Átlagosan 10 évbe telik, mire egy új kukoricahibrid a nemesítésből eljut a szántóföldekig. Ez nagyon lassú tempónak tűnik, mégis évente átlagosan 1,25 százalékos genetikai előrehaladást jelent a kukoricák terméspotenciáljában. Ez elméletben tíz év alatt 13 százalékos terméstöbbletet eredményezhet, ami nem kevés. Magyarországról szemlélve a kérdést mégis elégedetlenek vagyunk. Ha az aszályos évek egyre sűrűbben érkeznek, és a termés feléről lemondhatunk, akkor számunkra egy 5 éves nemesítési idő is túl hosszú. Van megoldás?
Nem kell mindennel kísérletezni: előre becsülhető a teljesítmény
A kukorica a világ legnagyobb területen termesztett szántóföldi növénye, ugyanakkor az egyik legérzékenyebb is a nyári vízhiányra. Az elmúlt két évben megjelent két jelentős tudományos munka, amelyek a növénynemesítésben végbe menő forradalmat kiválóan érzékeltetik.
Az egyik tanulmány 54 év, összesen 1347 tudományos publikációját elemezte (metakutatás), így átfogó képet ad arról, merre fejlődik a kukorica nemesítése. Kezdetben a hagyományos szántóföldi szelekció dominált: azokat a növényeket választották ki, amelyek a legkedvezőtlenebb évjáratokban is elfogadható termést adtak. A kétezres évektől előtérbe került a molekuláris genetika, a markeralapú szelekció és a génmódosítás, míg napjainkban már a mesterséges intelligencia, a nagy mennyiségű fenotipizálás (képalapú feldolgozás) és a genomikai előrejelzés határozza meg a nemesítési programokat. A kutatásból az is kiderül, hogy a tudományos munka erősen koncentrált: a publikációk közel fele Kínából, az Egyesült Államokból és Indiából származik, Európa nem szerepel a radarképen.
A modern nemesítőállomásokon már nem csupán agronómusok dolgoznak. Drónok, multispektrális kamerák, automata szenzorok és mesterséges intelligenciára épülő elemzőrendszerek figyelik egyszerre több tízezer kísérleti parcella fejlődését. A kamerák a levelek hőmérsékletéből, színéből vagy fényvisszaverő képességéből képesek következtetni arra, hogy egy-egy hibrid milyen gyorsan kerül vízstresszbe, mennyire képes szabályozni a párologtatását, illetve milyen hatékonysággal hasznosítja a rendelkezésére álló vizet. Ezekből az adatokból a mesterséges intelligencia olyan összefüggéseket is felismerhet, amelyeket hagyományos szemrevételezéssel lehetetlen lenne észrevenni.
Talán még fontosabb a genomikai szelekció. A korábbi módszerekkel szemben ma már nem kell minden kísérleti egyedet felnevelni, mert a növény genetikai állománya alapján előre megbecsülhető, hogy egy fiatal nemesítési vonalból várhatóan milyen hibrid válhat. Így évekkel lerövidül a nemesítési ciklus, hiszen az ígéretes jelöltek már a szántóföldi kipróbálás előtt kiválaszthatók.
Megdönthetetlennek hitt dogmákat cáfoltak meg
Hogy mindez a gyakorlatban is eredményt hoz-e, arra ad választ a Nature Communications folyóiratban 2025-ben megjelent nagyszabású amerikai kutatás. A szerzők több mint 92 ezer kísérlet adatait elemezték, amelyek 12.847 különböző kukoricahibridet és húsz év (2000–2020) eredményeit foglalták magukba az Egyesült Államok kukoricaövezetéből. Ilyen méretű összehasonlítás korábban nem készült, és szükség volt hozzá a mesterséges intelligencia megjelenésére.
A vizsgálat egyik legfontosabb tanulsága egy régi dogmát cáfol meg. Sokáig úgy tartották, hogy a nagy termőképesség és a szárazságtűrés között szükségszerűen kompromisszumot kell kötni. Alapvetésnek számított, hogy a nagy termőképességű hibridek érzékenyebbek az aszállyal szemben, míg a szárazságtűrő hibridek normál körülmények között kevésbé produktívak. Az amerikai eredmények szerint az elmúlt két évtized nemesítése ezt a kompromisszumot nagyrészt feloldotta. A kukorica különösen érzékeny a virágzást követő légköri aszályra, amit a modern hibridek sokkal jobban tűrnek, mint a korábbi generációk, továbbá a szemkitelítődés időszakában fellépő vízhiányt is jobban viselik. Így a magas termőképességük mellett nagyobb klímastabilitást is mutatnak.
A klímamodellek alapján a jelenleg rendelkezésre álló genetikai előrehaladás 2100-ra közel 18 százalékkal mérsékelheti az aszály okozta termésveszteséget a régebbi hibridekhez képest. Ez nem oldja meg a klímaváltozás problémáját, de mérsékli a gazdasági következményeit.
Mitől lesz aszálytűrő a növény?
A teljesítményjavulás természetesen nem egyetlen "aszálygénnek" köszönhető, hiszen a hőség és a vízhiány az élőlények teljes anyagcseréjét befolyásolja, és olyan fizikai változásokon is múlhat, mint a kiterjedt, mélyebbre hatoló gyökérzet, a levelek formája vagy a légcserenyílások működése. Lényeges a sejtszintű építő-bontó folyamatok hatékonysága, ami a jobb víz- és tápanyag-hasznosításban ölthet testet. Fontos a virágzás és érés előbbre hozása is anélkül, hogy ez a terméspotenciálban különösebb veszteséget okozna.
A lényeg, hogy a szelekció komplex élettani rendszereket optimalizál, teljes genomokra irányul és nem egy-egy tulajdonságra. A sokféle variáció és a nagy adathalmaz kezelésében óriási segítséget jelent a mesterséges intelligencia, amelyik több tízezer jelöltből is megtalálja azt az egy tucatot, amelyikkel foglalkozni érdemes.
Ez egyre gyorsabb nemesítést tesz lehetővé, amire nagy szükségünk van. Ma már nem az a kérdés, hogy 10 év múlva 13 százalékkal többet terem-e a kukoricánk, hanem az, hogy egyáltalán lesz-e még kukoricánk Magyarországon?
Ez a cikk is érdekelheti: Aszálytűrő durumok a sivatag széléről – Jönnek a megváltó növények?
Indexkép: Shutterstock.
