4. Debrecen január december 31

Fenntartható energetika megújuló energiaforrások optimalizált integrálásával (DEnzero) TÁMOP-4.2.2.A-11/1/KONV-2012-0041

DEnzero

2014/4.

Debrecen 2013. január 1. – 2014. december 31.

Cellulóz Farming Munkacsoport

Fenntartható energetika megújuló energiaforrások optimalizált integrálásával (DEnzero) | TÁMOP-4.2.2.A-11/1/KONV-2012-0041

A HAZAI BIOMASSZA ELLÁTÓ LÁNC ÚJ ALTERNATÍVÁI ÉVELŐ LÁGYSZÁRÚ SZÁNTÓFÖLDI NÖVÉNYEKKEL Cellulóz Farming munkacsoport célkitűzései Kutatási projekt fő célja, hogy a hazai szántóföldi

- amerikai selyemmályva) végzünk biológiai, genetikai

biomassza előállítási programok keretében, egy új al-

és biotechnológiai kutatásokat. A felsorolt, marginális

ternatívát kínáljunk az évelő, lágyszárú energia és/

területeken termeszthető, bioipari feldolgozásra alkal-

vagy biomassza növények körében. Elsősorban hazai

mas, speciális cellulóz-összetételű, évelő, lágyszárú

klímát jól tűrő, kertjeinkben már adaptálódott Arundó

energianövények ideális kiszolgálói, illetve kiegészítői

(Arundo donax L. – olasz nád) ökotípusokkal és egyéb

lehetnek a hazai megújítható energiabázisnak.

Malvaceae-fajokkal, pl.: Sida sp. (Sida hermafrodita

Hazai cellulóz farming genetikai potenciál szélesítésével kapcsolatos kutatások eredményei A mérsékelt kontinentális klímájú térségekben az

egyrügyes dugványok és a tőosztással begyűjtött

olasznád jövőbeli nemesítésének egyik legfontosabb

anyagnövények nemesítési és szaporítási alapanyag-

gyakorlati célja a télállóság növelése, így Magyarország

ként szolgálnak a kutatásaink során.

számára is. Az Alaptörvény kimondja az ország GMOmentességét, ezért nincs lehetőség, ún. transzgénikus

Kovács Zoltán, elhunyt dísznövény nemesítő által be-

olasznád fajták előállítására sem. Ennek hiányában két

gyűjtött és más helyről származó magok keverékéből,

módszertani lehetőség áll előttünk.

2010-ben a Debreceni Egyetem, Biomassza Bemutató

Az egyik elképzelés szerint az un. hideg-toleráns

Kertjében kísérleti sida állományt telepítettünk. Az

olasznád fajtákat in vitro (steril tenyészetekben törté-

összesen 180 db tőből álló ültetvény lehetőséget nyújt a

nő) mutáns-szelektálással lehetne előállítani. A másik

szaporítóanyag beszerzéséhez és nemesítéséhez.

lehetőség, a térségünkben adaptálódott, télállóbbnak tekinthető egyedek ökotípus szelekciója.

A vadnövény termesztett állományából hagyományos nemesítési módszerekkel, új fajtákat lehet előál-

A Balaton környéki utak, vasútvonalak mentén, ker-

lítani. A telepített állományban különböző szárszín

tekben, közterületeken végzett helyszíni bejárások so-

változatokat és eltérő színű portokokat figyeltünk meg,

rán megfigyeltük, hogy az előző évi szárak rügyei nem

amely tövek vegetatív szaporításával megtartották tu-

fagytak vissza a tél folyamán, hanem 2013-ban újra

lajdonságaikat. Egy másik jelentős nemesítési program

kihajtottak. Az oldalhajtás fejlesztésről, eddig csak a

lehet a sida fajok poliploidizálása. A szelektált és elő-

mediterrán és a szubtrópusi, trópusi országokban volt

állított poliploid sida vonalak genetikai és fiziológiai

tudomásunk. A védett helyen áttelelt, olasznád másod-

vizsgálatát folyamatosan végezzük.

éves oldalhajtásainak alvó és hónaljrügyeiből készített

DEnzero | TÁMOP-4.2.2.A-11/1/KONV-2012-0041

A szaporító anyag hatékonyabb előállításával kapcsolatos kutatások eredményei Az olasznád szélesebb körű elterjedését, ipari termesztését és feldolgozását napjainkig három fő kö-

nemzetközi kooperációk keretében jó esély van mindhárom korlátozó nehézség megoldására.

rülmény akadályozza meg. Az egyik tényező az olcsó,

A készített dugványok meggyökereztetésével, a

programozható és garantált tömegszaporítási mód-

hagyományos, szárdugványozási folyamat révén to-

szerek hiánya, a másik körülmény a generatív ciklus

vábbi dugványokat és szaporítóanyagot hoztunk lét-

hiányára visszavezethető korlátozott nemesítési le-

re. Különböző fertőtlenítési eljárások kidolgozásával

hetőség, a harmadik tényező az ipari léptékű termesz-

sikerült steril hajtástenyészeteket létrehozni, amely

tési tapasztalat hiánya és/vagy nem kielégítő volta.

az arundó in vitro szaporításához szolgált alapanyag-

A legújabb kutatások ismeretében úgy tűnik, hogy

ként. (1. ábra)

1. ábra: Télállónak tekinthető anyatövek begyűjtése, kiindulási alapanyagok és szaporítása A kísérleteink során megállapítható, hogy a zöld-

Az in vitro szárdugványozással a vizsgált anyatő

dugványozás a nyári időpontban, az in vitro tenyé-

második éves, áttelelt alvó és oldalrügyeiből potenciá-

szetindítás, pedig az ősz végi időpontban volt nagyobb

lisan 6500-8700 db hajtás nyerhető, további zölddug-

hatékonyságú volt. A tenyészetindításhoz a talajtól

ványozással akár 25000 – 35000 palánta állítható elő.

leginkább távolabb eső, minél vékonyabb oldalhajtá-

Összességében 1 db in vitro hajtásból, 11-12 hónapos

sok voltak az optimálisak.

nevelés alatt, 400 – 450 db hajtás állítható elő az 2. ábrán látható in vitro szár- és zölddugványozással.


2. ábra: Arundó szaporítási lehetőségei a hagyományos és in vitro szárdugványozás útján A hatékony szaporítóanyag előállítás másik lehetősége

Sida esetében a magok, az arundó esetében a kalluszok

a kalluszok indukálásával történő, in vitro szaporítás (2.

kiváló alapanyagként szolgálnak a mutációs nemesítés-

ábra). A kalluszok folyamatosan, hosszú ideig fenntartha-

hez, az elindított kutatásokat az MTA Atommagkutató

tóak, így a palántákat folyamatosan, akár egész évben elő

Intézetben (Debrecen) és a Nemzetközi Atomenergia-

lehet állítani.

ügynökségnél (International Atomic Energy Agency, Ausztria, Bécs) végezzük.

Magbiológiai és növény-egészségügyi kutatások eredményei A vad növényekhez hasonlóan, a Sida magok csírázási

A magok begyűjtése és tisztítása után, desztillált víz-

százaléka igen alacsony, elhúzódó, és évjáratoktól függő.

ben tömegük alapján frakcionáljuk. A léha (csiraképtelen)

A negyven éve Lengyelországban, Ukrajnában és az USA-

magok kiszelektálása után, a forró vizes hőkezelést köve-

ban megkezdett magbiológia kutatások eddig nem vezet-

tően, évjárattól és szedési időponttól függően, a kezelt ma-

tek elfogadható gyakorlati eredményre.

gok csírázása akár 80%-os is lehet (3. ábra). A kidolgozott

Sida magbiológiai kutatásaink a magok csírázási száza-

eljárásnak köszönhetően a magok kelési százaléka meg-

lékának javítására és a magok belső fertőzéseinek mole-

nőtt, azonban a begyűjtött magok 30-40 % a frakcionálás-

kuláris útón történő azonosítására irányulnak.

sal kidobásra kerül.


3. ábra: Sida magok frakcionálása és hőkezelése (balra), a különböző hőmérsékleten hőkezelt magok csíráztatása szűrőpapíron (középen), életképes sida csíranövény a földben (jobbra)

Új palántanevelési technológiák eredményei Sida termesztéséhez a szakirodalomban jelenleg a

Kutatócsoportunk különböző munkaerő és költség-

szántóföldi gépekkel végzett vetés ajánlott, hektáron-

hatékony sida palántanevelési technológiák kutatá-

ként 150.000.-200.000. db vetőmag szükséglettel. To-

sát végzi. Az ültetési időpont és a növénynevelő közeg

vábbá problémát jelent, hogy a magok csak korlátozott

(tálcás és szántóföldi) függvényében különböző pa-

mértékben állnak rendelkezésre, illetve a telepítés

lántanevelési technológiák gazdaságosságát is vizs-

költsége a magok alacsony csírázási százaléka miatt

gáljuk (4.-5. ábra).

igen drága.

4. ábra: Sida palántanevelési technológiák, balra tálcás palánták, jobbra ultra sűrű telepítésű, Dajka-tálcás módszerrel előállított szabadföldi palánták


5. ábra: Második éves sida palánták teleltetés után, nagylégterű fóliasátorban (balra), teleltetett tápkockás sida palánta kihajtása (középen), szántóföldön, dajkatálcás módszerrel szaporított, takarás nélkül áttelelt és kihajtott sida palánta (jobbra)

Telepített kísérleti állományok jellemzése, az új eredmények bemutatása Az ipari léptékű, magyarországi termesztés meg-

palántákat telepítettünk a Debreceni Egyetem, Bio-

alapozásához nem elégséges a külföldi tapasztala-

massza Bemutató Kertben (6. ábra). A sida esetében

tok összegyűjtése és adaptálása, hazai környezet-

a hazai szakirodalomban ajánlott szántóföldi mag-

ben folyó kísérletekre alapozó tapasztalatokra van

vetés körülményeinek a kutatását is végezzük, kezelt

szükséges. A hazai üzemi arundó és sida termesz-

és nem kezelt magok esetében. A kiültetett állomány

tést megalapozó termesztéstechnológiai elemek

morfológiai tulajdonságait és fejlődésüket folyama-

vizsgálatával több éve foglalkozunk.

tosan nyomon követjük.

A program keretében vizsgáltuk a szaporítóanyag

A korábbi évek tapasztalatai alapján elmondható,

minőségének (mag és a palánta típusa, fejlettsége,

hogy az egyik legnagyobb problémát az ültetvény zá-

előállítási módja) és az ültetési időpontnak a hatá-

ródásáig a gyomok jelentenek, ezért az idei évben a

sát az ültetvény első és későbbi éves biomassza ho-

hagyományos (pree- és posztemergens) gyomirtási

zamára.

módszerek mellett, költség és környezetkímélő tech-

Ennek keretében 2013 augusztusában és 2014. március végén különböző fejlettségű, arundó és sida

nológiák kutatását és fejlesztését is végezzük a telepített állományokban.


6. ábra: 2013. augusztusi (balra) és 2014. március végi (jobbra) telepített arundó és sida állományok a Debreceni Egyetem, Biomassza Bemutató Kertben

A projekt ideje alatt eddig megjelent legfontosabb publikációk T. Alshaal, É. Domokos-Szabolcsy, L. Márton, M. Czakó, J. Kátai, P. Balogh, N. Elhawat, H. El-Ramady,

by seed priming techniques, International Review of Applied Sciences and Engineering 2, 137–142.

A. Gerőcs, M. G. Fári (2013): Restoring Soil Ecosystems and Biomass Production of Arundo donax L. under Microbial Communities-Depleted Soil, BioEnergy Research, 11: 295-278. (IF: 4.250) T. Alshaal, É. Domokos-Szabolcsy, L. Márton, M. Czakó, J. Kátai, P. Balogh, N. Elhawat, H. El-Ramady, M. G. Fári (2014): Phytoremediation of bauxite-derived red mud by giant reed, Environmental Chemistry Letters, 7: 268-278. (IF: 1.623) E. Kurucz, M. G. Fári (2013): Improvement of germination capacity of Sida hermaphrodita (L.) Rusby

M.G. Fári, G. Antal, T. Alshaal, N. Elhawat, H. El Ramady, E. Kurucz, and É. Domokos-Szabolcsy (2013): Biotechnology of biomass supply chain: Central European perspective, “Plants for the future” Conference, Plant biotechnology for the future of agriculture in the Central European region conference, 30th September – 2nd October, Cluj-Napoca, Romania, 14-15. Fári M.G., Márton L. (2013): In vitro szomatikus növénybiotechnológiai módszerek a biofinomítók, a bioenergia és a bioüzemanyagok korában, XIX. Növénynemesítési Tudományos Napok, Március 7, Keszthely, Magyarország, 61.


Cellulóz Farming Munkacsoport tagjai Prof. Dr. Fári Miklós Gábor Antal Gabriella Kurucz Erika Elhawat Nevien Adel

4. Debrecen január december 31

Recommend Documents