Új fejlesztésű biopeszticid – Tricho Immun az ökológiai gyümölcstermeszésben

A gyümölcstermesztésben is sok problémát okoz a termés mennyiséget, minőséget és ezáltal a jövedelmezőséget csökkentő különböző kórokozó gombák megjelenése. Az European Green Deal – Farm to Fork – „termelőtől a fogyasztóig” stratégiája előírta a kémiai alapú peszticidek 50%-os csökkentését, valamint a bio művelésű területek 25%-os növelését Magyarországon 2030-ig, ugyanis cél az organikus gazdálkodás arányának növelése, a fogyasztói igényeknek megfelelően. Ezzel csökkenthető a növényvédőszer maradvány kockázata és a környezeti szennyezés is.

A növényvédőszerek helyzete évről évre változik, a forgalomban levő hatóanyagok, hatóanyag-csoportok száma egyre inkább csökken, így a kemikáliák helyettesítésére a legígéretesebb lehetőség a biopeszticidek alkalmazása. Azonban nem szabad elfelejteni, hogy nemcsak a növényi kórokozókkal szemben kell hatékonynak lenniük, hanem gazdasági és biztonsági előírásoknak is meg kell felelniük.

A biológiai védekezésben alkalmazható szervezetek („hatóanyagok”) közül ismeretesek a gombák. Ezen belül is a Trichoderma fajok említésre méltóak, hiszen régóta ismertek mikoparazita (sejtfal bontó enzimek termelése) és antagonista (más gombák növekedését gátló anyagok termelése) tulajdonságokkal rendelkeznek. Tápanyag és térparazitizmusuk révén képesek kiszorítani a kórokozó gombafajokat. A növényben képesek gyorsan növekedni és javítani tápanyag felvételüket, illetve vízhasznosításukat, emellett növényi növekedési hormonok termelésére is képesek lehetnek. Ezen előnyös tulajdonságaik révén biostimuláns hatásuk is bizonyított, mely az ültetést/telepítést követően eredési % és a terméshozam növelésében is sokszor kimutatható. Ismert továbbá a növényi rezisztenciát, azaz az indukált rezisztenciát fokozó hatása is, mellyel növelhető a növények kórokozókkal szembeni ellenálló képessége.

Magyar világújdonság: gombával a gombák ellen, a Tricho Immun

A Debreceni Egyetem kutatói által (Prof. Dr. Karaffa Erzsébet – DE, egyetemi tanára; Dr. Kovács Csilla – DE, Gyümölcstermesztési, Fajtafenntartási és Génmegőrzési Osztályának vezetője; 1. ábra) kifejlesztett termék a humán és állatgyógyászatban már alkalmazott probiotikumok elvéhez hasonlóan egyfajta „növényi probiotikum” alkalmazásával javítja a növény kondícióját, ezáltal ellenállóbbá teszi azokat olyan betegségekkel szemben, melyek tünetei bizonyítottan különböző biotikus és abiotikus stressz faktorok (pl. aszály) hatására jelennek meg.

1. ábra | Prof. Dr. Karaffa Erzsébet Mónika és Dr. Kovács Csilla (Fotó: Debreceni Egyetem Sajtóiroda)

A kifejlesztett Trichoderma alapú biostimuláns készítmény növényvédelmi technológiába történő illesztésével lehetőséget nyújthat az ilyen jellegű hatások kivédésre.

Kutatásainkat 2014-ben kezdtük egy COST Action nemzetközi projekt keretén belül, mely célul tűzte ki többek között a Tokaji Borvidék tőkebetegségeinek és a betegség kialakulásában szerepet játszó kórokozó gombák jelenlétének felmérését Kovács Csilla Ph.D disszertációjának témájaként. Ezen kutatás megkezdését követő évben, 2015-ben arra lettünk figyelmesek a minták vizsgálata során, hogy egy zöld hifaszövedéket képező gombafaj (2. ábra) ránőtt a kórokozó gombákra, melynek izolálása így nehézkessé vált.

2. ábra | Készítményben található két törzs kombinációja Petri-csészén, PDA (burgonya-dextróz agar) táptalajon, szobahőmérsékleten tenyésztve (saját felvétel)

A gombát ezt követően laboratóriumi vizsgálatátokkal azonosítottuk. Kiderült, hogy hiperparazita gombákat találtunk, mely a szőlő fás, belső szöveteiben élnek és kórokozó gombákkal „táplálkoznak”. Megfigyeltük továbbá, hogy azok a tőkék, melyekből származnak, nem mutatták a jellegzetes, fás betegségekre utaló tüneteket, egészségesek maradtak. Az izolált Trichoderma fajokat molekuláris markerekkel azonosítottuk, így pontosan meg tudtuk határozni, hogy a Trichoderma harzianum fajcsoportba tartoznak (TR04 – Trichoderma afroharzianum, TR05 – Trichoderma simmonsii).

Mikoparazita képességüket in vitro laboratóriumi tesztekkel igazoltuk. Több törzset izoláltunk és teszteltünk, végül a termékben lévő törzsek bizonyultak a leghatékonyabbaknak a növényi kórokozó gombákkal szembeni vizsgálatainkban. Konfrontációs teszteken 100% BCI (Biokontroll Index) értéket képviseltek, vagyis parazitálták a kórokozókat, ránőttek és elpusztították azokat. Megfigyelhető volt, hogy a Trichoderma törzsek a patogén gomba hifákra tekeredése, szívó hifa (appresszórium) képzése és a penetráció is (3. ábra).

3. ábra | Mikroszkópos felvétel mikoparazita képességének megfigyeléséhez növényi kórokozó gombákkal szemben (Kovács, 2017; Kovács et al., 2021)

A Trichoderma törzsek fungicid érzékenységének tesztelését 2019-ben végeztük el a szőlőtermesztésben a kísérleti területen akkor alkalmazott növényvédőszerrel szemben. Azóta már számos, más gyümölcstermesztésben is használt készítményekkel elvégeztük az érzékenységi vizsgálatokat.

Akkori eredményeink alapján elmondható volt, hogy a vizsgált növényvédőszerek egyike sem tudta teljesen gátolni törzseink micéliális növekedését. A TR04 törzs mutatkozott a legrezisztensebbnek, hiszen három szisztémikus fungicid egyáltalán nem gátolta növekedését. Csak a Talentum 20 EW tudta mindkét törzs növekedését >50%-ban gátolni. A Rally Q SC (45 mg/l miklobutanil) esetében a gátlás mindkét törzs esetében 50% alatti volt, annak ellenére, hogy ez a peszticid további hatóanyagot (quinoxifen) is tartalmaz. A ciprodinil hatóanyag részlegesen gátolta a Trichodermák miceliális növekedését (1. táblázat).

1. táblázat | Trichoderma törzsek fungicid hatóanyagokkal szembeni növekedés gátlása szőlőtermesztésben alkalmazott készítményekkel szemben (2019) (Kovács et al., 2021)

Miért hatékony?

Ezek a belső szövetekhez, mint élettérhez jól alkalmazkodó törzsek találhatóak a Tricho Immun mikrobiológiai készítményben, melyek a jelenleg piacon lévő készítményeknél bizonyítottan sokkal hatásosabban tudnak fennmaradni a növényekben, hiszen állománykezelések során a kezelést követő években is visszaizolálhatóak voltak (kezelés után min. 4-8 héttel), a kezelés helyétől távolabbról is.

A Trichodermák képesek a növényi immunitást serkentő, valamint a kórokozó gombákat elpusztító mikoparazita aktivitásuk révén a növény számára káros, patogén gombák visszaszorítására, különböző kémiai anyagok termelésével akadályozzák a patogén gombák konídiumainak csírázását.

A kifejlesztett termék alkalmas a betegségek megelőzésére és/vagy kezelésére, továbbá a növény növekedésének serkentésére biostimuláns hatásának köszönhetően a szántóföldi növény-, a szőlő-, a zöldség- és a gyümölcstermesztés különböző fázisaiban.

Az eljárás az egész világon, de bizonyíthatóan a mi éghajlati körülményeink között jól működik.

Miben más, mint a többi termék?

Biztonságos – megfelelően azonosított és megfelelően jellemzett Trichoderma törzsek

T. afroharzianum (TR04) és T. simmonsii (TR05);
magyar szabadalommal védett törzsek – (Biopeszticid gombatörzsek és készítmények, P1800012);
súlyos szőlő fertőző tőkeelhalását mutató, ültetvényről származó egészséges növényekről izolálva;
hatékony biokontroll szerek;
a mezőgazdasági termelési körülményekhez alkalmazkodott törzsek (peszticid tolerancia);
a magyarországi éghajlati viszonyokhoz alkalmazkodott törzsek (hidegtűrés);
Endofita életmódú törzsek;
alkalmazkodtak a növényi szervezethez és mikrobiomjához;
a növényi szövetek gyors (4-8 hét) és tartós (akár 4 év) kolonizációja;
alacsonyabb kockázat a talaj mikrobiomjára.

Gyümölcstermesztéssel kapcsolatos eredményeink

4. ábra | Beteg fák törzseinek kalluszosodása a kezelést követően (2020)(Danuba Kft.)

2020-ban, a termék engedélyeztetéséhez szükség volt gyümölcstermesztésben, nemcsak a szőlőtermesztésben való alkalmazhatóság vizsgálatára is. Eredményeink alapján a ’Pinova’ almafajta esetén az 1 kg/ha dózissal történő kezelés 3%-kal magasabb cukortartalmat és 0,4 t/ha terméshozam többletet eredményezett a kontrollhoz képest. Szintén ebben az évben a Tricho Immun hatékonyságát nektriás rákosodás vizsgálatában céloztuk. A kezelést követően a beteg fák törzseinek kalluszosodását tapasztaltuk (4. ábra).

5. ábra | Beszáradó varas foltok az almafa levelén (Danuba Kft.)

Évről-évre tapasztaljuk a varasodás nagymértékű megjelenését mind a hagyományos, mind az ökotermesztésben lévő almaültetvények esetében egyaránt. Hatékonysága a preventív kezelés esetén a legeredményesebb, azonban már a kezdeti levéltünet megjelenés esetén is tapasztalhatjuk jótékony hatását a foltok beszáradásával (5. ábra).

A preventív kezelések esetén azonban az első tünetek megjelenése is elmarad.

A meggytermesztésben való hatékonyságát lombtrágyákkal kiegészítve is vizsgáltuk. Nutrino Turbo és Nutrino Azo up termékekkel kiegészítve 1,5 kg/ha dózissal kombinálva a kezelés a kezeletlen fákhoz képest igen hatékonynak bizonyult (6. ábra).

6. ábra | Nutrino Azo Up (5 l/ha) + Nutrino Turbo (2 l/ha) + 1,5 kg/ha Tricho Immun kezelés hatékonysága (Danuba Kft.)

A monilíniás hajtás hervadás és gyümölcsrothadás ellen is hatékonynak bizonyult az 1 kg/ha dózis alkalmazása esetében ugyanis elenyésző hajtás száradást és fertőzött gyümölcsöt találtunk, zömmel egészséges gyümölcsök voltak. A fák csak Tricho Immun kezelést kaptak (7. ábra).

7. ábra | Hatékonyság a monilíniás hajtás hervadás és gyümölcsrothadás ellen (Danuba Kft.)

8. ábra | Biostimuláns hatás szőlőnövényeknél (Kovács, 2017)

A szőlőtermesztésben az állománykezelések esetén is számos pozitív hatását tapasztaltuk. Többek között az intenzívebb rügyfejlődést, hajtás- és fürt növekedést (biostimuláns hatás; 8. ábra).

Terméshozam esetén ’Hárslevelű’ fajtánál 14%-os többlet, cukortartalom esetén 4%-os emelkedés volt igazolható a GAP vizsgálatokkal az 1kg/ha dózisú alkalmazással.

’Cabernet Sauvignon’ szőlőfajtánál 7% terméshozam és 6%-kal magasabb cukortartalom volt mérhető a kezelés hatására. Az oltványok kezelésének eredményessége, azok intenzívebb növekedésében nyilvánult meg.

Kijuttatott Trichoderma törzsek visszaizolálása

10. ábra | Visszaizolált Trichoderma gombafaj szőlőkacsról (Kovács, Sándor 2022)

9. ábra | Visszaizolált Trichoderma gombafaj szőlőkacsról (Kovács, Sándor 2022)

A gombák visszaizolálását a növények belső, fás részéből, valamint a szőlőnövények különböző részeiből végeztük el Kovacs et al. (2021) és Helmann (2022) módszereik alapján. Az áztatás után a növények egy részét hűtött körülmények között vittük a Debreceni Egyetem MÉK Mikrobiológiai Laboratóriumába, hogy megvizsgáljuk a Trichoderma spp. jelenlétét. A fás szövetekből izolált Trichodermákból egy konídiumos tenyészeteket készítettünk, melyeket DNS alapú fajazonosítással pontosan meghatároztunk (9. ábra).

A termék 2022 óta a Danuba Kft. kizárólagos forgalmazásában kapható 1,5 kg-os és 100 grammos kiskereskedelmi forgalomban is megvásárolható (10. ábra).

10. ábra | Tricho Immun – az első belső Trichoderma (1,5 kg-os és 100 grammos kiszerelésekben; Danuba Kft.)

Összefoglalás

A fenntartható, környezetbarát mezőgazdasági termelés az egyik legfontosabb megvalósítandó cél világszerte. Az Európai Unióban a legfrissebb agrárgazdálkodási jogszabályi keret, az európai zöld megállapodás „Farmtól az asztalig” stratégiája kijelentette, hogy „Az EU-nak innovatív módszereket kell kidolgoznia a kártevőkkel és betegségekkel szembeni védelemhez, valamint új innovatív technikákra van szükség az élelmiszer-rendszer fenntarthatóságának javítása és biztonságossága érdekében” (COM, 2019). A célok között szerepel a vegyi növényvédő szerek felhasználásának 50%-os csökkentése 2030-ig úgy, hogy a növényvédelmben biológiai, fizikai és egyéb módszerekkel helyettesítsék azokat. Az ökológiai gazdálkodás arányának növelése érdekében is olyan védekezési módszereket kell biztosítani, mint az antagonisták, vagy a hiperparazita mikroorganizmusok alkalmazása (COM, 2020). Előnyük az ellenük kialakuló rezisztencia hiánya, a fejlődő kártevőkhöz való alkalmazkodási képességük, alacsonyabb toxicitásuk, gyorsabb bomlási sebességük és ebből következően a visszamaradó veszélyes szermaradványok hiánya (COM, 2020).

Kutatásunk során tíz, endofita életmódú Trichoderma törzset találtunk a Tokaji Borvidéken, tünetmentes Furmint szőlő fás szövetében, melyek pontos identifikálását követően három nagy fajcsoporthoz tartoztak: Harzianum, Viride és Longibrachiatum. A további vizsgálatokhoz két törzset (TR04, TR05) választottunk ki az alacsony hőmérsékleten (5°C) történő gyors , valamint a 37°C-on korlátozott növekedési képességük alapján. Mindkettő kiváló BCI-t mutatott a szőlőből izolált, GTD, és más vizsgált kórokozókkal (Diplodia seriata, Eutypa lata, Neofusicoccum parvum) szemben.

A megfelelő növekedési jellemzőkkel és jó BCI-vel rendelkező izolált törzseknek megvizsgáltuk a szőlőültetvényekben korábban rutinszerűen alkalmazott fungicidekkel szembeni érzékenységét. A két legígéretesebb törzs növekedését a vizsgált gombaölők egyike sem tudta teljesen gátolni. A Trichoderma izolátumok jelenléte évekkel később is sikeresen kimutatatható volt két intenzív növényvédelmi technológiájú kísérleti ültetvényben is (Csótó et al. 2023). A visszaizolálás során a növény valamennyi részéből sikeresen kimutathatóak voltak a kijuttatott törzsek, melyeket a tenyésztést követő morfológiai azonosítás után molekuláris úton is azonosítottunk. Az egészséges növényekből izolált Trichoderma törzsek alkalmazása számos előnnyel rendelkezik, hiszen ezek a törzsek már alkalmazkodtak a gazdanövényekhez, az adott mezőgazdasági gyakorlathoz (pl. gombaölő szer alkalmazás), valamint az éghajlati viszonyokhoz (pl. hidegtűrés). Ezen túlmenően az endofita életmódú törzsek, amelyek növekedésüket a növényben részesítik előnyben, kevésbé károsíthatják a talaj mikrobiomját. Eredményeink arra is rámutattak, hogy a törzsek biostimuláns hatással is rendelkeznek. Alkalmazásukat követően erőteljesebb rügyfejlődés és magasabb termésátlag volt kimutatható.

Összefoglalva megállapítható, hogy in vitro vizsgálatok alapján a hazai szőlőültetvényről izolált endofita T. afroharzianum és T. simmonsii törzsek ígéretes biokontroll szerek, melyek az ültetvényekben való vizsgálatokban biostimuláns hatásukat is bizonyították.

Kovács Csilla1–Sándor Erzsébet2

1Debreceni Egyetem, Agrár Kutatóintézetek és Tangazdaság, Újfehértói Kutatóintézet

2Debreceni Egyetem, MÉK, Élelmiszertudományi Intézet

SZAKIRODALOM

COM 2019. 640 Final. Communication from the Commission to the European Parliament, the European Council, the Council, the European Economic and Social Committee and the Committee of the Regions. The European Green Deal 11.12.2019. Available online: https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/?uri=CELEX%3A52019DC0640&print=true,
COM 2020. 381 Final. Communication from the Commission to the European Parliament, the European Council, the Council, the European Economic and Social Committee and the Committee of the Regions. A Farm to Fork Strategy 20.5.2020. Available online: https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/?uri=CELEX%3A52020DC0381&print=true.
Csótó, A.; Kovács, C.; Pál, K.; Nagy, A.; Peles, F.; Fekete, E.; Karaffa, L.; Kubicek, C.P.; Sándor, E. 2023. The biocontrol potential of endophytic Trichoderma fungi isolated from Hungarian grapevines, Part II, Grapevine Stimulation. Pathogens. 2023, 12, 2. https://doi.org/10.3390/pathogens12010002,
Hellman, E. Parts of the Grape Vine: Roots. Texas AgriLife Extension. 2019. Available online: https://grapes.extension.org/ parts-of-the-grape-vine-roots/ (accessed on 18 September 2022).
Kovács, C.; Csótó, A.; Pál, K.; Nagy, A.; Fekete, E.; Karaffa, L.; Kubicek, C.P.; Sándor, E. 2021. The biocontrol potential of endophytic Trichoderma fungi isolated from Hungarian grapevines. Part I. Isolation, identification and in vitro studies. Pathogens. 10, 1612. https://doi.org/10.3390/pathogens10121612/.
Kovács Cs. 2017. A szőlő tőkeelhalásában szerepet játszó gombafajok és a betegség elleni potenciális biológiai védekezési lehetőségek vizsgálata a Tokaji Borvidéken. Debreceni Egyetem, Kerpely Kálmán Növénytermesztési és Kertészeti Tudományok Doktori Iskola, agrártudományok / növénytermesztési és kertészeti tudományok doktori disszertáció. 149 p.

SZABADALOM

Magyar szabadalom: Biopeszticid gombatörzsek és készítmények, P1800012

KÖSZÖNETNYILVÁNÍTÁS

Köszönetünket fejezzük ki Nagy Attilának, Csótó Andrásnak és Szakadát Gyulának a vizsgálatokban való közreműködésért, valamint a Danuba Kft. és a Solum Borbirtok munkatársainak a kísérleti területek biztosításáért.

„A TKP2021-NKTA-32 számú projekt a Nemzeti Kutatási Fejlesztési és Innovációs Alapból biztosított támogatással, a TKP2021-NKTA pályázati program finanszírozásában valósult meg.”

A főszerkesztő megjegyzése: Az említett kombinációs készítmények ökológiai gazdálkodásban való felhasználhatósága eddig nem került vizsgálatra.

Új fejlesztésű biopeszticid – Tricho Immun az ökológiai gyümölcstermeszésben