A települések zöldfelületein, valamint a magánkertekben és balkonokon egyaránt előszeretettel ültetik a törpe nebáncsvirágot (Impatiens walleriana), főként élénk színeit és árnyéktűrését értékelik a felhasználók. Az Amerikai Egyesült Államok jelenleg élen jár e dísznövényfaj kutatásában és nemesítésében, és az eredményeiket számos tanulmányban közzétették. A nemesítés során nagy hangsúlyt kap a betegségekkel szembeni ellenálló képesség, a virágszín és a növények erőnlétének befolyásolása.

Az USA-ban a növényházi dísznövénytermesztők egyik legjövedelmezőbb faja az Impatiens walleriana, például 2010-ben 151 millió dolláros bevételt termelt, ebből csak New Yorkban több mint 10 millió dollárt. 2011-ig a legnépszerűbb egynyárifajként tartották számon, annak köszönhetően is, hogy bár kedveli a félárnyékos helyeket, napon is kielégítően fejlődik. A sárga kivételével minden virágszínben megjelent.

A peronoszpórás betegség (Plasmopara obducens) megjelenése azonban visszavetette a népszerűségét, és világszerte átrendezte az Impatiens-piacot, mert a kórokozó igen rövid idő alatt képes elpusztítani egész Impatiens-állományokat.

A betegség miatt 2015-re a korábbi bevételek nagymértékben lecsökkentek, alig érték el az évi 60 millió, New Yorkban az 1 millió dollárt. A kórokozót a közelmúltban őshonos északamerikai fajokon (Impatiens fulva, Impatiens pallida) is azonosították, ami komoly aggodalomra adhat okot.

Megkeresték a rezisztens fajokat A fertőző gombás betegséget 2004-ben írták le először az Amerikai Egyesült Államokban, majd 2011-ben már a világ minden táján feltűnt. Az oospórái rendkívül gyorsan szaporodnak, emellett a talajban akár tíz évig is megőrzik csíraképességüket és újra fertőzhetnek, amint megfelelő táptalajt érnek. Nincs olyan kereskedelmi forgalomban kapható növényvédő szer, amely valóban megvédi a növényeket, és nem csak meghosszabbítja az élettartamukat. A Plasmopara obducens kórképe könnyen felismerhető, fertőzése után a növény levelei leválnak a hajtásokról, fonáki részük pedig szürkésfehérre színeződik.

A Plasmopora fertőzésének terjedése miatt vette kezdetét a 2010-es évek közepén az Impatiens walleriana és ezzel más Impatiens-fajok rezisztencianemesítése is, főleg e gomba ellen. Már az első kutatások feltárták, hogy vannak rezisztens Impatiens-fajok a betegséggel szemben, például az Impatiens hawkeri vagy a New Guinea-hibridek. Korábbi vizsgálatok viszont azt is kimutatták, hogy az Impatiens hawkeri nagyon kis sikerrel keresztezhető az Impatiens wallerianával, még az embriómentést követően is. Az a kevés egyed pedig, amelyet sikerül megnevelni, általában gyengén fejlődik, torzul. A rezisztencianemesítés egyik fő központja a New York-i Cornell Egyetem volt, és hamar kiderült, hogy az Impatiens nemzetség jóval többet kínál a kitűzött célnál.

A nemesítés mindenekelőtt a csíraplazmabank létrehozatalára fókuszált, hiszen a nemesítőknek nem volt ismeretük azzal kapcsolatban, hogy melyik Impatiensfaj fogékony a Plasmopara obducens fertőzésére. A nemzetség mintegy 200-250 fajt számlál, többségük magángyűjteményekből került a nemesítési központba.

A kutatók megállapították, hogy egyebek közt az Impatiens walleriana, az Impatiens balsamina, az Impatiens capensis, az Impatiens hochstetteri és az Impatiens auricoma fogékony a peronoszpóra fertőzésére, míg vannak alapvetően rezisztens fajok, így például az Impatiens balfourii, az Impatiens flaccida, az Impatiens niamniamensis és az Impatiens repens is. Végül 25 Impatiensfajjal végeztek további genetikai vizsgálatokat. A növényeket megfertőzték, majd a fertőzési szintet 0 és 5 között bonitálták, ahol a nulla a fertőzést nem mutató egyedeket jelölte, az öt pedig a fertőzés miatt elpusztultakat. Ezek alapján kiválasztották a fertőzésre jól reagáló fajokat (és fajtákat), majd ezt követte az interspecifikus – vagyis fajok közötti – hibridizáció, mely során az Impatiens wallerianát keresztezték rezisztens fajokkal és fajtákkal.

Mesterséges hibridizáció A hibridizációt laboratóriumi körülmények között végezték, ahol először is speciális táptalajra volt szükség a megfelelő csírázás érdekében. A kutatócsoport részletesen beszámol arról, hogy a fruktóz helyett glükóz, a C-vitamin helyett kalcium-aszkorbát alkalmazása, valamint glutamin táptalajhoz adása szinte a maximumra emelte a csírázási rátát. A fejlett ováriumokat 13 nappal a beporzást követően vették le a növényről. Ezt az időpontot szintén ki kellett kísérletezni, ahogyan magát a beporzás folyamatát is ki kellett fejleszteniük. Kezdetben ugyanis gyakori volt az önbeporzás, amelyet például az Impatiens balsamina esetében különösen nehéz megakadályozni, mivel a virágpor már akkor megérik, amikor a bibe még kis sem nyílt.

Emellett pedig a bibe boncolásánál a növény barnás színű fenolokat választ ki, ami még tovább nehezíti a keresztbeporzást.

További gondot jelentett, hogy sok esetben a mesterségesen megtermékenyített virágok még érés előtt lehullottak – ennek megakadályozására kinetint alkalmaztak, amely hatásos volt.

A következő megoldandó kérdés az volt, hogy a beporzást követően hány nap elteltével a legjobb az ováriumokat a táptalajra tenni. Ha ez túl korán történt, akkor az ovárium még nem volt elég fejlett és elpusztult a laboratóriumban, a túl későn táptalajra helyezettek nagy részénél pedig az embrió spontán elpusztult, mivel a magot természetes körülmények között nem volt képes kinevelni – ezért van szükség a mikroszaporító laboratóriumi körülményekre.

Tulajdonképpen minden interspecifikus keresztezésnek megvolt a maga legjobb időpontja a 7-14 nap között, de talán a 13. nap az optimális.

Hatékony keresztezések Sok idővel ezek után megérkeztek az első részeredmények. Először is egy himalájai géncentrumú csoportot találtak, amellyel jóval eredményesebb volt a keresztezés, mint a többivel. Ez utóbbiak többnyire önszaporításra, önvetésre képes egynyári fajok, és sok közülük peronoszpóraellenálló – ami egy dísznövény esetében igen fontos tulajdonság –, valamint gazdag szín- és formavilággal rendelkezik.

Hátrány volt azonban, hogy nagy részük invazív. Így például az Impatiens glandulifera már évek óta invazív fajnak számít Európa nagy részén, s ezt már 2009-ben is leírta a Global Invasive Species Database adatbázis. A keresztezett interspecifikus egyedek ugyanakkor már nem rendelkeztek agresszív terjedési tulajdonsággal, mivel nagy mennyiségben sterilek lettek. Egy madagaszkári géncentrumú csoporthoz is nagy reményeket fűztek. A fajok közötti hibridekből már jöttek létre kereskedelmi sorozatok, mint például a gyűjtők körében népszerű African Orchid sorozat vagy a Downtown sorozat.

Az Impatiens wallerianával keresztezve a madagaszkári fajokat jött létre a Seashell és a Fusion sorozat. Ígéretes kinézetük azonban peronoszpórafogékonysággal társul, míg a madagaszkári fajok ellenállók a kórokozóra. Az olyan hibridek, amelyeknél az Impatiens walleriana nem szülő, sok a részlegesen termékenyülő mag, ami pozitívum, de ezek virágai legtöbbször gömbölydedek, ezért nem olyan vonzók a felhasználók számára, csak a gyűjtőknek lehetnek érdekesek. A felhasználók a klasszikus Impatiens wallerianavirágformát kedvelik a leginkább.

Az Impatiens laurentii és a közeli rokona, az Impatiens lyallii lapított virágalakkal rendelkezik, ám más fajokkal keresztezve őket nagyobb, nem zavaróan lapos, és színekben gazdag változatok jöttek létre.

Legyen illatos, virágokkal teli Az interspecifikus hibridizáció a rezisztencianemesítésen túl más tulajdonságok javítására is alkalmas, így például az Impatiens walleriana és az Impatiens flaccida utódjainak virágai gyakran félteltek, és így igen vonzók. Az Impatiens walleriana alapvetően nem illatos faj, miközben egy 2013-as felmérés szerint a vásárlók szeretik, ha a dísznövény jó illatot áraszt. Az Impatiens nemzetségben több erősen illatos faj van, közülük a leghíresebb talán az Impatiens tinctoria, amelynek kedvező tulajdonságát szintén át tudják vinni az utódnemzedékbe – olyan fajokat választva másik szülőnek, amelyek harsányabb, dekoratívabb megjelenéssel bírnak.

A folyton virágzás szintén fontos tulajdonsága a dísznövényeknek. Számos Impatiens-faj folyton nyíló, közülük az egyik leggazdagabban virágzó Impatiens omeiana ezen tulajdonsága is átvihető az utódokba.

A nemesítés sokéves folyamat, a laboratóriumi kísérleteket követően szabadföldre kerülnek az utódok, ott is vizsgálják a fogékonyságukat. A Cornell Egyetem jelenlegi céljai között szerepel magról szaporítható, peronoszpórarezisztens fajták létrehozása.

Mire jó a mutagenezis?

A nemesítés kapcsán érdemes pár szót ejteni a mutagenezisről, amely alkalmazható az Impatiens nemesítésében is.

Míg a mutagenezisnek elég rossz a híre az élelmiszernövények világában a terméshozam változásai és a fogyasztókat érintő lehetséges veszélyek miatt, a dísznövények esetében mindez nem okozhat gondot. A dísznövény-nemesítésben a mutagenezis nagy lehetőségeket rejt magában egy faj genetikai bázisának bővítésére anélkül, hogy új növénypopulációkat kellene gyűjteni természetes környezetből – ami gyakran egyre nagyobb kihívás az urbanizálódó világunkban. A mutagenezis lehetővé teszi egy adott fenotípus megtartását csupán néhány tulajdonság módosításával, nem jellemző a nemesítési technológia által előidézett sokféle, nagymértékű változás. Ezenkívül a mutagenezis legtöbb módszere nincs megbélyegezve a génmódosítás kifejezéssel. Az Impatiens-fajokkal kapcsolatosan már az 1960-as évektől végeztek mutagenezis-kísérleteket. Ennek a folyamatnak az eredményeképp például a röntgensugárzás módosította Impatiens balsamina-egyedekben magasabb antociánmennyiséget mértek, más kísérletek bokrosabb habitust eredményeztek.

A vegyszeres mutagenezis, mint például az EMS- (etil-metánszulfonát) kezelések eredményeképp törpe egyedek jöttek létre.

Poliploid egyedek Alapvetően a poliploid indukció két poliploid keresztezését jelenti, amely gyakran növelheti a hibrid termékenységét.

Az Impatiens esetében leírták, hogy míg a legtöbb indukált poliploid kevésbé volt termékeny, mint a diploid alakja, az interspecifikus hibridekben a poliploidia indukálása helyreállította a termékenységi rátát. A poliploidia másik nagy előnye a nagyobb és kerekdedebb szervek (például virágok) létrejötte.

Ma már számtalan poliploid növény van kereskedelmi forgalomban, hiszen a nagyobb virágok, erősebb levelek ösztönzik a vásárlást. Ezek a növények gyakran jobb eredménnyel állnak ellenaz abiotikus stressznek, mint a diploid egyedek. A poliploidizálás legegyszerűbben vegyszeres úton, kolchicines kezeléssel oldható meg.

A kutatás a Nemzeti Kutatási, Fejlesztési és Innovációs Hivatal „A körforgásos gazdaság megvalósíthatósága a honvédelmi tevékenységek során” című, TKP2021-NVA-22 azonosítószámú Tématerületi Kiválósági Program támogatásával valósult meg, a Körforgásos Gazdaság Elemző Központ (KGEK) vezetésével.

Forrás: Kertészet és szőlészet