A következő 30 évben a globális népesség várhatóan 25%-kal fog növekedni és megközelíti a 10 milliárd főt.

A hagyományos nemesítési megközelítések eddig tápláló, nagy hozamú fajtákat hoztak létre, melyek jelenleg még kielégítik a növekvő populáció táplálékszükségletét. A főbb termények hozamnövekedésének jelenlegi üteme azonban valószínűleg nem lesz elegendő a jövőbeli kereslet kielégítésére. A nemesítőkre és a kutatókra nyomás nehezedik, hogy olyan új fajtákat hozzanak létre, amelyek nagyobb hozamúak, táplálóbbak, ellenállóbbak a kártevőkkel és a betegségekkel szemben, valamint az egyre szélsőségesebb időjárást is tolerálják. A kenyérbúza genetikai potenciáljának maximalizálása megköveteli genomja eredetének, szerkezetének és funkciójának megértését, valamint a vadon élő rokonfajokkal való kapcsolatát.

A kenyérbúza génforrásainak jelentősége

A kenyérbúza evolúcióját két egymást követő intergenomikus (nemzetségek közötti) hibridizációs és genomduplikációs esemény jellemzi. A Triticum urartu (AA) és egy feltételezhetően kihalt diploid, BB genommal rendelkező faj közötti hibridizáció a vad tönkét (T. turgidum ssp. dicoccoides) hozta létre kb. nyolcszázezer évvel ezelőtt. Fokozatos háziasítási folyamata a Termékeny Félholdban mintegy tízezer évvel ezelőtt kezdődött.

A mai termesztett búzát (T. aestivum; BBAADD) az Aegilops tauschii (DD) kecskebúzafajjal történt spontán hibridizáció hozta létre. A további, különböző kedvező tulajdonságokra történő szelekción alapuló termesztés következtében a kenyérbúza genetikai sokfélesége korlátozott, ellentétben a fajgazdag (Aegilops, Triticum, Hordeum, Secale, Thinopyrum, Agropyron stb.) és változatos genomösszetételű (H, R, J, St, P, V, U, M, C, G stb.) rokonsági körével. Ez a genetikai sokféleség lehetőséget biztosít a búza diverzitásának növelésére. A termesztett búzafajtákba keresztezéssel átvitt rezisztenciagének (levélrozsda, szárrozsda, lisztharmat) többsége rokon, többnyire vad fajokból származik, azonban számuk rendkívül csekély a létező rezisztencia-génforrások számához viszonyítva.

Thinopyrum fajok a búzanemesítésben

A Thinopyrum nemzetség fajai olyan, nemesítési szempontból értékes tulajdonságokkal rendelkeznek, mint például a fokozott vitalitás és a széleskörű abiotikus és biotikus stresszrezisztencia. A görög eredetű szavakból összerakott Thinopyrum elnevezés (thino - tengerpart, pyros - búza) a dűnéken előforduló fajokra utal. Tizenöt évelő faj alkotja a nemzetséget.

Szaporodásuk elsősorban vegetatív úton történik, viszont lassú növekedésű tarackjuknak köszönhetően nem invazívak. Szerepet játszanak a talajerózió megelőzésében, a talaj rehabilitációjában, egyes fajok szikes talajokon csökkentik a sótartalmat a levelükbe történő akkumulációval.

Ezek a szárazságtűrő fűfélék élőhelyül és táplálékul szolgálnak a vadvilág számára, főként Európa mediterrán régióiban, Nyugat-Ázsiában, Afrika északi részén és Észak-Amerikában. A tarackbúzafajok taxonómiája ismétlődő viták témája volt, ennek köszönhetően számos Thinopyrum faj elnevezésének egy vagy több szinonímája van arra utalva, hogy korábban ezeket a fajokat a botanikusok az Agropyron nemzetségbe sorolták. A Thinopyrum nemzetségbe tartozó fajok J vagy E genommal rendelkeznek, némelyik St genomot is tartalmaz, és ezek kombinációit. Természetes élőhelyeiken máig megtalálhatók, illetve a világ különböző génbankjaiban elérhetők. A termesztett búza harmadlagos génforrásai közé tartoznak, mivel a búzával közös genommal nem rendelkeznek.

A széles spektrumú abiotikus és biotikus stresszrezisztenciájuknak köszönhetően már a XIX. század végén felvetődött a Triticum és akkor még Agropyron genusba sorolt fajok keresztezésének gondolata. Napjainkig több fajt sikeresen hibridizáltak a termesztett búzával. A legtöbb esetben a hexaploid Th. intermedium és a dekaploid Th. ponticum fajt használták hasznos tulajdonságaik búzába történő átvitelére, melyek között nagy jelentőséggel bír a levélrozsda- és szárrozsda-rezisztenciagének beépítése a búzába.

A martonvásári búza/Agropyron glael keresztezések eredményei

Magyarországon az első búza/Agropyron hibrideket Kiss Árpád és Rajháthy Tibor állította elő 1953-ban, az MTA Mezőgazdasági Kutatóintézetében. Munkájukat Szalai Dezső folytatta, akinek közreműködésével értékes nemesítési alapanyagok kerültek Martonvásárra, köztük az A. glael-nek nevezett évelő fajhibrid is, melyet mesterségesen állítottak elő a Th. intermedium és Th. ponticum keresztezésével.

Számos vad faj, így a vad fajokból származó A. glael is, ivarosan keresztezhető a búzával, viszont az eljárása két nemzetség (Thinopyrum és Tri-ticum) közötti számottevő genetikai távolság miatt - nem egyszerű. 2001-ben Lángné Molnár Márta irányításával megkezdődtek a keresztezések az A. glael értékes tulajdonságainak búzába történő intergrálása céljából.

Ezen folyamat egyik mérföldköve az idegen kromoszómát még nagy számban tartalmazó növények (ún. rész-leges amfiploidok) kiválogatása volt. Ezek a vonalak tenyészkerti megfigyelések alapján levélrozsdával és sárgarozsdával szemben immunisak voltak, azonban a Thinopyrumokra/ Agropyronokra jellemző, nem kívánatos fenotípust is mutattak (pl. késői kalászolás és virágzás, kicsi szemek).

A búzával történt többszöri visszakeresztezéssel elérhető volt, hogy az utódnövényekben az idegen kromoszómák száma csökkenjen, így az utódok megjelenése elsősorban búzára jellemző karaktert mutatott. A búza/A. glael hibrid búzával 2-3 alkalommal történt keresztezések eredményeként sikerült több olyan vonalat is kiválogatni molekuláris citogenetikai módszerekkel (genomi és fluoreszcens in situ hibridizáció), melyek már csak 1 pár idegen kromoszómát vagy kromoszómaszegmentumot hordoztak az A. glael-ből. A martonvásári Génmegőrzési csoport tenyészkertjében jelenleg is közel 50 utódvonal van vizsgálat alatt, illetve keresztezési programokba bevonva. Egyes vonalak levélrozsda- és sárgarozsda-rezisztenciával rendelkeznek, mások bokrosodás tekintetében szintén kiemelkedőek és laboratóriumi körülmények között só- és szárazságtűrési kísérletek alanyai. A búzagenomba beépült idegen kromoszóma(szegmentum) hátrányos tulajdonságokat is átörökíthet a búzába, melynek következményeként csökkenhet a növény élet- vagy termőképessége.

Ezért a rezisztencia- és egyéb vizsgálatok mellett az utódvonalak fenotípusos jellemzése is nagyon fontos.

Az A. glael genetikai sokszínűségének kihasználása a búza diverzitásának növelésére összetett folyamat, mely minden szinten igényli a genetikai és fenotípusos ellenőrzést és a szelekciót.

Azonban mindenképpen érdemes rá időt fordítani és az ígéretesnek tűnő utódvonalakat az előnemesítési programokba bevonni. Napjainkban a búza betegség-ellenállóságot biztosító génjeinek jelentős része elveszíti hatékonyságát az új patogénrasszok megjelenése miatt, ezért szükség van az új, még működő rezisztenciaforrások felkutatására és hasznosítására a búzanemesítésben. A vad rokonfajokban rejlő genetikai potenciál kiaknázása ezért nemcsak az alapkutatás szempontjából érdekes, hanem a gyakorlat számára is létfontosságú lesz a közeljövőben. Köszönetnyilvánítás Kutatásaink a TKP2021-NKTA-06 számú projekt Innovációs és Technológiai Minisztérium Nemzeti Kutatási Fejlesztési és Innovációs Alapból nyújtott támogatásával, a TKP2021-NKTA pályázati program finanszírozásában valósultak meg.

Forrás:Agrofórum