Kép: Depositphotos/PEPPERSMINT

A klímaváltozás mely aspektusa gyakorolja a legsúlyosabb hatást a mezőgazdaságra?

– A legfontosabb komponens a szárazság, és azon belül is a talajok vízhiánya. Egyértelmű, hogy a súlyos aszá­lyok egyre gyakoribbá válnak, és az időtartamuk is növekszik. Nem szabad elfelejtenünk ugyanakkor, hogy az idő­szakos aszályok mindig is hozzátartoztak a Kárpát-medence „természetes” éghajlatához: amióta léteznek rendszeres időjárási és mezőgazdasági feljegyzések, mindig is voltak száraz időszakok. Az 1860-as években szinte a teljes Fertő tó kiszáradt például, olyan sokáig nem esett az eső. Az utóbbi években azonban az idő­szakos aszályokat felváltották a menetrendszerű, minden egyes évben érkező szárazságok, ráadásul már nemcsak a nyári időszakban jellemzőek, hanem az év bármely periódusában előfordulhatnak. Idén a tavasz hihetetle­nül csapadékmentes volt. Meglátjuk, hogy milyen lesz a nyár és az ősz, ám a tavalyi tapasztalatokból kiindulva sok jóra nem számíthatunk. A csapadékmennyiség egyre kiszámíthatatlanabbá válik, így összességében csök­ken a mezőgazdaság vízutánpótlása.

A téli sok hó segíti az idei termést?

– A mi környékünkön, a Dél-Alföldön sajnos a viszonylag jelentős téli hómennyiség arra sem volt elég, hogy fel­töltse a talaj mélyebb rétegeit vízzel. A vízhiány pedig egyértelműen rontja a termésátlagokat, miközben egyre nagyobb mennyiségű növényi élelmiszert kellene termelnünk, egyre kisebb területen. A globálisan növekvő táplálékigények oka a népességnövekedés, illetve az emberiség étkezési szokásainak a megváltozása. A terme­lésre alkalmas területek nagysága számos térségben csökken. Alig teljesíthető feladat, hogy egyre romló klimatikus körülmények között, romló talajminőség mellett, csökkenő földterületen megfelelő mennyiségű és minőségű növényi élelmiszert állítsunk elő az egyre nagyobb létszámú és egyre magasabb életszínvonalat követelő emberiségnek. Eközben pedig olyan növénytermesztési technológiákra kell áttérnünk, hogy a bolygót és ezen belül a termőföldek talaját továbbra is használható állapotban adjuk át a következő generációknak.

Sokan érvelnek amellett, hogy nem kell teljes fajokat lecserélni, csak szárazságtűrőbb változatokat kell ugyanabból a fajból (például búzából, kukoricából) meghonosítani, de precíziós növénytermesztési beavatkozások nélkül a fajok tűrőképessége korlátozott. (Kép: Depositphotos/MI96)

A növénybiológiai kutatások fontossága

Mennyire csökkentik a klimatikus stressztényezők a magyar mezőgazdasági termésátlagokat?

– Sajnos ez már nemcsak a jövőben várható fenyege­tés, hanem a jelenben is érzékelhető hatás. Az utóbbi évek közül 2022 volt a „legszerencsétlenebb” év, amikor a különösen súlyos aszály jelentős termésvesztesége­ket okozott. Ezek a veszteségek hozzájárultak az élelmiszerárak növekedéséhez is. Teljesen egyértelmű, hogy ezzel az egyre kritikusabbá váló helyzettel kezdenünk kell valamit, hiszen a jelenlegi gyakorlattal – a több szempontból is romló körülmények közepette – hamarosan már nem leszünk képesek elegendő élelmiszert előállítani. A szárazság okozta problémákat részben vízügyi beavatkozással is enyhíthetjük. Alapvető célként meg kell tartanunk a bejövő vizet, és hatékonyabbá kell tennünk az öntözést (például csepegtetéssel), de erről a vízügyi szakemberek többet tudnak. A növénykutatóknak és az agronómusoknak azonban adottnak kell tekinteniük a romló klimatikus viszonyokat (főként a szárazságot, de jelen van még a növekvő UV- és hőhatás is), és e körülmé­nyek között a növény oldalán kell megoldást találniuk a nehézségekre. A szárazságot mi nem tudjuk megszüntetni, nem tudunk esőt csiholni. Ezért a növényeket kell ellenállóbbá tennünk a vízhiánnyal szemben.

Mi lehet a termesztett növények szárazságtűrőbbé tételének leghatékonyabb módja?

– Erre számos technológia lehet alkalmas, de egyértel­mű, hogy nem lesz megfelelő minden eljárás az összes faj esetében. Ezért elsődlegesen fontosak a növénybioló­giai kutatások, amelyek segítenek megérteni a szárazságtűrés élettani és molekuláris hátterét. Bizonyos esetekben továbbra is hatékonyak lehetnek a hagyományos és molekuláris nemesítési eljárások, bár ezek rendszerint hosszú időt vesznek igénybe, igen összetett folyamatokat, jelen­tős anyagi ráfordítást és magas szintű szaktudást igényelnek. Emellett egyre nagyobb figyelmet kapnak a biotechnológiai megközelítések, köztük a génszerkesztési módszerek, amelyek bizonyos esetekben gyorsab­ban vezethetnek eredményre. Ugyanakkor ezek alkal­ma­zá­sát Európában jelenleg szigorú szabályozás övezi. És Magyarországon is zéró tolerancia van érvényben a mezőgazdasági génmódosítással szemben.

Ön mennyire tartja fenntarthatónak ezt a hozzá­állást? Középtávon milyen következményei lehet­nek a mezőgazdasági génmódosítás teljes elutasí­tásának?

– Azt gondolom, hogy reálisan látom a génmódosítás előnyeit és hátrányait is. Mindezek alapján pedig úgy vélem, hogy hosszú távon nem célszerű minden géntech­nológiai megközelítést elutasítani. Nem lehet tovább fenntartani a GMO-ellenességet, azonnal meg kellene kezdeni az ezzel kapcsolatos kutatást, mert enélkül várhatóan nehezebb és lassabb lesz az olyan növényfajták előállítása, amelyek megfelelnek a jövő klimatikus kihívásainak. Időnként alternatívaként vetik fel, hogy le kell cserélnünk a magyar mezőgazdaságban termesz­tett hagyományos növényfajtákat vagy akár növényfajokat. Kísérletes növénybiológusként ezt elméletben járható útnak tartom. Ugyanakkor egyes új kultúrnövények bevezetése ökológiai és gazdasági kockázatokat is hordozhat, ezért minden esetben alapos vizsgálatot igényel. 

A vízhiány egyértelműen rontja a termésátlagokat, miközben egyre nagyobb mennyiségű növényi élelmiszert kellene termelnünk egyre kisebb területen, ami alig teljesíthető feladat az egyre romló klimatikus körülmények között, a romló talajminőség mellett. (Kép: Depositphotos/VitaliiStock)

Véleményem szerint a termesztett növények lecserélése csak végső megoldás lehet. Mi elsősorban azért dolgozunk, hogy a hagyományosan termesztett növényfajtáinkat tudjuk fogyasztani a jövőben is. Sokan érvelnek amellett, hogy nem kell a teljes fajokat lecse­rélni, csak szárazságtűrőbb változatokat kell ugyan­ab­ból a fajból (például búzából, kukoricából) megho­nosíta­nunk. Azt azonban látnunk kell, hogy precíziós növénytermesztési beavatkozások nélkül a fajok tűrő­képessége korlátozott, ettől nem lehet csodát várni.

Mi elsősorban azért dolgozunk, hogy a hagyományosan termesztett növényfajtáinkat tudjuk fogyasztani a jövőben is.

Edzésprogram

Önök precíziós mezőgazdasági kutatásokat folytatnak. Az utóbbi időszakban Magyarországon e jelző szinte a génmódosítás szinonimájává vált. Ön mennyire tágan értelmezi a fogalmat?

– Valójában a precíziós mezőgazdaság és a génmódosí­tás két különböző fogalom. A génmódosítás egy lehetséges eszköz a sok közül, míg a precíziós mezőgazdaság elsősorban a termesztési beavatkozások adatvezérelt optimalizálásáról szól. A precíziós mezőgazdaság komplex tevékenységek összességét jelenti. Minden olyan erőfeszítést magába foglal, amelyek során igyekszünk megérteni a növények környezeti igényeit, illetve az ezek mögött rejlő mechanizmusokat. Majd ezen igényekre „személyre szabott” megoldásokat próbálunk kidolgozni, amelyek része az is, hogy megváltoztatjuk a növények működését, hogy azok ezáltal sikeresebbé váljanak a megváltozott környezetben. Idetartozik a precíziós öntözés, a differenciált tápanyag-utánpótlás, a korszerű növényvédelmi technológiák, valamint a különböző digitális és szenzoros megoldások. Ugyanakkor a növénybiológiai kutatások eredményei is fontos szerepet játszanak ebben a folyamatban. 

A precíziós mezőgazdaság elsősorban a termesztési beavatkozások adatvezérelt optimalizálása. Idetartozik a precíziós öntözés, a differenciált tápanyag-utánpótlás, a korszerű növényvédelmi technológiák, valamint a különböző digitális és szenzoros megoldások. (Kép: Depositphotos/BiancoBlue)

A modern nemesítés, a génszerkesztési eljárások vagy az általunk vizsgált magedzési módsze­rek olyan eszközök lehetnek, amelyek segítik a növényeket abban, hogy jobban alkalmazkodjanak a kedvezőtlen környezeti feltételekhez. Ezek nem feltétlenül a precíziós mezőgazdaság részei a szó szűkebb értelmében, de jól kiegészíthetik annak eszköztárát.

Az általunk vizsgált magedzési módszerek olyan eszközök lehetnek, amelyek segítik a növényeket abban, hogy jobban alkalmazkodjanak a kedvezőtlen környezeti feltételekhez.

Hogyan lehet edzeni a magokat?

– Bár ezt a kifejezést mi igyekszünk meghonosítani a magyar szaknyelvben (az eljárást elterjedtebb, félig angol kifejezéssel magprimingnak nevezik), a mögötte rejlő elgondolást nem mi találtuk fel, hiszen az már az ókorban is létezett. Alapvetően a termesztett növények magjainak vetés előtti különféle kezeléseiről van szó. Már az ókori görög és római leírásokban is szerepel, hogy ha például a vetés előtt vízbe, sóoldatba vagy akár hígított mézbe áztatták a magokat, vagyis előkezelték, akkor azok egészségesebbek lettek, gyorsabban csíráztak, és több csírá­zott ki közülük sikeresen. Tehát ez ősrégi eljárás, de az el­múlt egy-két évtizedben újból „szárnyra kaptak” a magok előkezelésével kapcsolatos kutatások. Ma már számos olyan anyagot és technológiát alkalmazhatunk e célra, amelyek korábban nem álltak rendelkezésre. Idetartoz­nak például különböző biostimulánsok, nanoanyagok vagy más innovatív kezelések. A cél minden esetben az, hogy a növények gyorsabban és egyöntetűbben csírázzanak, valamint ellenállóbbá váljanak olyan stresszhatá­sok­kal szemben, mint például a szárazság.

A magok vegyi előkezelése mennyire illeszthető be a manapság egyre inkább elvárássá váló zöld, fenntartható, környezettudatos növénytermesztési gya­korlatba?

– Elsőre talán ez nem egyértelmű, de a magedzés költséghatékony és zöld megoldás lehet, mert szükségtelenné teszi a kezelőanyag szántóföldre történő kijuttatását, nem kell azt a növények levelére permetezni vagy a talajra locsolni. Csak a magokat kezeljük, ami által edzett állapotba kerülnek. Ezután elvetjük a magokat a szántóföldbe, és ott azt várjuk tőlük, hogy jobban és gyorsabban reagálnak majd a jelentkező stresszre. Ez számos esetben költség­hatékonyabb lehet, mint a hagyományos permetezés, hiszen kisebb térfogatban valósítható meg a kezelés, bár meg kell jegyeznem, hogy az általunk fejlesztett magkezelési eljárások még csak laboratóriumi léptékben működnek. A kutatások következő fázisában kell megoldanunk, hogy a beavatkozást szántóföldi léptékre is fel tudjuk skálázni.

Nanokapszulák

A gyakorlatban tehát a magok különböző folyadékokban történő áztatásáról van szó?

– Igen, különféle anyagokat tartalmazó nanorészecske-szuszpenziókat készítünk, majd egy billegőcsőben órákon (vagy akár egy napon keresztül is) áztatjuk benne a magokat. Eközben megszívják magukat az oldattal, majd ezután visszaszárítjuk őket eredeti víztartalmukra, így hosszú ideig tárolhatók. Később, a csíráztatás során pedig, szerencsés esetben, jobban működnek, mint az edzetlen magok. A kísérleteink egy részében plazma­aktivált vízzel kezeljük a magokat. A plazmaaktiválás során hidegplazmával (ionizált gázzal) kezeljük a vizet, részben a természetes villámlások során is létrejövő fizikai-kémiai folyamatokhoz hasonló reaktív molekulákat hozunk létre. Ilyenkor reaktív nitrogén- és oxigénformák, szabadgyökök képződnek. Ezek, mondhatni, Janus-arcú molekulák, ugyanis bizonyos koncentrációban ártanak az élő szervezeteknek, más koncentrációban, illetve összetétel­ben azonban pozitív biológiai hatást is kifejthetnek. De mit okoz ez a plazmaaktivált víz a magban? Egyrészt kissé lazítja a maghéj szerkezetét (például vékonyítja a magot borító viasz- vagy nyálkaréteget), így az átjárhatóbbá válik a tápanyagionok és a víz számára. Magyarul: a mag több vizet és tápanyagot képes magába szívni ezután.

A maghéjon belül is történnek változások az edzés hatására?

– Úgy találtuk, hogy az edzés hatására a magban tárolt tartalék tápanyagok könnyebben mobilizálhatóvá válnak a csírázás során. A keményítőtartalmú magokban tárolt keményítő a plazmaaktivált víz hatására könnyebben és gyorsabban bomlik le, ami elősegíti a csírázást. Emellett a kezelés növeli a mag antioxidáns hatású enzimjeinek aktivitását, illetve egyszerre csökkenti a csírázást gátló, és növeli a csírázást serkentő hormonok mennyiségét. De nemcsak pusztán plazmaaktivált vízzel eddzük a magokat, mert gyakran nanorészecskéket is keverünk a kezelőfolyadékba. Például cink nanorészecskék révén módosítjuk az oldat kémhatását és összetételét. Emellett a kitinszármazék kitozánból készült nanokapszulákba csomagolunk különféle anyagokat, és azok oldatába áztatjuk a magokat. A nanokapszulák lehetővé teszik, hogy a hatóanyagok közvetlenebb kapcsolatba kerülhesse­nek a mag sejtfalával.

Úgy találtuk, hogy az edzés hatására a magban tárolt tartalék tápanyagok könnyebben mobilizálhatóvá válnak a csírázás során.

Ezek a nanokapszulák is bekerülnek a magba?

– Maguk a kapszulák nem, hiszen ezek mérete valójában nem a nanométeres, hanem nagyobb (szubmikrométe­res) mérettartományba esik. A kapszulák csak azt a célt szolgálják, hogy a magkezelő anyagok a maghoz egészen közel, és időben elnyújtva, fokozatosan szabadulhassa­nak fel. Maga a kitozán emellett aktiválja a mag immun­folyamatait, ami elősegíti a növényi kórokozók elleni védekezést. A nanokapszula anyagai azonban nem jutnak be a növényi sejtekbe, így semmiféle potenciális veszélyt nem jelenthetnek. Az egyik vizsgálatunkban csírázásserkentő karrikint csomagoltunk ezekbe a nanokapszulák­ba, ami egyes kutatások szerint akár hosszú távon is ja­víthatja a stressz- és szárazságtűrést. A karrikin a cellu­lóz egyik égésterméke. Eredetileg nem jelenik meg a növényekben, viszont ha erdőtűz pusztít, akkor nagy mennyiségben szabadul fel, és a leülepedő füsttel eljut a talajba is. Ott természetes módon is érzékelik a magok, és serkenti a csírázásukat. Ennek a mechanizmusnak az erdőtűz utáni gyors megújulásában van szerepe. Éppen ezért rendelkeznek a mag sejtjei felszíni karrikinreceptorokkal, amit a termesztett növények segítésére is használhatunk. Tudomásunk szerint eddig még senki sem próbálta nanokapszulába csomagolt karrikinnel kezelni a magokat vetés előtt, így ezek a vizsgálataink egészen úttörő jellegűek.

Nem tart attól, hogy a magedzésen alapuló eljárások hasonló ellenérzéseket fognak kiváltani bizonyos körökből, mint a mezőgazdasági génmódosítás? Pláne, ha a magkezelés bizonyos hatásai akár generációkon átívelően is érvényesülni fognak.

– Azt mindenképpen hangsúlyozni kell, hogy a maged­­zés során nem avatkozunk be a növények génjeibe, csupán élettani és biokémiai szintű beavatkozásokkal segítjük őket. Azt ettől függetlenül vizsgálni kell, hogy az edzőanyagok később hová jutnak el a növényben, ott mi történik velük, és ennek lehet-e bármilyen hatása a termést elfogyasztó emberre vagy állatra. Ugyanakkor ennek szinte nulla a valószínűsége, hiszen minimális koncentráció­kat alkalmazunk. Mire aztán felnő a növény, a piciny mag ál­tal felvett anyagok összehasonlíthatatlanul nagyobb térfogatban fognak megoszlani, a koncentrációjuk pe­dig az alig kimutatható szintre csökken. A plazmaaktivált víz nitrogénvegyületei ráadásul természetes tápanyagnak számítanak (ahogy a cink is), vagyis egyébként is tartalmazza őket a növény. Kizárható ezek veszélyessége.

A termesztett növények magjainak vetés előtti különféle kezelése a magedzés, melynek során nem avatkoznak be a növények génjeibe, csupán élettani és biokémiai szintű beavatkozásokkal segítik őket, hogy a növények gyorsabban és egyöntetűbben csírázzanak, valamint ellenállóbbá váljanak olyan stresszhatásokkal szemben, mint például a szárazság. (Kép: Depositphotos/SOE10)

Ha 30-40 évet ugrunk előre az időben, Ön szerint hogyan fog kinézni az évszázad második felében a magyar mezőgazdaság? Ki tudja-e majd szolgálni az akkori élelmiszerigényeket?

– Az biztos, hogy számos tekintetben változtatni kell a növénytermesztés technológiáját. Ennek leglátványo­sabb eleme az öntözés átalakítása lesz, ugyanakkor a vízügyi erőfeszítések nem lehetnek sikeresek, ha nem támogatjuk őket a növényoldali kutatásokkal és fej­lesz­tésekkel. Csak az integrált megoldások lehetnek sikere­sek a jövőben, ezért nagyon remélem, hogy ebbe az irányba fogunk haladni. 

A vízügyi erőfeszítések nem lehetnek sikeresek, ha nem támogatjuk őket a növényoldali kutatásokkal és fej­lesz­tésekkel.

Sajnos minden erőfeszítés dacára valószínűleg lesznek növények, amelyek eltűnnek majd a magyar mezőgazdaságból, vagy legalábbis véglete­sen visszaszorul majd a termesztésük. A kukorica és a napraforgó már ma is nagyon szenved. Bízom benne, hogy nem vesznek ki teljesen, de nagyon nehéz helyzet­be ke­rültek. Bármennyire is tájidegenek, már megjelen­tek a mediterrán területekre jellemző termesztett növények is. Már Magyarországon is ültetnek olajfákat, egyre több a füge és társaik. Miközben érthető a gazdálkodók reakciója, nagyon fontos, hogy folyamatosan nyomon kövessük a betelepített növényfajok ökológiai hatását, és közben ne lankadjanak a hagyományos, magyar termesztett növények megóvását célzó erőfeszítések se.•

Címlapkép: Depositphotos/PEPPERSMINT