleg a túlélési esélyt növelik a magoncok fokozott regenerációs képességei és eltérő morfológiájuk. A juvenilis állapot a már kifejlett, felnőttkori alakot képviselő növényen belül helyileg változóan eltérő mértékben jut kifejeződésre: a leginkább juvenilis a gyökérnyak, s ettől távolodva a testtömeg, a hajtáshosszúság növekedésével párhuzamosan alakul ki az átmeneti, majd a felnőttkori alak. A növény kronológiai korával tehát éppen ellentétesen jelentkezik az egyedfejlődési kor, a periférián levő legfiatalabb csúcsrügyek képviselik a leginkább adult, időskori alakot. A klónok életciklusa, a szaporítóanyag származási helye meghatározza a klón ciklusának kiindulópontját, a bázishoz (gyökérnyak) közeli, illetve az endogén eredetű, fiatalabb kort képviselő szövetekből előtörő vízhajtások juvenilisebb jellegűek.

A klónok szaporításánál a szaporítóanyag rügyeinek relatív juvenilis/felnőttkori potenciálja a rügynek az anyanövényen elfoglalt helyzetétől függ. A vegetatív szaporulat egyedei az anyanövény azon részének az egyedfejlődését folytatják, ahonnan a szaporítóanyagot leválasztották. Az adult fázis elérésének az ideje a szaporulatban attól függ, hogy milyen egyedfejlődési korú szaporítóanyagot használtunk és az milyen körülmények között folytatja az életét. Ha a szaporítóanyag egy magonc juvenilis részéről származik, az utódok hosszabb-rövidebb ideig juvenilisek maradnak. A gyümölcsfajták ivartalanul szaporítva hamar elérik a termőkori állapotot, mivel a szaporításra használt anyanövények már termőre fordult felnőttkori alakot képviselnek, s az utódok is ezt az állapotot folytatják. A rendszeres vegetatív szaporítás ezt az állapotot, mint a fajtaazonosság fontos elemét rögzíti.

Az ivartalanul szaporított egyed, ahogy öregszik, csökken a növekedése és az elágazódása, de ez az öregedés csupán fiziológiai természetű, és többé-kevésbé visszafordítható a növény erőteljesebb metszésével, megújításával. Minden vegetatív szaporításnál ezt tesszük a szaporításra kiválasztott anyanövényekkel, a „fiatalodást” rejuvenalizációnak nevezzük. A fiziológiailag elöregedett növények regenerációs képessége csökken vagy meg is szűnhet.

A faiskolai termesztés során egyaránt fontos szerepet játszik az érés, a felnőttkori alak elérésének elősegítése, valamint az adult növények rejuvenalizálása. A felnőttkori állapot elérésének elősegítése a faiskolai nevelés során fontos, különösen az intenzív ültetvények ültetési anyagánál jelentkezik erőteljes igény a minél előbbi termőre fordulásra. A felnőttkori alak elérését a következő eszközökkel segíthetjük elő:

  1. folyamatos növekedést kell lehetővé tenni a csúcsrügyből, kerülni kell a növény visszametszését,

  2. magoncoknál a csúcsrügyet felhasználva többszöri oltással lehet segíteni a felnőttkori alak elérését (nemesítésben lehet hasznos),

  3. törpe alanyokra történő oltással, illetve termő fákra koronába oltással (utóbbi a nemesítésben lehet hasznos).

A szaporítási fázisban, az anyanövények nevelésénél a faiskolások a jobb szaporítási eredmények elérésében, így a juvenilis jelleg erősítésében érdekeltek. A juvenilis jelleg erősítését és fenntartását a következő eljárások segítik:

  1. a szaporítóanyag szedése juvenilis részekből (alapi hajtások, magoncoknál a gyökérnyakhoz közeli sarjak, oltványoknál vízhajtások, törzsön levő sphaeroblastok), anyanövények sövényszerű nevelése, feltöltéses anyatelepek növényeinek tőkefejszerű kialakítása,

  2. az anyanövény erőteljes visszametszése, a juvenilis zóna kihajtásra késztetése, etioláció, hormonkezelések,

  3. magoncalanyokra történő többszöri oltás, szemzés,

  4. in vitro szaporítással folyamatos szubkulturálás apikális és axilláris merisztémából,

  5. apomiktikus magoncok (klónértékű) felhasználása.

A juvenilis és felnőttkori alakot képviselő növényi részek közötti különbségeket celluláris és hormonális okokra egyaránt vissza lehet vezetni. Számos bizonyíték van a hormonok szerepére: gibberellinkezelés a borostyánnál növelte a juvenilitást, míg az ABS csökkentette. A celluláris izoláció növelte a juvenilitást a hajtáscsúcsban, s a magoncokra szemzett növények juvenilitása fokozódik.

Genetikai változások, kimérák

Mutációk

A mutációk genetikai változások, hiszen bármely mitózis során bekövetkezhet az örökletes anyag megváltozása a sejtmagban (DNS pontmutációk, kromoszómarészek törlése, megkettőződése, transzlokációja vagy inverziója) vagy a színtestekben és a mitokondriumokban. A mutált sejtek további osztódása során a megváltozott genom kerül az utódsejtekbe, a növényen belül így a mutált sejtek klónja jöhet létre. A mutációk mindaddig latensen maradnak, amíg a mutált sejtek egy új növekedési pontot nem képeznek, vagy annak jelentős részét nem alkotják, s így belőlük egy új rügy, később hajtás képződik, amelyen már manifesztálódnak az eltérő tulajdonságok (rügymutációk, rügysportok). Számos esetben a rügy mutált és nem mutált elemeket is tartalmaz, az ilyen szerveződést kimérának nevezzük. A mutációk aránya általában nem jelentős, többségük olyan szövetekben jön létre, ahol a mutáció rendszerint rejtve marad.

A mutációk a fajtától eltérő tulajdonságokat eredményezhetnek, s a szaporítóanyag-termesztés során a fajtaazonosság megtartása szempontjából nem kívánatosak, noha számolnunk kell velük. Látens mutált szövetek jelenlétére esetleg soha nem derül fény egy ültetvényben, a szaporítóanyag-termesztés során azonban változások forrása lehet, amit csak a klón vizsgálata mutathat ki. A mutációk a természetben véletlenszerűen fordulnak elő, a nagy arányban szaporított fajtáknál azonban már nem lebecsülhető az előfordulásuk, különösen azért, mert az anyanövények kezelése és a rügyek nagyarányú felhasználása elősegítheti a mutációk manifesztálódását. Az in vitro szaporítási módszerek közül a kalluszkultúrákon alapuló rendszerek különösen növelik a mutációs rátát. Annak ellenére, hogy a faiskolai szaporítóanyag-termesztési rendszerek igen eredményesek a mutációk felszínre hozásában, további problémát jelent, hogy a változás a vegetatív szaporulatban sokszor csak az ültetvényekben, a termőre fordulás után jelenik meg.

Kimérák

A mutált genom egyetlen sejtben jön létre, s a változást ennek az összes utódsejtje hordozza. Mint már említettük, csak azoknak a mutált sejteknek van esélye a változás fenotípusos megjelenítésére, amelyek a tenyészőkúpon az új hajtáskezdemények, rügyek kialakításában részt vesznek. Ha az új rügy teljes egészében mutált sejtekből jön létre, rügysportról, rügymutációról beszélünk. A zárvatermő növényekre jellemző a strukturált apikális merisztéma, a tenyészőkúp anatómiájából és az egyes sejtek, sejtrétegek eltérő osztódási irányaiból következően azonban gyakori, hogy az új rügy különböző térbeli elrendeződésben mutált és nem mutált sejteket egyaránt tartalmaz. A mutáció ilyen megjelenését kimérának nevezik.

A mutált szövetek kiméra jellegű szerveződése az alábbi formákban fordulhat elő:

– Periklinális kimérák. A leggyakoribb típus, a mutált sejt utódainak klónja a tenyészőkúpban az antiklinálisan osztódó tunikarétegekben terjed, az új hajtáskezdemény pedig részben a nem mutált, anti- és periklinálisan osztódó korpuszsejtekből és az azt takaró, viszonylag vékony, néhány sejtrétegből álló mutált rétegből jön létre, amely teljesen körülveszi a nem mutált endogén elemeket (10. ábra). A növény fenotípusában a mutált tulajdonságokat mutatja. Az elszaporított mutánsok viszonylag stabilak, ha a szaporítás során hajtás-tenyészőcsúcsokat viszünk tovább. Endogén eredetű járulékos rügyek képződésével járó szaporításmódok (gyökérdugvány, levéldugvány) azonban reverziót okoznak, a nem mutált, eredeti tulajdonságok jelennek meg a növényekben. Számos dísznövény variegáta változata ilyen (pl. Sansavieria trifasciata ’Laurentii’, Euonymus, Citrus, Vitis variegata fajtái), de az alma, körte piros mutánsai vagy egyes tüskementes szedrek (’Thornless Evergreen’) is így viselkednek. Utóbbiaknál endogén eredetű rejtett rügyek kihajtása esetén megjelenhet a reverzió, gyökérdugványról szaporítva pedig a tüskés változatot kapjuk.

– Meriklinális kimérák. Szerveződésük a periklinális kimérákhoz hasonló, átmeneti forma, a szaporítóanyag megválasztásával relatíve stabil periklinális, nem mutált és meriklinális növények nyerhetők (10., 11. ábra).

– Szektoriális kimérák. A mutált sejtek terjedése nem korlátozódik meghatározott sejtrétegekre, elég ritka, csak akkor marad fenn, ha az apikális merisztéma néhány rétegből, sejtből áll. Gyorsan periklinális vagy meriklinális kimérává alakulhat (10. ábra).

10. ábra - A mutációk szerveződési formái (Hartmann és tsai. 1990 nyomán)

kepek/10.png


11. ábra - A Diffenbachia picta ’Julius Rhoer’ fajta (periklinális kiméra) levelei az egyes nóduszokon meriklinális kiméra formájában szerveződtek, míg a fajtaazonos bélyegeket mutató levél nódusza periklinális kiméra (Foto: Hrotkó)

kepek/11.png


12. ábra - Oltási kimérák kialakulása

kepek/12.png


– Oltási kimérák. Mesterségesen hozhatók létre két növény egymásra oltása esetén, ha a mindkét komponens sejtjeit tartalmazó kalluszcsomóból merisztémacsúcs képződik. Benne a két faj szövetei elkülönülten, de együtt élve jelennek meg, inkább csak tudományos érdekesség. Természetesen létrejött oltási kimérák régóta ismertek a szakirodalomból. A kínai Feing-Lu már a 6. században leírt egy őszibarack és szilva kimérát. Citrom és narancs oltási kimérája volt a bizzarria, melyet 1644-ben írtak le Firenzében. A galagonyára oltott naspolya hozta létre a Crataegomespilus többféle kiméráját, melyeket vegetatíve szaporítva fenn lehet tartani. A szakirodalom több változatát is említi, amelyek az alapfajokhoz való hasonlóság arányaiban különböznek. Ugyanígy több változatban írják le a Pyrocydonia oltási kimérákat. Díszcserje-különlegesség a Laburnocytisus adami, periklinális kimérának tartják, de a virága inkább szektoriális jelleget mutat (Mathon 1964).

Patogén szervezetek által okozott változások

Vegetatív szaporítással betegségeket, kártevőket, kórokozókat lehet átvinni a szaporulatba, ezért rendkívül fontos a patogénmentes szaporítóanyag használata. A patogénmentesség viszonylagos fogalom, minden patogén szervezettől való teljes mentesség a kertészeti gyakorlat számára irreális elképzelés. A szabad szemmel látható tüneteket nem mutató növényeken különleges vizsgálati módszerekkel azonban kimutatható jelenlétük. Ebből az is következik, hogy a mentesség kifejezés a vizsgálati módszer megadása nélkül értelmezhetetlen, a módszer megadásával pedig azt jelenti, hogy az adott vizsgálati módszerrel (például ELISA teszttel) nem lehetett patogén szervezetet kimutatni. A patogénmentes szaporítás kiindulópontja a mentes anyanövény, a szaporítás során pedig be kell tartani mindazokat az előírásokat, amelyekkel el lehet kerülni az utódok újrafertőződését.

Gombák. Nem szisztémikus kórokozók, a növényeken élő számos gomba közül néhány közvetlenül a szaporításkor is károkat okozhat, mint pl. a Phytophtora, a Rhizoctonia és a Pythium fajok. Gombaölő szerekkel, talajfertőtlenítéssel védekezhetünk, de a leginkább hatásos a mentes anyanövények használata.

Baktériumok. A dísznövények szaporításában komoly gondot okoznak az Erwinia chrisanthemi, Erwinia carotovora, a Pseudomonas fajok, valamint a Xanthomonas pelargonii. A gyümölcsfáknál az Agrobacterium tumefaciens jelentős faiskolai kórokozó, fertőzésében szerepet játszik a szaporítóanyag és az anyanövények megsebzése, ami viszont része a faiskolai szaporítási technikáknak.

Vírusok. A vírusok szubmikroszkopikus szervezetek, RNS vagy DNS magból és az azt burkoló köpenyfehérjéből állnak. Obligát paraziták, csak élő szervezetekben szaporodnak. Noha igen kisméretűek, egyesek elektronmikroszkóppal megfigyelhetők.

Egyes vírusok, mint pl. a dohánymozaik (TMV), mechanikus érintkezéssel is terjedhetnek, többségük azonban csak vektorszervezetek segítségével jut egyik növényről a másikra. Ilyen vektorok lehetnek levéltetvek, kabócák, tripszek, atkák, nematódák, de a fertőzött növény pollenje is lehetőséget ad a terjedésre. Terjesztésük legjelentősebb eszköze a fertőzött szaporítóanyag. A vírusok a növényen belül a nedváramlással szinte akadálytalanul mozognak, így az oltási helyen is átjuthatnak és megfertőzhetik az oltási komponenseket.

A növények a különböző vírusok fertőzésére eltérően reagálnak. Egyes vírusok hatására növényeink el is pusztulhatnak vagy növekedésük, fejlődésük oly mértékben visszamarad, hogy termesztésük egyáltalán nem gazdaságos. Hasonló a helyzet azokkal a vírusokkal is, amelyek fertőzése következtében a gyümölcs fogyasztásra alkalmatlanná válik, vagy érés előtt lehullik. Mások viszont csak a növények teljesítőképességét rontják le. A vírusmentes gyümölcsfák termésmennyiségben, gyümölcsminőségben 50–100%-kal nagyobb teljesítményre lehetnek képesek a fertőzöttekhez viszonyítva. Egyes fajok, fajták oltványainál az oltási hely különösen érzékeny lehet, bizonyos vírusok fertőzésére inkompatibilitási tünetekkel reagál, szöveti elhalások, összeforrási problémák jelentkezhetnek, a hiperszenzitív növényekre pedig fertőzött nemest nem is lehet eredményesen oltani, mivel az alany az oltási helyen előbb vagy utóbb nekrotikus réteggel határolódik el a fertőzött részektől. Ezt a jelenséget a vírusok kimutatására is lehet hasznosítani (lásd Shirofugen teszt).

A vírusfertőzés nemegyszer csak egy kezdeti sokkot okoz, mint pl. a PRSV egyes törzsei, s ezután a fertőzött fa már alig mutat tüneteket. A toleráns fajtákon a fertőzött egyedek szintén nem mutatnak jellegzetes tüneteket, ami a termesztés számára előnyös, de veszélyes fertőzési forrást jelenthetnek az érzékeny fajták számára.

Külön figyelmet kell szentelnünk a vírusoknak, mivel a vírusokkal szemben szinte az egyetlen védekezési lehetőség az egészséges szaporítóanyag használata (Németh 1979, 1992). Ma már nyilvánvaló a vírusmentes fák előnye a fertőzöttekkel szemben, ami az erőteljesebb növekedésben, vitalitásban, jobb kondícióban és mintegy 50–100%-kal nagyobb teljesítményben mutatkozik meg (6. és 7. táblázat). A 60-as, 70-es évek kísérleti eredményei egyértelműen igazolták a vírusmentesség előnyeit mind az alanyoknál (Campbell 1971, Campbell – Sparks 1977, Engel 1977a, van Oosten 1977a, b, Howard 1977), mind a nemes fajtáknál egyaránt.

6. táblázat. A vírusfertőzés hatása ’Cox Narancs Renet’ és ’Golden Delicious’ fák növekedésére és termőképességére (Campbell – Sparks 1987)

7. táblázat. A ’Golden Delicious B’ vírusmentes klón növekedése és termőképessége különböző vírusokkal fertőzött ’M 9’ klónokon (van Oosten 1977a)

Faiskolai és gyümölcstermesztési szempontból nagy előnyt jelent a vírusmentes szaporítóanyagból nevelt növényállomány kiegyenlítettsége. Aki már látott vírusmentes szaporítóanyaggal telepített faiskolát vagy ültetvényt, annak feltűnhetett az, hogy a fák azonos magasságúak, vastagságúak, és később a gyümölcsösben mutatott teljesítményük is kiegyenlített, míg a vírusfertőzött állomány igen heterogén. Magyarázata az, hogy a vírusok a fában nem egyenletesen terjednek el, így a vírusfertőzött fák szemzésre használt rügyeiben a vírusok koncentrációja rendkívül nagy szóródást mutat, s természetes, hogy a belőlük létrejött fákban is igen különböző lesz a víruskoncentráció. Ennek következtében a vírusok hatása eltérő lehet fánként (Campbell 1971), vagyis az ültetvény sokkal heterogénebb. A vírusmentességgel tehát nemcsak a vírusok teljesítményt csökkentő hatásától szabadulunk meg, hanem az ültetvény is kiegyenlítettebbé válik, s ez az ültetvény összteljesítményét javítja.

A gyümölcsfákat egyszerre több vírus is megfertőzheti. Ilyenkor a látens, vagyis önmagukban tüneteket nem mutató vírusok másokkal kombinálódva erősebb tüneteket mutathatnak, vagy akár több latens vírus hatása összeadódva jelentkezik.

A vírusokkal szembeni védekezés legfontosabb eszköze a vírusmentes szaporítóanyag használata és a vírusmentességet megőrző technológiai előírások betartása a faiskolai termelés során. Az értékes, de fertőzött növényekből a hajtáscsúcsokat költséges hőkezelési eljárással (termoterápia) lehet vírusmentesíteni.

Vírusszerű szervezetek. A mikoplazmák a floémben élnek, így terjesztésükben is a floémből táplálkozó kabócák játszanak szerepet. A körtepusztulás (pear decline) kórokozóját, amely az oltási helyen inkompatibilitást okozhat, kabócák és levélbolhák terjesztik. Az egysejtű, sejtmag nélküli baktériumszerű szervezeteket (Rickettsia-félék) szintén a kabócák terjesztik, illetve a vegetatív szaporítással terjednek. A szaporítóanyag rövid ideig tartó hőkezelésével lehet ellenük védekezni. A viroidok csupán tized akkora méretűek, mint a vírusok, mechanikai érintkezéssel, metszőollóval illetve oltással vihetők át egyik növényről a másikra. Esetükben a szerológiai vagy más vírustesztelési módszerek nem eredményesek, a nukleinsavak kivonása, tisztítása után elektroforézissel jelenlétük kimutatható. Egyesek magas hőmérsékleten szaporodnak a leggyorsabban.

13. ábra - Vírusmentes, magasan szemzett ’Idared’ oltványok a soroksári faiskolánkban ’Malling 9 Pajam 1’ alanyon (fotó: Hrotkó)

kepek/13.png


A patogének kimutatásának módszerei a szaporítóanyagban

A gombák és baktériumok kimutatására a vizuális és mikroszkópos vizsgálatok mellett a patogén szervezet steril táptalajon történő kitenyésztése vezethet eredményre. A vírusok kimutatása azonban bonyolultabb. A növényállomány rendszeres átvizsgálása és az esetleges tünetek kiértékelése a legegyszerűbb, gyorsan elvégezhető módszer, amennyiben a növényünk vizuálisan értékelhető tüneteket mutat. Megbízhatósága azonban korlátozott, de mielőtt más módszerhez folyamodnánk, célszerű elvégezni. Viszonylag gyors módszernek tekinthetők a szerológiai vizsgálatok. A szérum készítéséhez a kórokozó tisztított extraktumát nyulakba oltják, s a vérükben speciális antitestek képződnek. A vérből előállított szérum a tesztelendő növény nedvéből származó ugyanazon vírusok fehérjéire már nem reagál antitestek képzésével a vizsgálat során, csupán idegen fehérjékre. A módszer igen nagy érzékenységű és vírusspecifikus. Manapság az ELISA (enzyme-linked immunosorbent assay) teszteket alapvető módszerként használják a legtöbb vírus kimutatásánál. Bizonyos viroidok esetében a már említett poliacrilamid gélelektroforézis (PAGE) lehet célravezető. Újabban a monoklonális antitestekkel illetve DNS hibridizációs technikával a különböző vírustörzsek is megbízhatóan kimutathatók.

14. ábra - Vírusok kimutatása fás bioteszttel. Vírusmentes alanyra közbeoltják a vizsgálandó fajtát (Roter Berlepsch), erre pedig az indikátornövényt, a képen Malus adstrigens ’Hopa’-t. A Stem pitting és Stem groowing betegséget okozó vírusok jelenlétére a vizsgált fajta és az indikátornövény az oltás összeforrási helyén inkompatibilitást okozó szöveti rendellenességgel reagál (Fotó: Hrotkó)

kepek/14.png


15. ábra - Vírusok kimutatása fás bioteszttel. Vírusmentes alanyon közbeoltották a vizsgálandó fajtát, erre pedig a fapuhulás vírusára jellegzetesen reagáló indikátorfajtát. A képen jól látható az egészséges (balról) és a fertőzött indikátornövény eltérő növekedése (Fotó: Hrotkó)

kepek/15.png


Viszonylag régi módszer a biotesztek használata, amely azon alapul, hogy bizonyos növények (indikátornövény) egyes vírusokra igen szembetűnő tünetekkel reagálnak (Németh 1979). A bioteszteknél a vizsgálandó növényből vagy kivonatot készítenek és azt az indikátornövénybe juttatják (sebfelületen bedörzsölik) vagy pedig rászemzik, esetleg oltják. Ha a vizsgált növény fertőzött, az indikátornövények szembetűnő tüneteket mutatnak, amelyeket meghatározott idő után nagy gyakorlattal rendelkező szakemberek értékelnek ki. A lágy szárú növények közül gyakran használatos tesztnövény a dohány, uborka, libatop, s üvegházban nevelve néhány hét vagy hónap alatt eredményt adnak. A csonthéjasoknál a PNRSV (csonthéjasok nekrotikus gyűrűsfoltossága) kimutatására elterjedten használják a Cerasus serrulata ’Shirofugen’ fajtára történő szemzést, ahol az alanyon a fertőzött nemes szem körül hiperszenzitív reakció eredményeként nekrotikus réteg alakul ki. A leginkább megbízható eredményt a gyümölcsfáknál a fás szárú indikátornövények adják jellegzetes tüneteikkel. Minden gazdaságilag fontos vírusnak nemzetközileg elfogadott indikátornövénye van. A vizsgálathoz vírusmentes alanyokra van szükség, amelyeket fertőtlenített területre telepítenek. Szabad földön kettős szemzéssel történik a tesztelés, alulra a vizsgálandó fajtát, föléje pedig a szintén vírusmentes indikátornövényt szemzik. A következő évben az indikátornövényből nevelik fel az oltványt, amely tüneteket mutat, ha a vizsgált fajta fertőzött volt. A vizsgált fajtából elegendő akár egy kéregdarab szemzése is az oltvány megfertőzéséhez. A fás szárú biotesztet közbeoltással is el lehet végezni, akár egy menetben is, úgy, hogy a vizsgált fajta kerül középre, fölé pedig az indikátorfajtát oltják. A megbízható kiértékeléshez szabad földön legalább három tenyészidőszakon keresztül végzett megfigyelést tartanak szükségesnek.

Patogénmentesítés a szaporítóanyag-termesztésben

Hajtáscsúcstenyészet

A növekvő hajtáscsúcs általában mentes vírusoktól és más patogén szervezetektől. Kipreparálása után steril környezetben történő oltásával (zöldoltás) vagy in vitro tenyésztésével (mikrodugvány, mikrooltás) vírusmentes klónt lehet előállítani. A gyümölcsfajok közül a következőknél nyertek vírusmentes klónt hajtáscsúcs oltásával vagy tenyésztésével: alma, ananász, banán, citrusfélék, csonthéjas gyümölcsök, köszméte, málna, szamóca és a szőlő.

Hőkezeléssel kombinált hajtáscsúcstenyésztés

A növényeket konténerekben nevelik mindaddig, amíg jól be nem gyökeresedtek és megfelelő szénhidráttartalékokkal nem rendelkeznek. Ezután több hétre 37–40 °C hőmérsékletű kamrákban helyezik el, ahol fényben és nagy páratartalom mellett tartják. Magas hőmérsékleten a vírusok szaporodása lelassul. Az ilyenkor képződött hajtáscsúcsok nagy valószínűséggel vírusmentesek. A hajtáscsúcsokat az előbbiekben leírtak szerint nevelik fel vírusmentes új egyeddé.

Rövid időtartamú hőkezelés

Ez a kezelés számos növénynél lehet eredményes a szaporítóanyag (például mag) mentesítésére gomba-, baktérium, vagy nematódafertőzés esetén. Az alkalmazott hőmérséklet 44–57 °C között változhat ½– 4 órás időtartamra.

Magoncnevelés

Sok vírus nem jut át az anyanövényből az embrióba, így az almatermésűek magoncai vírusmentesek. Az új fajták, amelyek magoncként jöttek létre, általában vírusmentesek, de a magoncalanyok is vírusmentesek, ha nevelésük során betartották a vírusmentességet megőrző technológiai előírásokat. Az apomiktikus magoncokat képző fajtáknál a magoncnevelés egyben a vírusmentesítés eszköze is lehet, hátránya csupán az, hogy a magoncok későn fordulnak termőre.

16. ábra - Hőterápiával vírusmentesített hajtáscsúcs zöldoltása vírusmentes alanyra. A polietilén zacskó alatt kellően nagy a páratartalom (Fotó: Hrotkó)

kepek/16.png


A klónon belüli változások mérséklése a szaporítóanyag-termesztés rendszerében

Ha egy fajta egy egyedét, több egyedből álló mikroklónját kiválasztjuk további vegetatív szaporítás céljára, az erről származó első vegetatív szaporulat tulajdonságait a fajtára jellemző variabilitás ismeretében bizonyos valószínűséggel körül lehet határolni. Így tehát a nemesítő vagy a fajtafenntartó által elvégzett vizsgálatok alapján megadott fajtatulajdonságok várhatók az első vegetatív szaporulatban a fajtára jellemző valószínűségi határok között. Az anyanövény vagy mikroklón öregedésével azonban évről évre a fel nem ismert szomatikus variációk akkumulálódnak, vagyis mennél távolabb kerülünk időben a fajtatulajdonságokat leíró, ellenőrző vizsgálatoktól, annál nagyobb valószínűséggel fordulhatnak elő változások a klónon belül.

17. ábra - Almafajták vírusmentes törzsfái a holland NAKB Horst mellett működő törzsültetvényében (Fotó: Hrotkó)

kepek/17.png


További problémát jelent a szaporulat mennyisége, egyetlen megvizsgált tulajdonságú egyedről csak korlátozott mennyiségű utód nyerhető egy-egy szaporítási időszakban, ami többnyire nem elégíti ki az árutermelő faiskolák igényeit. Kézenfekvőnek tűnik a megoldás: ha az első vegetatív szaporulatot anyanövényként használjuk fel, megsokszorozható az utódok száma, de ez a „hatványozás” akár tovább is folytatható a második, harmadik, vagy akár további vegetatív szaporulatban. A szaporulati fokozatok növelésével a kiinduló anyanövényen, állományon elvégzett ellenőrző, leíró vizsgálatok, valamint a virológiai vizsgálatok, vagy akár a vírusmentesítés költsége is egyre nagyobb szaporulatra oszlik szét, s így gazdaságosabbá is válik. Azonban mennél távolabbi vegetatív szaporulathoz jutunk, a kiinduló növényen végzett fajtatulajdonságokat ellenőrző, leíró vizsgálatok adatai annál kevésbé érvényesek a klónban felhalmozódó változások miatt. A fajtaazonosság biztosítása érdekében a szaporítóanyag-termesztés során korlátozzák a vegetatív szaporulati fokozatok számát.