DOKTORI (PhD) ÉRTEKEZÉS TÉZISEI VESZPRÉMI EGYETEM *(25*,.210(=
*$='$6È*78'20È1<,.$5
KESZTHELY Növényvédelmi Intézet +HUEROyJLDLpV1|YpQ\YpG
V]HU.pPLDL7DQV]pN
Interdiszciplináris Doktori Iskola ,VNRODYH]HW
Dr. habil. VÁRNAGY LÁSZLÓ MTA doktora TpPDYH]HW
Dr. habil. BÉRES IMRE MTA doktora
GLIFOZÁT ELLENÁLLÓ TRANSZGÉNIKUS CUKORRÉPA GYOMIRTÁSA Készítette:
CZEPÓ MIHÁLY
KESZTHELY
2004
$NXWDWiVHO
]PpQ\HLFpONLW
]pV
A cukorrépa gyomirtása mindig is a legbonyolultabb szakmai feladatok közp WDUWR]RWW (QQHN OHJI
EE RNDL D Q|YpQ\ pU]pNHQ\VpJH D
gyomirtó szerekkel szemben, a gyenge kezdeti növekedési erély, azaz a gyomelnyomó képesség hiánya, és végezetül az alkalmazható gyomirtó szerek mérsékelt hatékonysága. Az elmúlt években a nehezen irtható gyomnövények felszaporodása tovább bonyolította a szakemberek helyzetét. A rendelkezésre álló gyomirtó szerekkel a legtöbb esetben nem ROGKDWy PHJ D J\RPPHQWHVtWpV H]pUW UHQGV]HULQW NLHJpV]tW
PHFKDQLNDL
gyomirtásra is szükség van. /pQ\HJHVHQ
HJ\V]HU
bbé
tehetné
a
cukorrépa
gyomirtását
a
géntechnológiával módosított, a jól ismert glifozáttal hatóanyaggal szemben ellenálló cukorrépa bevezetése. A glifozát csaknem az összes fontos szántóföldi gyomnövény ellen hatékony, így önmagában alkalmazva is kielégíW HJ\V]HU
KDWiVW
DG
$]
VpJ KDWpNRQ\ViJ PHOOHWW IRQWRV D N|UQ\H]HWNtPpOHW pV D]
alacsony toxicitás, amely a glifozátot jellemzi. $
JHQHWLNDLODJ
QpSV]HU
PyGRVtWRWW
Q|YpQ\HN
YpYiOWDND]pV]DN DPHULNDLWHUPHO
-
U|YLG
LG
DODWW
UHQGNtYO
NN|UpEHQPtJ(XUySi
ban a
gyakorlati bevezetés eddig csak kis területen történt meg az HOOHQNDPSiQ\QDN SROLWLNDL JD]GDViJL RNRNQDN N|V]|QKHW
a
technológia
NpVOHOWHWKHW
alkalmazása
nem akadályozható
H]pUWLQGRNROWDV]pOHVN|U
HQ $]RQEDQ
meg,
legfeljebb
YL]VJiODWD
1
Az értekezésnek több célja van: • A transzgénikus cukorrépa gyomirtási technológiájának kidolgozása
hazai körülmények között. • A genetikailag módosított cukorrépa, és a hozzá kapcsolódó J\RPLUWiVL
UHQGV]HU
Q\~MWRWWD
WHFKQROyJLDL
HO
Q\|N
OHtUiVD
D
hagyományos gyomirtási technológiákhoz képest. • A glifozát ellenálló képesség szintjének a meghatározása. • Annak megállapítása, hogy a glifozát ellenálló, transzgénikus
cukorrépa egyéb tulajdonságai megegyeznek-e a módosításhoz felhasznált közönséges cukorrépa paramétereivel. Az ún. lényegi D]RQRVViJ
IRQWRV
HOHPH
D
NO|QE|]
NRFNi]DWL
HOHP]pVHNQHN
amelyek elengedhetetlenek az engedélyeztetéshez.
Kísérleti rész
A szabadföldi vizsgálatok beállításának jogi alapjait az 1998. évi XXVII. géntechnológiáról szóló törvény teremtette meg. A kísérletek EHiOOtWiViQDN
N|UOPpQ\HLW
KR]]iNDSFVROyGy *pQWHFKQROyJLDL
H]W
YpJUHKDMWiVL +DWyViJ
D
N|YHW
HQ
D
UHQGHOHWHNQHN
)|OGP
YHOpVJ\L
W|UYpQ\ PHJIHOHO
pV
pV HQ
D D
9LGpNIHMOHV]WpVL
Minisztérium) határozta meg, figyelembe véve a Géntechnológia (OMiUiVRNDW
9pOHPpQ\H]
WHUPpQ\HNNHO
W|UWpQ
%L]RWWViJ
QHP
NtYiQW
MDYDVODWDLW NHYHUHGpV
$
KDJ\RPiQ\RV
LOOHWYH
D
WHUPpQ\
2
V]DEiO\WDODQ IHOKDV]QiOiViQDN PHJHO
]pVpUH D *pQWHFKQROyJLDL +DWyViJ
szigorú feltételeket határozott meg az engedélyekben. A szabadföldi gyomirtási kísérletek az alábbi feltételek mellett kerülhettek beállításra: 1999 -
$WHUOHWIL]LNDL
U]pVHYHWpVW
OEHWDNDUtWiVLJ
- 1000 méter izolációs távolság rokon fajoktól. - A felmagzó növények eltávolítása. 2000 -
$WHUOHWIL]LNDL
U]pVHYHWpVW
OEHWDNDUtWiVLJ
- Legfeljebb 5000 m2 kísérleti terület - 500 méter izolációs távolság rokon fajoktól. - A felmagzó növények eltávolítása. - A növényi maradványok teljes megsemmisítése a kísérlet befejezése után. $ JpQWHFQQROyJLDL W|UYpQ\ PHJDONRWiVD HO NtVpUOHWHNHWD]HOV
pUWpNHOpVWN|YHW
WW
7-ben beállított
HQPHJNHOOHWWVHPPLVtWHQL
Szabadföldi hatékonysági, tolerancia vizsgálatok Három éven keresztül 8 helyszínen kerültek beállításra vizsgálatok 1997-ben, 1999-ben és 2000-ben. A vizsgálatok célja összetett volt: -
A glifozátos kezelések gyomirtó hatásának értékelése.
-
$]HOWpU
J\RPIOyUiEDQV]NVpJHVKDWpNRQ\Gy]LV
alkalmazásmód megállapítása.
3
-
A glifozáton alapuló technológia összehasonlítása a hagyományossal.
-
$WUDQV]JpQLNXVFXNRUUpSDJOLIR]iWW
U
NpSHV
ségének
kiértékelése. A kezelések 2-LG -
]tWpVEHQW|UWpQWHN
1. kezelés: a répa szik-2-4 leveles korában, 2. kezelés: a répa 8-10 leveles korában.
-
1. kezelés: a répa szik-2-4 leveles korában, 2. kezelés: a répa 4-6 leveles korában, 3. kezelés: a répa 8-10 leveles korában.
A kezelések hatását a gyomnövények tömegére és a kultúrnövényre nézve a kezeletlen kontrollhoz viszonyítva becsléssel határoztuk meg, 0100-LJ WHUMHG
V]i]DOpNRV VNiOD VHJtWVpJpYHO $ NtVpUOHWL HUHGPpQ\HN
statisztikai feldolgozása egyténye]
VYDULDQFLD
analízissel történt.
Tolerancia vizsgálatok A kísérlet célja a különféle ROUNDUP dózis variációk (normál és provokatív) biztonságának vizsgálata volt. A kezelések vizuális értékelésére június 30-án került sor. A betakarítás szeptember 8-án történt. A teljes gyökértömeg be lett takarítva WHUPpVPpUpV FpOMiUD PDMG D EHO
OH YHWW PLQWiNEyO PHJKDWiUR]iVUD NHUOW
a cukor százalék, az alfa-amino-nitrogén és a Na-, K-tartalom.
Növekedési ütem vizsgálatok A vizsgálat célja annak megállapítása volt, hogy a genetikailag módosított cukorrépa növekedési üteme milyen mértékben tér el ugyanannak a fajtának a módosítatlan változatával összehasonlítva,
4
NO|QE|]
J\RPLUWiVL
SURJUDPRN
DONDOPD]iVD
HVHWpQ
pV
DQQDN
felmérése, hogy a növekedés esetleges gátlása mennyire befolyásolja a termésmennyiséget. $ YHJHWiFLyV LG
IRO\DPiQ UHQGV]HUHV LG
N|]|QNpQW OHWW PpUYH D
gyökér és levél tömeg.
Lényegi azonosság vizsgálat Az engedélyeztetés szempontjából fontos a lényegi azonosság megállapítása ugyanazon cukorrépafajta hagyományos és genetikailag módosított változata között. A kísérlet célja annak a bizonyítása volt, hogy a gyomirtó szer rezisztenciától eltekintve a hagyományos és genetikailag módosított cukorrépa más tulajdonságokban egymással PHJHJ\H]
$ NtVpUOHWEHQ D]
YRQDO WHUPpVH pV PLQ
15A- MHO
5RXQGXS 5HDG\ FXNRUUpSD
VpJL SDUDPpWHUHL NHUOWHN |VV]HKDVRQOtWiVUD D
módosítatlan vonaléval. A kísérlet értékelésére szeptember 8-án került sor. A teljes J\|NpUW|PHJ EH OHWW WDNDUtWYD WHUPpVPpUpV FpOMiUD PDMG D EHO
OH YH
tt
mintákból meghatározásra került a cukor százalék, az alfa-aminonitrogén és a Na-, K-tartalom.
Eredmények, következtetések
Szabadföldi hatékonysági, tolerancia vizsgálatok 1997-ben a ROUNDUP minden dózisvariációban teljes pusztulással MiUy NLW
Q
KD
tást nyújtott az Amaranthus spp., Stachys annua, Sinapis 5
arvensis, Solanum nigrum, Chenopodium album, Sorghum bicolor és a QDSUDIRUJyiUYDNHOpVHOOHQ$LG
elfogadható
hatást
nyújtott
az
]tWpVEHQNLMXWWDWRWW
Abutilon
l/ha adagú szer
theophrasti,
Ambrosia
artemisiifolia, Hibiscus trionum, Chenopodium hybridum, Cirsium arvense és Echinochloa crus-galli ellen. Ezek a gyomok nem pusztultak HO PDUDGpNWDODQXO GH Q|YHNHGpVN HU
VHQ JiWROW PDUDGW $ KDWiV FVXSiQ
a Convolvulus arvensis ellen nem volt kielégít
+DVRQOy HUHGPpQ\W
adott a kétszer 2 l/ha adag is. A három alkalommal kijuttatott 2 l/ha dózisú ROUNDUP az Abutilon theophrasti, Ambrosia artemisiifolia, Hibiscus trionum, Chenopodium hybridum, Cirsium arvense és Echinochloa crus-galli ellen is kiváló hatású volt. A 3×3 l/ha, 3×4 l/ha, 2×3 l/ha és a 2×6 l/ha adagú ROUNDUP kezelések minden gyomfaj ellen kiváló hatás adott, a Convolvulus arvensis kivételével. 1999-ben minden ROUNDUP-RV
NH]HOpV NLW
Q
KDWiVW DGRWW D]
Amaranthus retroflexus, Chenopodium album, Hibiscus trionum, Polygonum convolvulus, Datura stramonium, Sinapis arvensis, Stachys annua, Cirsium arvense, Echinochloa crus-galli, Sorghum bicolor, Panicum miliaceum iUYDNHOpV
NXNRULFDpV UL]yPiV
Sorghum halepense
ellen. A vizsgált kezelések közül a legjobb hatásúnak a háromszori 2 l/ha bizonyult, mivel a kevésbé érzékeny fajok, mint az Abutilon theophrasti, Ambrosia artemisiifolia, Artemisia vulgaris ellen is kiváló hatást nyújtott. A 3×1,5 l/ha és 2×3 l/ha adagú ROUNDUP hatása csak kis mértékben maradt el a legjobbtól. A legkiegyenlítetlenebb hatást a 2×2 l/ha dózisú kezelés adta, de üzemileg az eredmény elfogadható lett volna. 2000-ben már csak a korábbi két kísérleti évben ígéretesnek bizonyult kezelések kerültek beállításra. A vizsgált kezelések között hatékonyság
6
tekintetében nem volt lényeges különbség. Mindegyik dózisvariáció jóNLYiOy
KDWiVW
Q\~MWRWW
D
WHUOHWHQ
HO
IRUGXOy
PDJUyONHO
J\RPRN
Amaranthus retroflexus, Amaranthus blitoides, Chenopodium album, Abutilon theophrasti, Stachys annua, Echinochloa crus-galli, Sorghum bicolor és a Cirsium arvense ellen.
6]iPRWWHY
HOWpUpV
FVDN
D
Convolvulus arvensis elleni hatásban mutatkozott. A helyi gyomflórához igazított hagyományos kezelések összhatása minden vizsgálatban lényegesen elmaradt a ROUNDUP-étól. A ROUNDUP a 3 év alatt fitotoxikus hatást egyik kezelésben, LG
]tWpVEHQ VHP RNR]RWW (J\ KHO\V]tQ NLYpWHOpYHO D VWDQGDUG NH]HOpVHN
sem okoztak növénykárosodást.
A ROUNDUP az eddiginél lényegesen hatékonyabb gyomirtásra nyújt OHKHW
VpJHW PLQG D PDJUyONHO
J\RPIOyUiQDN PHJIHOHO
PLQG D] pYHO
HQ HJ\ YHJHWiFLyV LG
J\RPRN HOOHQ $]
EHQ OHJIHOMHEE
l/ha
ROUNDUP alkalmazására van szükség, a gyomosodás ütemének függvényében 3×2 l/ha, vagy 2×3 l/ha adagolásban. A vizsgálatok bebizonyították, hogy ROUNDUP alkalmazásával a genetikailag módosított cukorrépában kockázat nélkül elhagyható az alapkezelés. A genetikailag módosított cukorrépán még a 18 l/ha ROUNDUP adag sem okozott fitotoxikus tüneteket.
Tolerancia vizsgálatok Fitotoxikus tünetek: A glifozáttal kezelt parcellák egyikében sem volt növénykárosodás. A VWDQGDUG NH]HOpVHN D YHJHWiFLy HOHMpQ JiWROWiN D UpSD IHMO
GpVpW GH D
7
tüneteket a növény kiheverte. Gyökértermés: A standard kezeléshez képest a glifozáttal kezelt parcellák 1-8 százalékkal magasabb termést adtak, mint a standard-ek, de szignifikáns különbség nem volt közöttük. Cukortermés: A standard kezelés számított cukortermése 10,79 t/ha volt. A melaszban visszamaradttal korrigálva 9,61 t/ha. A glifozátos kezelések mindegyike felülmúlta a standard-eket, 2-7% mértékben, de a különbség nem bizonyult szignifikánsnak. α-amino-nitrogén tartalom:
Az összes mért érték 2,35 mmol/100 g répa és 2,70 mmol/100 g répa között volt. Csak a kapált kontroll tért el szignifikáns mértékben a többi NH]HOpVW
O
$
VWDQGD
rd és glifozátos kezelések között nem volt
szignifikáns különbség. Nátrium/kálium tartalom: Nem volt szignifikáns különbség a kezelések között.
Az eredmények alapján megállapítható, hogy a genetikai módosítás nagyfokú glifozát ellenálló képességet biztosít a cukorrépának. A magyarországi kísérletek alapján szükséges, összesen 6 l/ha dózisnak az |WV]|U|VpWLVWQHWPHQWHVHQHOYLVHOLDPyGRVtWRWWQ|YpQ\$Gy]LVMHOHQW HPHOpVH
VHP
EHIRO\iVROMD
D
FXNRUUpSD
PHQQ\LVpJL
pV
PLQ
V
VpJL
paramétereit.
8
Növekedési ütem vizsgálatok $ JOLIR]iWWDO NH]HOW SDUFHOOiNEDQ VHPPLO\HQ YL]XiOLVDQ pU]pNHOKHW
elváltozás nem volt. A hagyományos gyomirtási programmal kezelt FXNRUUpSiEDQ D] HOV Q|YHNHGpVJiWOiV YLVV]DYH]HWKHW
pV PiVRGLN iOORPiQ\NH]HOpVW N|YHW
YROW
PHJILJ\HOKHW
$
NH]GHWL
I
HQ HQ\KH
itotoxikus hatásra
Q|YHNHGpVEHOL HOWpUpVHQ W~O D YHJHWiFLy IHQQPDUDGy
részében a genetikailag módosított és hagyományos változat növekedési ütemében nem volt lényeges különbség. A standard kezelésben 5%-kal alacsonyabb volt a termés, mint a glifozáttal kezelt területen, azonban ez a különbség nem bizonyult szignifikánsnak. $ ILWRWR[LNXV KDWiV PLDWW HOWpU
adott cukorrépaIDMWD YHJHWiFLyV LG
NH]GHWL Q|YHNHGpVL WHP HOOHQpUH D]
NpW YiOWR]DWD D]RQRVQDN tWpOKHW
W~OQ\RPy UpV]pEHQ D IHMO
PHJ PLYHO D
GpVL WHP SiUKX]DPRV YROW
illetve a terméseredményben sem volt szignifikáns különbség.
Lényegi azonosság vizsgálat Gyökér termés: Statisztikailag igazolható különbségek nem voltak kimutathatók a glifozáttal kezelt és a kapált genetikailag módosított, illetve kapált módosítatlan változat között. A glifozáttal kezelt terület adta a legmagasabb
termést,
de
a
különbség
nem
haladta
meg
a
szignifikanciaszintet. Cukor termés: Statisztikai különbség nem volt kimutatható a kezelések között.
9
Az összes érték 17,55 és 17,84% között helyezkedett el. α-amino-nitrogén:
Szignifikáns különbség nem volt a kezelések között. A mérések eredménye 2,43 mmol/100 g répa és 2,67 mmol/100 g répa között volt. Nátrium: Statisztikai különbség nem volt kimutatható a kezelések között. Az összes érték 0,61 mmol/100 g répa és 0,68 mmol/100 g répa között helyezkedett el. Kálium: Statisztikai különbség nem volt kimutatható a kezelések között. Az összes érték 5,49 mmol/100 g és 5,6 mmol/100 g répa között volt.
A vizsgálat eredménye szerint sem a genetikai módosítás, sem a PyGRVtWRWW FXNRUUpSD JOLIR]iWWDO W|UWpQ
NH]HOpVH QHP EHIRO\iVROWD D
FXNRUUpSD |VV]HWpWHOpW H]pUW HOWHNLQWYH D JOLIR]iW HOOHQiOOy NpSHVVpJW HJ\PyGRVtWRWWIDMWDDNLLQGXOyIDMWiYDOD]RQRVQDNWHNLQWKHW
O
10
Új tudományos eredmények
1.
A
glifozát
hatóanyagra
alapozott
védekezési
technológia
hatékonysága felülmúlja a hagyományos – több és drágább hatóanyagot
tartalmazó
–
gyomszabályozási
technológiák
hatékonyságát. 2.
A glifozát ellenálló cukorrépa gyomirtására használt glifozát hatóanyag önmagában is képes a gyomnövények csaknem teljes fajskálájának,
különösen
a
nehezen
irtható
és
veszélyes
gyomnövények eredményes irtására. Kivételt képez a Convolvulus arvensis. 3.
$
W|EE
LG
SRQWEDQ
pV
Gy]LVRV]WiVEDQ
YpJUHKDMWRWW
alapNH]HOpVQpONOLVPHJYDOyVtWKDWypVH]MHOHQW HO
4.
WHFKQROyJLD
VN|UQ\H]HWYpGHOPL
QQ\HOMiU
A glifozát ellenálló cukorrépa a használatos gifozátdózis ötszörösét is elviseli, emiatt a technológia rendkívül biztonságos a cukorrépára nézve.
5.
A glifozát herbicid hatását az LG
MiUiVOpQ\HJHVHQQHPEHIRO\iVROMD
6.
A genetikai módosítás nem befolyásolta a cukorrépa agronómiai WXODMGRQViJDLW1HPYiOWR]WDNPHJDWHUPpVPLQ
VpJLpVPHQQ\LVpJL
tulajdonságai.
11
Publikációs Lista
$]pUWHNH]pVWpPDN|UpE HO
ublikációk,
OtUWWXGRPiQ\RVN|]OHPpQ\HNS
DGiVRN
Lektorált szakfolyóiratban megjelent: Kovács I – Czepó M. (1983): Csatornák és vízügyi területek kémiai VpJHL1|YpQ\YpGHOHP -127.
J\RPLUWiViQDNOHKHW
Kovács I. – Czepó M. (1984): Bab vegyszeres gyomirtása, különös tekintettHODPpUJH] NpWV]LN J\RPRNUD1|YpQ\YpGHOHP -517. Kovács I. – Czepó M. (1988): Adatok az Iva xanthiifolia biológiájához. Növényvédelem, 24: 410. Czepó M. (1991): Kísérletek a lencse (Lens culinaris Medic.) vegyszeres gyomirtására. Növényvédelem, 27: 26-31. Czepó M. (1994): Hogyan fékezzük meg a veszélyes gyomokat kukoricában. Növényvédelem, 30: 172-175. Czepó M. (1999): Roundup Ready kukorica – új távlatokat nyit. Növényvédelem, 35: 335-339. Czepó M. (1999): Roundup Ready cukorrépa – megoldás. Növényvédelem, 35: 173-176.
D OHJHJ\V]HU
bb
Béres, I. – Borychowski, A. – Boyko, N. – Czepó, M. – Singer, M. (2000): Roundup Ready sugarbeet as a solution to improve sugar beet production in East Europe. Biotechnology 2000., Berlin, 282-284. Béres I. – Czepó M. – Bónus K. (2001): Transzgénikus cukorrépa gyomirtásának tapasztalatai. Magyar Gyomkutatás és Technológia, 2. (1): 65. Czepó M. 3DUODJI pV PiV J\RPRN NiUWpWHOpQHN PHJHO Növényvédelem, 39: 342-344.
]pVH
12
Konferencia összefoglalókban megjelent, konferenciákon elhangzott:
Kovács I. – Czepó M. – Hunyadi K. (1988): Az Iva xanthiifolia NUTT. ásványianyag táplálkozása és fenológiai ciklusai. I. Magyar Ökológus Kongresszus, 102. Czepó M. % YO OHKHW VpJHN D NXNRULFD DODSNH]HOpV QpONOL gyomirtására. 40. Növényvédelmi Tudományos Napok, Budapest, 147. Czepó M. (1995): Cirsium arvense (L.) Scop. elleni védekezés új módon. 41. Növényvédelmi Tudományos Napok, Budapest, 126. Czepó M. (1996): Dimethenamid – új sokoldalúan alkalmazható gyomirtó szer molekula kukoricában és más kultúrában. 42. Növényvédelmi Tudományos Napok, Budapest, 148. Sanders P. – Czepó M. (1998): Rovarellenálló transzgén növények és a fogyasztó. 44. Növényvédelmi Tudományos Napok, Budapest, 71. Czepó M. (1999): Roundup Ready kukorica – új távlatokat nyit meg. 45. Növényvédelmi Tudományos Napok, Budapest, 142. 6]H
NH .
– Albrecht L. – Czepó M. (2000): Kukoricamoly elleni hatásvizsgálat módszerének hazai tapasztalatai transzgénikus kukoricahibrideken. 46. Növényvédelmi Tudományos Napok, Budapest, 75. Czepó M. ÒM OHKHW VpJ D QiG KDWpNRQ\ LUWiViUD V]iQWyQ Növényvédelmi Tudományos Napok, Budapest, 135. Tarjányi J. – Béres I. – Czepó M. – Nagy I. (2000): A transzgénikus Roundup Ready kukorica gyomirtásának fejlesztése. IV. Nemzetközi EWRS-HU Tanácskozás, Martonvásár, 12. Milkov, E. – Sabau, I. – Czepó, M. – Molnár, J. – Radu, C. – Velcev, M. (2001): Agronomic ecological and economical benefits of RR corn in Balkan and Central European Region. Genetic Engineering and Ecology. vol. 2. Moscow. Czepó M. – Nickson, T. – Fernandez, S. – Carson, D.B. – Silvanovich, A. – Bannon, G.A. – Jacobs, E. (2004): A Roundup Ready növények biztonsága. 50. Növényvédelmi Tudományos Napok, Budapest, 113. 13
