Bazídiumos nagygomba kivonatok mint potenciális növényvédő szerek
A modern mezőgazdaság egyik alappillére a növénykórokozókkal és a kártevőkkel szembeni hatékony és minél környezetkímélőbb növényvédelem. A növényvédelem különböző eljárások és vegyületek felhasználását foglalja magába, melyek együtt egy komplex rendszert alkotnak. Ennek a rendszernek bármilyen változása a növényvédelem hatékonyságának csökkenését eredményezheti és az élelmiszerbiztonságot is veszélyeztetheti.
Az Európai Unióban számos növényvédelemre fejlesztett hatóanyagot és terméket vontak már ki és további hasonló intézkedések várhatóak az elkövetkező években. Ezért esszenciális, hogy új hatóanyagokat fejlesszünk, vagy találjunk akár természetes forrásokból, például termőtestes nagygombákból. Az eredményeink alapján a vizsgált gombakivonatok (citromsárga laskagomba – Pleurotus citrinopileatus, déli tőkegomba – Agrocybe cylindracea, kései laskagomba – P. ostreatus, ördögszekér laskagomba – P. eryngii és a téli fülőke – Flammulina velutipes) a növényekre nem hatnak károsan, még hosszabb időtartamot követően sem, viszont különböző mértékű antimikrobiális hatást mutattak növényi kórokozók ellen.
Az elmúlt évtizedekben a világ mezőgazdasága gyors változásokon ment keresztül, amit többek között a termőhelyek bővülése és a kémiai növényvédő szerek térnyerése is katalizált. Azonban a növényvédelem rendelkezésre álló eszközeivel és vegyületeivel sem tudunk maximális hozamot elérni, mivel a növényi kártevők és a kórokozók jelentős termésveszteséget okozhatnak. A konvencionális növénytermesztés jövőjét egyre inkább meghatározza a növényvédő szerek elleni rezisztencia elterjedése és az egyre szigorúbb törvényi hatóanyag szabályozások. Európában a növényvédelem lehetőségeit és fejlesztési irányait leginkább az EU szabályozási rendszerei határozzák meg. Az egyik ilyen szabályozó rendelkezés a 2009-ben elfogadott növényvédő szer engedélyezési és forgalomba hozatali 1107/2009/EK rendelet. Ez tartalmazza a növényvédő szerekre vonatkozó előírásokat, illetve az engedélyezett hatóanyagokat és hatóanyagcsoportokat, továbbá meghatározza a humánegészségügyi vonatkozásokat. A mai termesztésben használt növényvédő szereket időről-időre újra engedélyeztetni kell, amely során a hatóanyagok felülvizsgálatát végzik el. Azonban a növényvédő szer visszavonások mellett, a gazdák nem kapnak megfelelő támogatást (főként alternatív eszközöket és hatóanyagokat), ezért az engedély nélkül előállított peszticidek gyártása és használata rohamos ütemben nő.
A fejlesztési irányok között azonban már sokkal korábban (az 1920-as években) voltak természetes eredetű hatóanyagokkal kapcsolatos kutatások is, amelyek révén létrejött egy akkor újnak számító irányzat, a biopeszticidek kutatása. A biopeszticidek biológiai eredetű, élő szervezetek által termelt természetes anyagok, vagy élő szervezetek, melyek a növényi betegségek, a kártevők és a gyomfajok visszaszorítására/elpusztítására szolgálnak a természetes ökoszisztéma károsítása nélkül. Az első és talán a legismertebb fungicid hatású metabolitokat az 1960-as években egy gombafajból, a keserű tobozfülőkéből (Strobilurus tenacellus) nyerték ki, amely vegyületek (strobilurin A és B) a környezeti stressz hatására termelődnek. A S. tenacellus egy kiváló példája annak, hogy a nagygombákban megtalálható vegyületek alkalmasak lehetnek mezőgazdasági felhasználásra peszticidként. A nagygombák kiváló forrást jelentenek, mivel fajszámukat a konzervatívabb megközelítés szerint 1,5 milliósra becsülik, azonban az egyre bővülő ismeretek figyelembevételével ez elérheti a 2,2-3,8 milliót is.
A kísérleteinkbe három termesztett laskagomba fajt (citromsárga laskagomba – Pleurotus citrinopileatus, kései laskagomba – P. ostreatus és ördögszekér laskagomba P. eryngii) valamint két vadon termő gombafajt (déli tőkegomba – Cyclocybe cylindracea syn. Agrocybe cylindracea, téli fülőke – Flammulina velutipes) vontunk be. A növénypatogén ágenseket és azok különböző paramétereit az 1. táblázatban foglaltuk össze.

1. táblázat: A kísérletek során használt kórokozók
A kivonatok citotoxikus hatásának vizsgálata
Egy adott vegyületnek a növényi sejtekre gyakorolt citotoxikus hatásának vizsgálata kiemelt jelentőséggel bír, mivel a citotoxikus anyagok a növény gyengülését és ezáltal ellenállóképességének csökkenését eredményezhetik a növénypatogén kórokozókkal szemben. A citotoxicitás vizsgálatot dohányleveleken végeztük el az általunk vizsgált öt gombakivonattal (30 mg/ml), amelyeket ecset segítségével vittük fel. Kontrollként a levél jobb oldala szolgált, amelyeket a kivonatok oldószerével kezeltünk. (1. ábra).

1. ábra: A kivonatokkal kezelt levelek 24 óra (A), 48 óra (B) és 72 óra (C) elteltével
24 óra elteltével a gomba kivonatok jól látható réteget képeztek a levéllemez bal oldalán, de ezen kívül nem tapasztaltunk semmilyen elváltozást. 48 és 72 óra elteltével a dohánynövények nem mutattak szemmel látható tüneteket, nem volt látható elszíneződés, vagy egyéb deformáció, vagyis a dohánynövények egészségesek voltak. Az alkalmazott koncentrációban tehát a dohánynövények nem voltak érzékenyek az általunk vizsgált gombakivonatokra és a kivonatokban található vegyületekre.
A kivonatok vírusellenes hatásának vizsgálata
A kivonatok vírusellenes hatásának vizsgálatához dohánymozaik vírust (Tobacco Mosaic Virus – TMV) alkalmaztunk, amellyel dohánynövényeket (Nicotiana tabacum cv. Xanthi NN) fertőztünk. A kivonatok felvitele megegyezett a citotoxicitási vizsgálat esetében megadott eljárással. A növényeket a fertőzést követően a növénynevelő kamrákba helyeztük, majd 12 óránként ellenőriztük a tünetek kialakulását. A sikeres fertőzés után a dohánynövény levélen nekrotikus léziók (elhalások) jelentek meg. A kísérlet eredményének kiértékeléséhez a fertőzött leveleket eltávolítottuk a növényekről, majd összeszámoltuk a kezelt és a kezeletlen oldalakon lévő léziókat (2. ábra).

2. ábra: A léziók számának alakulása a TMV-vel fertőzött leveleken (n=9) a különböző extraktumok hatására, a kezelt (sötét szürke) és a kezeletlen (világos szürke) oldalon (*a szignifikáns különbséget jelöli a kezelt és a kezeletlen oldalak között)
Az egyes kezelések átlagosan 20,7±5%-kal alacsonyabb léziószámot eredményeztek a kezeletlen oldalhoz képest. A csökkenés mértéke és aránya alapján feltételezhető, hogy az öt vizsgált gombafaj mindegyikében találhatóak antivirális hatással rendelkező komponensek. Ezt a megfigyelést a vezetőképességi vizsgálatok is alátámasztották (3. ábra).

3. ábra: A TMV fertőzést követően mérhető konduktivitás (átlag±szórás) értékek, az eltérő betűk a szignifikáns különbséget jelzik
Az elektrolitoldatok elektromos vezetőképességének konduktometriás mérését, széles körben alkalmazzák a növényekben lezajló folyamatok tanulmányozására. Az ilyen mérések alkalmával a fertőzés súlyosságának, azaz a növényi sejtek sérülésének mértékéről kapunk információkat egy objektív mérőszám (µS –mikrosiemens) segítségével. A kivonatokkal kezelt levelekben a konduktivitási értékek alapján, átlagosan 53±6,2%-kal alacsonyabb volt a szövetkárosodás mértéke a kontrollhoz képest.
A kivonatok antimikrobiális hatásának vizsgálata
A kutatásunk keretein belül in vitro körülmények között vizsgáltuk, hogy a gombakivonatok mennyire hatásosak különböző növénypatogén baktériumok és gombák (Bipolaris sorokiniana, Botrytis cinerea, Ralstonia solanacearum és Xanthomonas campestris pv. phaseoli) ellen. A kivonatok antimikrobiális hatásának vizsgálatát és a minimális gátlókoncentráció (azon legkisebb koncentráció, amely még láthatóan gátolja az adott baktérium, vagy gombatörzs növekedését – MIC, minimum inhibitory concentration) meghatározását 96 lyukú mikrolemezekben végeztük el. Pozitív kontrollként antibiotikumot és gombaölőszert használtunk (neomicin – 1 mg/ml; benomyl – 6,25 mg/ml koncentrációban). A baktériumok és gombák szaporodását egy nappal a hatóanyagok hozzáadása után mértük mikrolemez olvasóban. A P. eryngii, P. ostreatus és C. cylindracea kivonatok a legnagyobb koncentrációban (30 mg/ml) teljesen gátolták az Xanthomonas szaporodását. Kisebb koncentrációknál nem volt teljes mértékű a baktérium szaporodásának gátlása, de így is jelentősen kisebb volt, mint a kontroll baktériumszuszpenzió esetében (4. ábra).

4. ábra: A gombakivonatok hatása a X. campestris pv. phaseoli szaporodására
A F. velutipes kivonata nem volt ennyire hatékony, mivel magasabb koncentrációban sem tudta teljesen meggátolni a baktérium szaporodását. Ugyanakkor jól mérhető bakteriosztatikus hatást fejtett ki még kisebb koncentrációknál is, mivel a baktérium egy alacsonyabb sejtszám elérése után már nem volt képes tovább szaporodni.
A Ralstonia solanacearum baktériummal kapott eredmények igen változatos képet mutattak a különböző kivonatok baktériumra tett hatásával kapcsolatban (5. ábra).

5. ábra: A gombakivonatok hatása a Ralstonia solanacearum szaporodására
Míg egyes kivonatok széles koncentrációtartományban gátolták a baktérium növekedését (P. ostreatus, P. eryngii, C. cylindracea), más kivonatok egyes koncentrációkban már egyáltalán nem, vagy csak kis mértékben voltak hatásosak (P. citrinopileatus, F. velutipes). Három kivonat (C. cylindracea, P. eryngii és P. ostreatus) is nagyobb gátló hatást mutatott (0,25 mg/ml koncentrációig), mint a kontrollként alkalmazott neomicin antibiotikum.
Az in vitro körülmények között vizsgált Botrytis cinerea érzékenynek bizonyult a gombakivonatokkal szemben, mivel a kivonatok még a legkisebb koncentrációban is gátolták a gomba növekedését. A leghatékonyabbnak a P. eryngii, míg legkevésbé hatékonynak a C. cylindracea kivonata bizonyult. A másik patogén gombatörzzsel (Bipolaris sorokiniana) végzett kísérleteink során a kivonatok közül egyedül a déli tőkegomba (C. cylindracea) kivonata volt képes gátolni a gomba növekedését mégpedig a legnagyobb alkalmazott koncentrációban.
A kivonatok antibakteriális hatása baktériummal fertőzött növényeken
A Pseudomonas syringae pv. tabaci a dohánynövényeken súlyos hervadásos tüneteket okoz, ezáltal pedig gazdasági kárt is eredményez. A kísérletekben kivonatokat és a baktériumszuszpenziót is a levél fonáki részére vittük fel, úgy hogy a kivonatokkal történő kezelés és a baktériumfertőzés között 24 óra telt el. A kórokozó által kiváltott szövetkárosodás mértékét elektromos vezetőképesség méréssel vizsgáltuk. A mérés eredményeit a 6. ábrán foglaltuk össze.

6. ábra: A kivonatok hatása a Pseudomonas syringae pv. tabaci által kiváltott növényi szövetkárosodásra. A különböző betűk a szignifikáns különbséget mutatják
A konduktivitás mérések adatai alapján megállapítható, hogy a kontroll levelek nagyobb mértékben sérültek, mint a gombakivonat kezelést kapó levelek. A különböző gombakivonattal végzett kezelések egymástól nem különböztek jelentősen.
Milyen lehetőségek rejlenek a nagygombákból kinyert anyagokban?
Az elmúlt évtizedekben jelentősen bővültek a bazídiumos gombákkal kapcsolatos ismereteink, mindemellett számos új fajt írtak le és jellemeztek. Jelenleg a természet nyújtotta egyik legnagyobb kiaknázatlan lehetősége a nagygombafajok és a bennük megtalálható számos olyan vegyület, amelyeket más élőlények nem képesek előállítani. Ezen vegyületek bioaktív tulajdonságaik (antioxidáns, antivirális, antibakteriális stb.) miatt a mezőgazdaságban és más iparágakban is jól hasznosíthatóak lennének.
A növényvédelemnek számos korlátozó tényezővel kell szembe néznie a jövőben, többek között az EU új szabályozási rendszerével, melynek értelmében korlátozni fogják számos peszticid használatát, sőt egyes peszticideket ki is vonnak a forgalomból. Ezek között számos vegyületet alkalmaztak a különböző gombás és bakteriális fertőzések kezelésére. Ezek leváltására nyújthatnak alternatívát a különböző természetes forrásokból származó vegyületek. A jelenlegi szabályozási környezetben azonban az új biopeszticidek engedélyeztetési folyamata több évbe is beletelik ezzel késleltetve a gyakorlati alkalmazásukat.
Összességében elmondható, hogy az elvégzett kísérletek eredményei alapján a felhasznált gombafajokból készült kivonatok alkalmasak lehetnek növényvédelmi felhasználásra. Azonban azt is fontos megjegyezni, hogy ezek többféle komponenst tartalmazhatnak változó arányokban. A legfontosabb feladat az elkövetkezőkben tehát a kivonatokból az egyes hatásos vegyületek izolálása és meghatározása. Az izolált komponensek magukban valószínűleg sokkal kisebb mennyiségben is képesek lesznek gátolni a különböző patogéneket. Azonban az sem zárható ki, hogy a különböző komponensek egymást támogató hatása fokozza a kórokozók gátlását, ennek megállapítására további vizsgálatok szükségesek. Eredményeink azt mutatják, hogy a gomba kivonatok alkalmazása biopeszticidként új eszköz lehet a növényvédelemben. Hatásosságukat azonban befolyásolhatja a kijuttatás módja és a kivonat formája is, így ezek kutatása is fontos terület lehet az elkövetkezőkben. Köszönetnyilvánítás: A kutatás a Nemzeti Kutatási, Fejlesztési és Innovációs Hivatal OTKA PD 134467 pályázat támogatásával készült.
Krüzselyi Dániel, Bozsó Zoltán, Móricz M. Ágnes
Magyar Kutatási Hálózat, Agrártudományi Kutatóközpont, Növényvédelmi Intézet
(Biokultúra 2024/3-4)