Stresszpontok szójában

Az eredet sok mindent magyaráz

A termesztett szója (Glycine max) ázsiai eredetű növény, valószínűleg Kína keleti részén háziasították, kb. 5 000 évvel ezelőtt, bár a régióban ez több helyen is megtörténhetett. Eredete szempontjából tehát lényeges, hogy alapvetően nem európai viszonyokhoz adaptálták, bár természetesen történtek nemesítési változtatások az Európában termesztett fajták esetén.

Viszonylag szűk a termesztett fajtákon belüli genetikai változatosság, ami csökkenti a környezeti stresszhatásokkal szembeni alkalmazkodóképességet, bár ezen segíthet az eredeti, vad szója faj (Glycine soja) genetikájához való visszanyúlás. Európába a 18. század végén jutott el, botanikai érdekességként. Termesztése azonban csak a 20. század közepén indult, elsősorban takarmányozási célból, miután amerikai nemesítők létrehozták a mérsékelt égövre optimalizált fajtákat. Hazánkban 1980 után indult el a komolyabb szójatermesztés, némi hazai fajtaadaptációval, de alapvetően az import fajtákra alapozva.

A termesztés sikerét három fő környezeti tényező határozza meg. A szója melegkedvelő növény, csírázásához, vegetatív növekedéséhez és különösen a virágzáshoz és terméskötéshez is megfelelően magas hőmérsékletre van szükség (fajtától függően). Vízigénye közepes, de rosszul tolerálja a szélsőségeket, az aszályt és a tartós vízborítást is. Fotoperiodizmusa alapján rövidnappalos, amin a nemesítés során módosítottak, így egy adott területen a megfelelő ún. éréscsoportok alkalmazása a javasolt. A szója különösen érzékeny a hirtelen hideg tavaszi periódusokra a vetés környékén és a nyári vízhiányra és extrém hőmérsékletre a virágzás és érés környékén, ami szűkíti a hazai gazdaságos termesztés potenciális területét.

Szimbiotikus kapcsolatok

Pillangósvirágú növényként jól ismert a szója nitrogénkötő képessége, amit a gyökérgümőiben élő szimbionta baktériumok (főleg Bradyrhizobium fajok) végeznek. Ez a kapcsolat specifikus, azaz egy-egy pillangós növényt csak adott baktériumfajok képesek kolonizálni. Mivel a szója ázsiai származású, érthetően a szimbiontáinak megtalálása kihívás a hazai talajokban.

Nálunk is élnek ugyan a szója kolonizációjára képes fajok, azaz a szója képes gümőt fejleszteni hazánkban is, de a természetesen előforduló fajok gümőképzési és nitrogénkötő kapacitása korlátos, ezért javasolt a megfelelő baktériuminokulumok használata, amelyek jobb hatékonysággal bírnak. Figyelembe kell venni azonban a talajadottságokat, különösen a talaj pH-ját, ami jelentősen befolyásolhatja a szimbiotikus kapcsolat kialakulását és sikerét.

A nitrogénkötő szimbiózis révén a szójának tehát optimális esetben nagymértékben megoldott a nitrogénellátása, emiatt a Liebig-elv alapján a következő elem, a foszfor lenne a termelést limitáló faktor. Itt kerül képbe a másik lényeges növény–mikroba szimbiózis, az arbuszkuláris mikorrhiza, ami a pillangósoknál, így a szójánál is nagyon fontos és számos kísérleti bizonyíték van az alapvető szerepére.

A szója tehát a nitrogénkötő baktériumokkal és mikorrhizagombákkal folytatott hatékony hármas együttműködés révén jól tudja fedezni saját tápanyagigényét, amennyiben ezek a szervezetek jelen vannak és a környezeti (elsősorban talaj) viszonyok is megfelelőek. A hazai talajokban az intenzív mezőgazdasági termelés hatására azonban a mikorrhizagombák változatossága és mennyisége is lecsökkent, emiatt adott esetben ezek utólagos inokulálása is indokolt lehet.

Pillangósvirágú növényként jól ismert a szója nitrogénkötő képessége, amit a gyökérgümőiben élő szimbionta baktériumok (főleg Bradyrhizobium fajok) végeznek – Fotó: Shutterstock

Abiotikus stresszérzékenység

A növények stresszre való érzékenysége és a stresszel szembeni védekező képessége természetesen nem választható el a klímakrízissel összefüggő jelenlegi és várható hatásoktól. Nagyon fontos kiemelni, hogy a növénytermelés fenntarthatósága szempontjából alapvetően nem a CO₂ légköri szintjének folyamatos emelkedés és az azzal összefüggő folyamatos globális éghajlati változás jelenti a legnagyobb veszélyt, hanem az éghajlati rendszerek egyensúlyának felborulása és az ezzel összefüggő szélsőséges "havária" események jelentkezése, pl. az extrém csapadékhiány, forróság, villámárvizek, stb.

A hőmérséklet hatása

A szója stresszre adott reakciói több szinten (molekuláris, élettani, biokémiai, morfológiai) jelentkeznek, és a termésveszteség megelőzése csak integrált megközelítéssel lehetséges. A szója különösen érzékenyen reagál a 30–40 °C közötti hőmérsékletre, főként a virágzás és a hüvelyképzés idején. Ebben az időszakban a hőség csökkentheti a pollen életképességét, fokozhatja a virág- és hüvelyhullást, ronthatja a megtermékenyülést, gátolhatja a fotoszintézist és összességében növelheti az oxidatív stresszt, ami a sejtmembránok, nukleinsavak és fehérjék károsodását okozza.

A hőtűrés fokozása elsősorban tehát a reaktív oxigéngyökök detoxifikáló mechanizmusainak serkentése, illetve az ún. hősokkfehérjék működésének fokozása által valósulhat meg, a hormonális anyagcsere (auxin, ABA, etilén) finomhangolása és a fotoszintetikus apparátus stabilitásának megőrzése mellett.

A nemesítés során a hatékonyabb levélhőmérséklet szabályozás (pl. sztómaműködés) és a leveleket borító viaszréteg vastagsága is fontos szelekciós tulajdonság lehet. Agronómiai szempontból fontos az optimális vetésidő megtalálása (bár ez nehéz a kiszámíthatatlan időjárás miatt), a talaj vízmegtartó képességének növelése a szervesanyag-tartalom emelésével (pl. takarónövényekkel, bár ez hosszabbtávon lehet hatékony), illetve hőtűrő fajták választása (ha elérhető) és a stressztűrés fokozása biostimulánsokkal (ez esetben a megfelelő szakmai alátámasztáson alapuló választás lényeges).

Aszálystressz

A magas hőmérséklet mellett természetesen az aszály az egyik leggyakoribb és legsúlyosabb korlátozó tényező. A vízhiány hatására csökken a sejtek relatív víztartalma, záródnak a sztómák, így csökken a CO₂-felvétel is, ezért visszaesik a nettó fotoszintézis mértéke. Az elnyelt, de nem hasznosított fényenergia oxidatív stresszt generál (reaktív oxigéngyökök termelődnek). Az aszály hatására sérül a gyökérgümők működése és a biológiai nitrogénkötés mértéke is, hiszen a csökkent szénhidráttermelés meggátolja a szimbionta baktériumok ellátását is. Összességében tehát a növény szénhidrát- és nitrogén-anyagcseréje is károsodik.

A vízfelvétel gátlását fokozhatja a sóstressz, pl. a talajok szikesedése is, valamint növelheti az aszály mértékét az alacsony (60%-nál kisebb) páratartalom, ami pedig sajnos az aszály gyakori kísérőtünete hazai viszonyok között. Az aszály (és só-) tűrést fokozó agronómiai megoldások –hasonlóan a hőtűréshez– hosszabbtávon a talajok regenerációja, a talajszerkezet és talajbiológia visszaépítése lehet, rövidebb távon pedig a megfelelő fajtaválasztás mellett pl. olyan biostimulánsok alkalmazása, amelyek közvetlenül vagy közvetve elősegítik a víz talajban való megtartását és felvételét, illetve a párologtatás csökkentését.

Egyéb stresszhatások

Jelentős stresszt okozhat a szójának a talajok tömörödése és ezáltal levegőtlenedése, ami főleg a gyökerek növekedését és a gümők fejlődését és működését érinti érzékenyen. Magas fehérjetartalmú terméseinek nagy a nitrogénigénye, ezért a nitrogénellátás zavara jelentős hozamcsökkenést okozhat. A túlzott állománysűrűség ugyancsak problémás lehet, hiszen a túlzott árnyékolás fokozott megnyúláshoz vezet, csökkentve a fotoszintézis teljesítményét és sérülékenyebbé téve a hajtást, teret adva a fertőzéseknek. A megfelelő elágazási rendszer és hüvelykötés is sérülhet ezáltal, rontva a hozamot.

Természetesen a stresszhatások szinte sosem jelentkeznek külön-külön, hanem inkább kombináltan találkozhatunk velük. A szója esetén pl. leírták, hogy a fotoperiódus, a hőmérséklet és a vízellátás kombinációja együttesen alapvetően meghatározza a fejlődési ütemet és a potenciális terméshozamot és az egyensúlytól való kisebb eltérések is jelentős károkat okozhatnak, különösen a reproduktív időszakban.

Biotikus stresszek

A szója kórokozóinak jellemzése nem jelen cikk feladata, de elmondható, hogy amennyiben a klasszikus növényvédelmi eljárásokon (fajtaválasztás, állománysűrűség, megfelelő vetésforgó) túl szeretnénk lépni, nem meglepő módon nagyon hasonló elveket kell követnünk, mint az abiotikus stresszhatások esetén. Ennek három fő oka van. Egyrészt a talaj egészséges kémiai-fizikai és biológiai állapotának helyreállítása a kórokozók megjelenésére és terjedésére is gátló hatással van: az előnyös mikrobák nem hagynak teret a kórokozóknak és a növényt is kedvezőbb élettani helyzetbe hozzák, pl. jobb tápanyagellátással, különösen a mikroelemek biztosítása révén. Másrészt a kedvező talajviszonyok előnyösen befolyásolják (pufferolják) az állományban tapasztalható hőmérsékletet és páratartalmat, ezáltal kisebb teret engedve a kórokozók terjedésének.

Harmadrészt az abiotikus stresszek elleni jobb védelem felszabadítja a növény erőforrásait, ezáltal jobban tud védekezni a támadó patogén szervezetek ellen is. A növényeknek ugyanis erős környezeti stresszek mellett kevesebb erőforrásuk marad a biotikus stresszekkel szembeni ellenállásra, ezért fordul elő gyakran, hogy egy legyengült állományban végig tud söpörni egy kórokozó.

Összefoglalás

A szója egy igazán különleges növény, hiszen ázsiai eredete, fotoperiodizmusa és viszonylag újkeletű európai honosítása miatt sok szempontból érzékeny.

A leromlott és hasznos szimbiotikus szervezeteket kisebb mennyiségben és diverzitásban tartalmazó talajokon nem tudja a masszív szimbiotikus együttműködéseit kihasználni, ami pedig hozzájárulhatna az érzékenysége csökkentéséhez és jobb alkalmazkodóképességéhez.

Jól ismert tény, hogy a szója megfelelő mikorrhiza-kapcsolata hatékonyan növelheti a növekedést és a termésmennyiséget is, amit a szerző saját vizsgálatai is megerősítenek. Jogosan merül hát fel a (talán nem is annyira provokatív) kérdés, hogy vajon tényleg a szója az érzékeny növény, vagy inkább csak jelzi nekünk, hogy a talajok biológiai állapotával vannak súlyos problémák?

Dr. Parádi István ELTE TTK Biológiai Intézet, ExperiPlant Kft.

A korábbi TechMag lapszámokat elolvashatod a Magazin rovatban.