Erwiphage Forte: Bakteriofágokkal a tűzelhalás ellen

Az ERWIPHAGE FORTE az Enviroinvest Zrt. által kifejlesztett első magyar bakteriofág alapú biológiai készítmény, mely a tűzelhalás ellen preventív jelleggel sikeresen alkalmazható. A készítmény 2012 óta 120 napos szükséghelyzeti felhasználási engedéllyel rendelkezik minden év március 15-től július 15-ig terjedő időszakra. Ebben az időszakban a 2. forgalmi kategóriás növényvédő szer a www.erwiphage.com weboldalról megrendelhető. A készítmény ökológiai gazdálkodásban is alkalmazható.

Egy csomag Erwiphage Forte két palackból áll, amely 1 ha almástermésű kultúra permetezésére elegendő. A kisebbik, 100 ml-es üveg tartalmazza a bakteriofágokat, ezért ez az üveg hűtést igényel, hiszen a bakteriofágok tárolhatósága 4°C-on a legoptimálisabb. A másik, 1 l-es palack az UV-védő anyagot, valamint a bakteriofágok kitapadását segítő, szintén természetes eredetű Na-alginátot tartalmazza. A permetlé kijuttatásának legoptimálisabb ideje a késő esti órákban van, szélcsendes időben, az állományok virágzásakor 2-3 naponta, viszonylag alacsony (15 bar) nyomáson célszerű végezni.

A készítmény keverhetőségéről bővebb információ szintén az www.erwiphage.com oldalon található, de a fehérjekicsapódást okozó anyagok, mint pl. a réz tartalmú készítmények együttes alkalmazását kerülni kell.

Az almástermésűek tűzelhalása

A birs-, alma- és körteültetvények egyik legveszélyesebb bakteriális kórokozója az Erwinia amylovora, mely az almástermésűek tűzelhalását, más néven hajtásszáradását és ágelhalását okozza. A kórokozó a fent említett fajokon túl a rózsafélék (Rosaceae) családjának további kb. 150-200 faját képes fertőzni, kiemelt jelentőségű gazdanövénye pl. a galagonya, naspolya és más dísznövények is.

A baktérium sikeres megtelepedéséhez az optimális hőmérséklet, illetve a megfelelő nedvesség kulcsfontosságú, így a betegség járványszerű megjelenésére főképp enyhébb és esősebb tavaszokon lehet számítani. A tavaszi fertőzések során az áttelelt kórokozó a gazdafák rákos sebeiből a rovarok, vagy eső és szél útján kerül a virágzatokra, ahonnét a növény természetes nyílásain, vagy a friss metszési felületeken kerül a növények testébe. Innét kedvező időjárási feltételek mellett a kórokozó a vesszőkön és ágakon át hamar eljut a törzsig, ahol kialakulnak a rákos sebek. A fertőzés következtében a gyümölcsök megbarnulnak és lehullanak, vagy megfeketednek és a gyümölcsmúmiák a vesszőkön maradnak, ahonnét a kórokozó a későbbiekben további fertőzéseket idézhet elő. A tűzelhalás betegsége nyomán a friss hajtások végei elbarnulnak, később elfeketednek és úgynevezett pásztorbotszerűen elhajlanak, a virágzatok vizenyőssé válnak, majd igen hamar nekrotizálódnak.

A betegség első hazai megjelenéséről 1995-ben számoltak be, majd a kórokozó járványos előfordulása jelentős gazdasági károkat okozott 2000-ben és 2004-ben is. A betegség súlyosságára, valamint a gazdasági károk mértékére való tekintettel az Európai Növényvédelmi Szervezet (EPPO) a kórokozót A2 listás karantén károsítónak minősítette, így annak megtelepedése nyomán szaporítóanyag előállító ültetvény esetén a szakhatóság azonnali zárlatot rendel el.

A tűzelhalás elleni védekezés lehetőségei

A tűzelhalás elleni védekezés lehetősége igen korlátozott, ezért kiemelt jelentőségű a növény-egészségügyi szabályok pontos követése és betartása, ide értve az egészséges szaporítóanyag megvásárlását, valamint a helyes agrotechnika alkalmazását. A metszéseket a növényi nedvkeringés megindulása előtt a gazdafák nyugalmi időszakában szabad végezni, de ekkor is kerülni kell a túl erőteljes visszavágást, ami fokozhatja a későbbi erőteljes hajtásnövekedést. Szintén kerülni kell a túlzott mennyiségű nitrogén-utánpótlást is, hiszen ez is hozzájárulhat a gyors hajtásképződéshez, ezáltal a lazább szöveti struktúrához, ami szintén kedvez a kórokozó megtelepedésének és a növényen belüli szétterjedésének. Abban az esetben, ha a fákon a fertőzés tüneteit tapasztaljuk, ide értve a régebbi rákos sebeket és a friss fertőzés tüneteit mutató hajtásokat és virágokat, a fertőzési ponttól minimum 30-40 cm távolságra az egészséges rész irányába szükséges mechanikailag eltávolítani az érintett növényi részeket. A metszési munkák során valamennyi vágás között a metszőollót fertőtlenítő oldatba kell mártani, majd a vágott felületet azonnal sebkezelő anyaggal lezárni.

A védekezés kapcsán elmondható továbbá, hogy ugyan az almatermésűek integrált termesztési módszerébe könnyedén beilleszthető az Erwinia amylovora ellen engedélyben lévő réztartalmú, valamint az efozit-Al és kasugamicin hatóanyagok alkalmazása, azonban ezek a hatóanyagok igen korlátozott mértékben képesek visszaszorítani a kórokozót.

Az ökológiai gazdálkodás előírásainak megfelelő termesztési módszerek alkalmazása során kiemelt jelentőségű a fogyasztók egészségvédelmén túl a környezetvédelem és a kis környezeti terhelés, valamint a természeti értékek megfelelő kihasználása. Ebbe a rendszerbe is kiválóan beilleszthető az Enviroinvest Zrt. által kifejlesztett első magyar bakteriofág alapú biológiai készítmény, mely a tűzelhalás ellen preventív jelleggel sikeresen alkalmazható. A készítmény 2012 óta 120 napos szükséghelyzeti felhasználási engedéllyel rendelkezik minden év március 15-től július 15-ig terjedő időszakra. Ebben az időszakban a termék a www.erwiphage.com weboldalról megrendelhető.

A bakteriofágok

Bakteriofágoknak (röviden fágoknak) a baktériumokat megfertőzni képes vírusokat nevezzük. A fág egy fehérjeburokkal ellátott virion részecske, melynek az örökítőanyaga legtöbbször DNS, ritkán RNS. A fágok a hosszabb, nyugalmi életszakaszukat gazdasejten kívül töltik, ekkor várakoznak, hogy megfelelő gazdasejtre leljenek. Egy fogékony baktérium jelenléte esetén a fágok megtapadnak a sejtek felszínén, majd örökítőanyagukat a baktériumsejtbe juttatják, ahol a fágok hatására a gazdasejt a virális alkotóelemek szintézisét majd összeépítését végzi. A folyamat végén az ún. lítikus fágok felhalmozódását követően a baktérium pusztulása, az ún. lízise nyomán kiszabadulnak a gazdasejtekből, míg más, az ún. lizogén fágok beépülnek a bakteriális genomba és csak később aktiválódnak.

A bakteriofágokat általában azok morfológiai bélyegei, valamint az örökítőanyagának tulajdonságai (cirkuláris, vagy lineáris egy-, vagy kétszálú DNS, esetleg RNS) alapján rendszerezik. A feji és farki résszel rendelkező kettős szálú DNS örökítőanyaggal rendelkező fágok a Caudovirales rendbe tartoznak. A rend egyik ismertebb, az ún. Myoviridae családjába tartozó fágok burok nélküliek és összehúzódó farokkal rendelkeznek, míg a Podoviridae családba rövidebb, nem-összehúzódó farokkal bíró, a Siphoviridae család fágjai pedig egy hosszabb, nem-összehúzódó farokkal rendelkeznek. Utóbbi családba tartoznak a legismertebb λ fágok is.

Bakteriofágok a növényvédelemben

A tűzelhalás elleni biológiai védekezés módszerének kidolgozása már régóta a kutatások fókuszpontjában áll, amit egyrészről a betegség súlyossága, másrészről annak gazdasági károkozása is indokolttá tesz. Bár a kórokozó ellen számos antagonista baktériummal és élesztőgombával folynak kísérletek, valamint különböző növényi kivonatok (pl. fekete dió) és illóolajok (pl. borsikafű) hatékonyságát is vizsgálták, mégis a biológiai védekezés egyik legsikeresebb módszere a bakteriofágok alkalmazása lehet. Ugyan a bakteriofágokat a 20. század elején felfedezték, azonban a humán- és állatgyógyászati, illetve növényvédelmi felhasználásuk az antibiotikumok térnyerése miatt az 1970-es évekig visszaszorult. Az utóbbi években a fenntartható mezőgazdasági termesztés, az egyre szigorúbb élelmiszerbiztonsági előírások, valamint a tudatosabb vásárlói igények miatt ismét a növényvédelmi kutatások perspekívájába kerültek a fágterápiás készítmények azok kis környezeti terhelése, valamint az alacsony humánegészségügyi kockázat miatt. A bakteriofágok igen hamar degradálódnak a gazdaszervezetek jelenléte nélkül a környezetben, ezáltal kicsi az akkumuláció kockázata, továbbá a fágok nincsenek hatással az eukarióta szervezetekre sem, így olyan esetekben is alkalmazhatóak amikor más készítmények kijuttatása már nem tanácsos.

Bakteriofágok felhasználása a tűzelhalás ellen: az ERWIPHAGE FORTE kifejlesztése

Az Erwinia amylovora elleni fágterápiás készítmény fejlesztésének első lépése a kórokozó elpusztítására képes specifikus bakteriofágok izolálása. Ugyan a fágok a természetes környezetben mindenütt előfordulnak, azonban az izolálás sikeressége jóval nagyobb abban az esetben, ha az izoláláshoz felhasznált környezeti mintát az elpusztítani kívánt kórokozó természetes előfordulási helyéről gyűjtjük be. Így az izoláláshoz kiváló fágrezervoárnak tekinthetőek a tűzelhalással fertőzött gazdanövények, vagy azok közvetlen közeléből gyűjtött talaj is. A minták ezután az Enviroinvest Zrt. Nanofágterápiás Központjának laboratóriumába kerülnek, ahol különböző Erwinia amylovora törzsek segítségével kerülnek felszaporításra a bakteriofágok, amiket aztán számos további mikrobiológiai és molekuláris genetikai vizsgálatnak vetnek alá. Ezen vizsgálatok közül kiemelkedő a fágok gazdaspecifictásának felmérése, amikor azt tanulmányozzuk, hogy a tűzelhalás kórokozóján túl más jelentős növény- és humánpatogén kórokozó elpusztítására képesek-e az adott fágok. A molekuláris genetikai vizsgálatokon (RFLP és szekvencia analízis) kívül tanulmányozzuk a fágok azon képességét, hogy a különböző koncentrációjú fágszuszpenziók milyen mértékben és időintervallum során képesek visszaszorítani az elpusztítani kívánt kórokozót. A laboratóriumi vizsgálatokat követően szabadföldi kísérletekben vizsgáltuk a fágok gazdanövényekbe való bejutását és transzlokációját a fágszuszpenziók koncentrációjának függvényében. Az ökotoxikológiai vizsgálatok során megállapítást nyert, hogy az Erwiphage Forte nem toxikus méhekre, halakra (ponty), levéllábú rákra (Daphnia sp.), sem algára, továbbá a készítmény semmiféle gátló hatást nem gyakorol a csíranövények gyökér- és szárnövekedésére.

Kihívások a fágterápiában

A fágok hatékony növényvédelmi alkalmazásának csupán az egyik kulcseleme a megfelelő fágizolátum(ok), mint hatóanyag megléte egy biológiai készítményben, hiszen a bakteriális eredetű növénypatogének elleni védekezés sikerességét számos más faktor is döntően befolyásolja. A hatékony kárenyhítés alapvetőan azon is múlik, hogy a baktériumok jelenlétének és fertőzésének kritikus időpontjában, elérhető közelségben a szükséges mennyiségű bakteriofág jelen legyen a növények felszínén, amit legjelentősebb mértékben az UV-sugárzás, kisebb mértékben a magasabb hőmérséklet és kiszáradás tud csökkenteni. Kiemelt jelentőségű továbbá a permetlé elkészítéséhez használt víz minősége és hőmérséklete is, hiszen a bakteriofágok sokkal tartósabbnak bizonyulnak egy tiszta és hűvösebb vízű permetlében.

A fágok jelenléte, ezáltal fertőzőképessége jelentősen megnövelhető egyrészről a permetezési idő helyes megválasztásával, hiszen egy kora reggeli, vagy délutáni kijuttatás helyett egy napnyugta körüli permetezési időpont jelentősen hozzájárulhat a védekezés sikerességéhez. Egyes szerzők beszámoltak arról is, hogy a bakteriofágok levélfelszíni életképessége további adalékanyagokkal, mint pl. cukor és tejpor, tovább növelhető, azonban a gyakorlatban kevésbé elterjedt és gazdaságos az alkalmazásuk.

Az Enviroinvest Zrt. az UV-sugárzás káros hatásainak csökkentése érdekében a tűzelhalás elleni készítményében Na-fumarátot alkalmaz, hiszen az élelmiszeriparban savanyúságot-szabályozó anyagként is használatos fumársav igen nagy UV-elnyelő képességgel rendelkezik, ezáltal kiválóan alkalmas a bakteriofágok védelmére. Az Erwiphage Forte tekintetében a bakteriofágokat, valamint az UV-védő anyagot tartalmazó elegyek két külön palackban kerülnek forgalomba, vagyis egy csomag Erwiphage Forte két palackból áll, amely egy hektár permetezésére elegendő. A kisebbik, 100 ml-es üveg tartalmazza a bakteriofágokat, ezért ez az üveg hűtést igényel, hiszen a bakteriofágok tárolhatósága 4°C-on a legoptimálisabb. A másik, 1 l-es palack az UV-védő anyagot, valamint a bakteriofágok kitapadását segítő, szintén természetes eredetű Na-alginátot tartalmazza. A permetlé kijuttatását a már ismertetett késő esti órákban, az állományok virágzásakor 2-3 naponta, viszonylag alacsony (15 bar) nyomáson célszerű végezni.

Az Enviroinvest Zrt. további fágterápiás kutatásai

Az Enviroinvest Zrt. az Erwiphage Forte kifejlesztésén túl fágterápiás módszerek vizsgálatával több jelentős növényvédelmi probléma megoldásán fáradozik.

A dió baktériumos rügy-, levél- és termésfoltosság betegségét okozó Xanthomas arbicola pv. juglandis elleni hatékony védekezés kérdése napjainkban szintén nem megoldott, melynek a diótermő ültetvényekben okozott gazdasági kára valamennyi növénypatogén közül az egyik legjelentősebb. A dió xanthomónaszos betegségén túl a Szegedi Tudományegyetemmel, valamint a Nemzetközi Rizskutatási Intézettel (IRRI) közös együttműködésben a rizs levélfoltosság betegség kórokozójának (Xanthomas oryzae pv. oryzae) ellen történnek további bakteriofág alapú kutatások. Tervezzük továbbá a méh nyúlós költésrothadás betegségét okozó spóraképző baktériumok (Paenibacillus larvae spp. larvae) fágjainak izolálását és vizsgálatát, hiszen a bakteriofágok növényegészségügyi felhasználásán túl az állatgyógyászati célú termékfejlesztés cégünk palettáján szerepel.

Dr. Varga Ildikó – Dr. Kovács Tamás
ENVIROINVEST
Környezetvédelmi és Biotechnológiai Zrt.
(Biokultúra 2018/1-2)