Az élővilág fejlődése során az élőlények közötti együttműködésnek számos típusa jött létre. Egyik gyakori együttműködés a tápanyagok átadása, melynek során két egyed közösen hoz létre egy megnövekedett érintkezési felülettel rendelkező, a tápanyagok átadására szolgáló szervet.
Többek között ilyen kapcsolatot biztosít az emlősök méhlepénye, mely az emlősök elterjedési és fennmaradási sikerének egyik fontos eleme. Hasonló sikertörténet a növények és a gombák intenzív tápanyagátadásra szolgáló kapcsolatának, a mikorrhizaképzésnek a kialakulása: a mikorrhizák a szárazföldre lépéstől kísérik a növényvilág fejlődését, a növények túlnyomó többsége mikorrhizakapcsoltan él, ráadásul mára ennek már számos típusa is kialakult. A mikorrhizapartnerek kölcsönös előnyökhöz jutnak; a növény által megtermelt szervesanyagokból jelentős mennyiséget kap a gomba, cserébe a növény több makro- és mikroelemhez, illetve vízhez juthat a mikorrhizaképző gomba felszívást végző, óriási felületű talajmicéliuma által. A tápanyagtöbblet a növény fotoszintézisére és általános állapotára („fitnesz”) is kedvezően hat, s ezek együtt általában magasabb biomasszahozamot és fokozott stressztűrést eredményeznek. Az utóbbi évtizedekben egyre intenzívebb növényi stresszélettan-kutatások a mikorrhizakapcsolat széles körű stresszpufferoló hatását igazolták, mely többek között kiterjed a tápanyaghiány, a nehézfém- és só-, valamint a szárazságstressz kivédésére, enyhítésére.
A talajgombák fontos résztvevői az egészséges talajéletnek. A talajgombák micéliumának tömege még a szántóföldeken is több tíz tonnányit tesz ki, ezért fontos szénrezervoárként szolgál, állapota kritikus tényezője lehet a klímaváltozásnak. Ma már a talajélet javításáért számos gombával végeznek talajoltásokat (pl. Trichoderma spp., Beauveria spp., Coniothyrium spp.) a biogazdaságokban, s egyre inkább a modern nagyüzemi mezőgazdálkodásban is. A talajgombák között a mikorrhizagombák kiemelkedő szerepére a világhírű iskolateremtő talajmikrobiológus, Fehér Dániel már a múlt század első felében felhívta a figyelmet. Így nem lehetett véletlen, hogy a világon először egy magyar erdész, Bokor Rezső végzett erdészeti csemetekertekben mikorrhizaoltást, erdei talaj bekeverésével.
Gazdasági szempontból a két legfontosabb mikorrhizatípus az arbuszkuláris (AM) és az ektomikorrhiza (EKM). Arbuszkuláris mikorrhizát képez a lágyszárú növények zöme, a hazai fás növények közül az Acer, a Fraxinus, Juglans nemzetségek és a Rosaceae család fajai. A mérsékelt öv erdőiben élő fás növények többsége ektomikorrhizaképző, míg a trópusi erdők fái inkább arbuszkuláris mikorrhizát képeznek. Az AM-gombák szervesanyagbontó képessége ugyanis csekély, így azokban a talajokban, ahol gyors a mineralizáció (pl. trópusi klíma alatt) az AM az elterjedtebb, azokon a klímákon (mérsékelt és boreális öv) és erdőtípusokban (pl. fenyvesek, Eucalyptus erdők), ahol a szerves anyag nehezebben bomlik, az EKM-képzés a domináns. A keresztes virágúak, szegfűfélék családjai mellett egyes ruderális és a vízi élőhelyeken élő családok fajai azok, melyek egyáltalán nem képeznek mikorrhizát.
Az áltrifla-mikorrhiza hófehér gombaköpennyel fedett elágazó és megnyúlt gyökerekből áll
Az AM-oltóanyagok értékesebb növényanyagok nevelésében váltak inkább be, ilyen a dísznövények, parkok, ápolt gyepek kezelése
Az EKM-képző gombafajok jelentős része a nagy gombák közül kerül ki, így a termőtesteiken található spórákból oltóanyag nyerhető. A spóraalapú oltóanyag mellett egyes fajok steril tenyészete is alkalmas lehet folyadék- vagy gélbázisú EKM-oltóanyagok elkészítésére. Ma az EKM-oltóanyagokat kiterjedten használják rekultivált területek (pl. bányameddők), illetve kedvezőtlen adottságú régiók (Afrika, Ausztrália) fásításában. Az EKM-képző gombákkal történő mesterséges mikorrhizálásban kétszáz év tapasztalata gyűlt össze egyes szarvasgombafajok ültetvényes termesztésében, amely az utóbbi évtizedekben Magyarországon is terjedőben van, sőt ma már a szarvasgombákkal mikorrhizált csemeték telepítésére erdőtelepítési támogatás is igényelhető. Az AM-gombafajok termőtestet ritkán képeznek, a többnyire mikroszkópos méretű spóráikat csak apró lyukméretű szitasorokon lehet a talajból kinyerni, melyeket ráadásul kizárólag élő növényi gyökereken lehet felszaporítani (obligát biotrófok). Az oltóanyag általában a spórákat és kolonizált gyökereket tartalmazó szilárd hordozó (tőzeg, perlit, homok, égetett agyaggolyó stb.). A bonyolultabb és drágább oltóanyag-előállítás miatt az AM-oltóanyagok értékesebb növényanyagok nevelésében váltak inkább be, ilyen a dísznövények, parkok, ápolt gyepek kezelése.
Az utóbbi évtizedekben hazai kutatások is igazolták, hogy a mesterséges mikorrhizálás sikeresen illeszthető be számos agrár- és erdészeti művelési technológiába (pl. műtrágyázás kiváltása Balaton vízgyűjtőjén, erdészeti csemetenevelés, szikfásítás, energiacélú erdőtermesztés, szarvasgomba ültetvényes termesztése). A Pannon Breeding GINOP 2.2.1-15-2017-00042 azonosítószámú kutatási projekt keretén belül a Díszkertészeti célú hazai lágy- és fásszárú növényfajok szárazság-, szik- és nehézfémtolerancia-vizsgálata a csírázás és egyedi nevelés során mikorrhizapartner jelenlétében című kutatási téma megvalósítása során a mikorrhiza megnevezésű kutatócsoport szakemberei a bevont növénytaxonok stressztűrését támogató mikorrhiza-oltóanyagok kidolgozását tűzték ki célul. A kutatócsoport behatóbban az alábbi három növénycsoporttal foglalkozik: rézsűgyep, remediációs növények, zöldfelület-gazdálkodási növények (rózsák).
A pályázati munka első időszakának meghatározó feladata volt az EKM-gombák térképezése. A vegetációs időszakban EKM-képző gombák termőtesteit gyűjtöttük be, majd ezeket fungáriumban deponáltuk. Az első évben 382 epigeikus (föld feletti) és 113 hipogeikus (földalatti) gomba anyagát, míg a második évben 410 epigeikus és 192 hipogeikus gomba anyagát sikerült herbáriumban elhelyezni. A föld feletti gombák esetében az élőhelyeiket az azokat érő antropogén hatások erőssége szerint osztályoztuk, és feljegyeztük, melyek ezek a hatások. A termőtestek alól talajmintákat gyűjtöttünk, a még nedves talajokból pH-t mértünk, majd szárítás után deponáltuk azokat. A 300 termőhelyi talaj vizsgálatát a DE MÉK Agrárműszerközpont végezte. A termőhelyek pontos GPS-koordinátáit Garmin Oregon 700 GPS készülékkel határoztuk meg. In situ talajökológiai méréseket (talajhőmérséklet és -nedvesség) végeztünk EKM-képző gombák talajain FieldScount TDR 300 talaj-nedvességmérővel városi környezetben.
Mikorrhizagombák friss és herbáriumi anyagainak határozása a hagyományos morfológiai alapú határozások mellett molekuláris biológiai módszerekkel is történt. A kiválasztott termőtestek mintázása után DNS-kivonást, majd DNS felszaporítását (PCR-polimeráz-láncreakció) végeztünk. Minden esetben a filogenetikai vizsgálatokban leggyakrabban használt ITS lókuszt (Internal Transcribed Spacer) szaporítottuk fel, ITS1F és ITS4/ITS7 oligonukleotidok segítségével. Egyes esetekben az LSU régiót (Large Subunit, 28S) is bevontuk a vizsgálatokba, LROR és LR5 oligonukleotidok használatával. A DNS-termékeket az előkészítési lépések után szekvenálásra küldtük, amit a Biomi Kft. (Gödöllő) végez. 2019 áprilisa óta összesen 449 minta szekvenálását végeztük el. A szekvenciákat a legfrissebb taxonómiai vizsgálati módszerekkel értékeltük, melynek eredményeképpen már most számos, Magyarországra nézve új fajt sikerült kimutatni urbánus környezetekből, illetve a korábbi előfordulási adatokat is revideálni tudtuk. Az antropogén hatású területeken és kertészeti kultúrákban mikorrhizagombák friss, oltásra alkalmas termőtesteit gyűjtöttük be, majd az azokból sterilen kiemelt termőtestdarabkákat különböző steril táptalajokra felhelyezve tenyészetek izolálását indítottuk el. Így sikerült ektomikorrhizagombák (pl.: cölöpgomba /Paxillus sp./) steril tenyészeteit izolálni. A táptalaj-szelekció és a hőmérséklet-optimalizálás után a steril gombatenyészetek egy részét Petri-csészéken, majd szubmerz kultúrában is sikeres szaporítottuk fel. Időközben Scleroderma szárított termőtestek begyűjtése és eltárolása is megtörtént a spóraalapú oltásokhoz.
Urbán környezetben ma már sokfelé megteremnek a cölöpgombák, melyek kiemelkedő vitalizáló hatással bírnak a növényekre
Száraz élőhelyeken az egyik legjobban teljesítő mikorrhizagomba a fakó áltrifla (Scleroderma bovista). a) A fakó áltrifla termőtestei; b) A fakó áltrifla fehér mikorrhizái szabad szemmel is jól láthatók
Az első arbuszkuláris mikorrhizagombával (INOQ Special: Rhizoglomus irregulare) történő oltást Törökszentmiklóson, 2019 májusában, 15 kísérleti növényanyagon (Fraxinus excelsior, Fraxinus ang. subsp. Pannonica, Rosa ’Inermis’, Rosa’Schmidt’s Ideal’, Rosa ’Pollmeriana’, 4 Pyrus klón, 4 Robinia pseudoacacia klón, Rosa laxa, Rosa ’Queen Elizabeth’) végeztük el, talajinjektálással. Az ektomikorrhizás fák inokulálásához spóraalapú oltóanyagot (Scleroderma bovista és Scleroderma areolatum fajok formulázott mixtúrája) használtunk fel Törökszentmiklóson, 2019. 08. 06-án. A fenti oltóanyaggal injektáltuk Carpinus betulus, Tilia cordata, Tilia platyphyllos, Tilia tomentosa rendelkezésre álló konténeres csemetéit. A kutatási projekt további részének feladata lesz a mikorrhizált növények fejlődésének nyomon követése a fenológiai mérések elvégzésével, továbbá stressztűrő képeségük tesztelése. Célunk továbbá urbán hársfasorok és az AM-képző ostorfaállományok mikorrhiza-partnereinek meghatározása metagenomelemzéssel.
Terveink szerint a program végére pontosabb képet kaphatunk a különböző mikorrhizagombák növényfajok stressztűrésében antropogén terheltségű környezetben betöltött szerepéről és a megfelelően szelektált és formulázott mikorrhiza-oltóanyagok használatával hatékonyan tudjuk majd a vizsgált növényeket inokulálni és stressztoleranciájukat jelentősen emelni.
SZERZŐ: DR. BRATEK ZOLTÁN*,**, DR. BRANDT SÁRA**, BÓNA LILLA*, CSIZMÁR MIHÁLY* • *ELTE NÖVÉNYÉLETTANI ÉS MOLEKULÁRIS NÖVÉNYBIOLÓGIAI TANSZÉK, **PANNON SZARVASGOMBA KFT.
