DOKTORI (PhD) ÉRTEKEZÉS
Dr. GERGELY LÁSZLÓ
KESZTHELY 2004
VESZPRÉMI EGYETEM GEORGIKON MEZŐGAZDASÁGTUDOMÁNYI KAR Növényvédelmi Intézet Programvezető: Dr. Sáringer Gyula az MTA rendes tagja Növénytermesztési és Kertészeti Tudományok Doktori Iskola vezetője: Dr. Gáborjányi Richard az MTA doktora Témavezető: Dr. habil. Fischl Géza a mezőgazdasági tudomány kandidátusa
BURGONYAFAJTÁK REZISZTENCIAVIZSGÁLATA FITOFTÓRA- (PHYTOPHTHORA INFESTANS [MONT.] DE BARY) FERTŐZÉSSEL SZEMBEN ÉS EGYES KÖRNYEZETI TÉNYEZŐK HATÁSA A BETEGSÉG-ELLENÁLLÓSÁGRA
Készítette: Dr. GERGELY LÁSZLÓ
KESZTHELY 2004
BURGONYAFAJTÁK REZISZTENCIAVIZSGÁLATA FITOFTÓRA- (PHYTOPHTHORA INFESTANS [MONT.] DE BARY) FERTŐZÉSSEL SZEMBEN ÉS EGYES KÖRNYEZETI TÉNYEZŐK HATÁSA A BETEGSÉG-ELLENÁLLÓSÁGRA Értekezés doktori (PhD) fokozat elnyerése érdekében a Veszprémi Egyetem Növénytermesztési és Kertészeti Tudományok Doktori Iskolájához tartozóan Írta: Dr. GERGELY LÁSZLÓ A jelölt a doktori szigorlaton ………….%-ot ért el. Keszthely, ………………………..... ……………………………….. a Szigorlati Bizottság elnöke Az értekezést bírálóként elfogadásra javaslom: Bíráló neve:………………………………….igen/nem ………………………….. aláírás Bíráló neve:………………… ……………..igen/nem ………………………….. aláírás Bíráló neve:……………………… ……… igen/nem ………………………….. aláírás A jelölt az értekezés nyilvános vitáján …………….%-ot ért el. Keszthely, ………………………………… ………………………………….. a Bíráló Bizottság elnöke A doktori (PhD) oklevél minősítése: ……………………………. ………………………………….. az EDT elnöke 2
TARTALOMJEGYZÉK KIVONATOK ............................................................................................... 5 1. BEVEZETÉS ........................................................................................... 7 1.1. A téma jelentősége és időszerűsége ............................................ 7 1.2. A vizsgálatok előzményei .............................................................. 8 1.3. Célkitűzések.................................................................................... 8 2. IRODALMI ÁTTEKINTÉS ....................................................................... 9 2.1. A Phytophthora infestans rövid jellemzése ................................. 9 2.2. A kórokozó gazdanövényköre és a betegség kialakulása, tünetei..11 2.3. A kórokozó változékonyságának és világméretű elterjedésének (migráció) hatása az integrált növényvédelemre ................. 14 2.3.1. A genetikai védekezésre gyakorolt hatások ................................ 14 2.3.2. A kémiai védekezésre gyakorolt hatások .................................... 15 2.3.3. Az agrotechnikai védekezésre gyakorolt hatások........................ 15 2.4. Rezisztenciára nemesítés a burgonyavésszel szemben........... 16 2.4.1. Rassz-specifikus (vertikális) rezisztenciára nemesítés................ 16 2.4.2. Nem rassz-specifikus (horizontális) rezisztenciára nemesítés .... 18 2.4.3. A lombozat és a gumók fitoftóra-ellenállóságának összefüggése 19 2.4.4. A rezisztenciára nemesítés nem hagyományos módszerei......... 20 2.4.5. A rezisztens fajták szerepe az integrált növényvédelemben ....... 21 2.5. Környezeti tényezők hatása az ellenálló képességre................ 23 3. ANYAG ÉS MÓDSZER ......................................................................... 26 3.1. A rezisztenciavizsgálatok anyaga és helyszínei........................ 26 3.2. A rezisztenciavizsgálatok módszerei ......................................... 26 3.2.1. A lombozat fitoftóra-ellenállóságának vizsgálata fóliasátras provokációs kísérletekben .......................................................... 26 3.2.2. A lombozat fitoftóra-ellenállóságának vizsgálata szabadföldi provokációs kísérletekben........................................................... 29 3.2.3. A gumók fitoftóra-ellenállóságának vizsgálata fajtakísérletekben fellépő természetes fertőzés nyomán ........................................... 32 3.2.4. A gumók horizontális rezisztenciájának vizsgálata laboratóriumban 32 3.2.5. Burgonyagumó-korongok elicitoros vizsgálata. ........................... 33 3.3. Összefüggés-vizsgálatok............................................................. 34 3.4. Meteorológiai megfigyelések ...................................................... 34
3
4. EREDMÉNYEK ..................................................................................... 35 4.1. Burgonyafajták lombozatának fitoftóra-ellenállósága .............. 35 4.1.1. Fóliasátras provokációs kísérletek .............................................. 35 4.1.2. Szabadföldi provokációs kísérletek ............................................. 41 4.2. Burgonyafajták gumójának fitoftóra-ellenállósága ................... 51 4.2.1. Rezisztenciavizsgálatok fajtakísérletekben, természetes fertőzés nyomán ......................................................................... 51 4.2.2. Laboratóriumi rezisztenciavizsgálatok (egészgumós mesterséges fertőzés) .......................................... 51 4.2.3. Burgonyagumó-korongok elicitoros vizsgálata ............................ 52 4.3. A lombozat és a gumók fitoftóra-ellenállóságának kapcsolata ..59 4.4. Környezeti tényezők hatása a burgonyavésszel szembeni ellenálló képességre........................................................................ 59 4.4.1. Fóliasátras provokációs kísérletek .............................................. 59 4.4.2. Szabadföldi provokációs kísérletek ............................................. 61 4.4.3. A gumók rezisztenciavizsgálata fajtakísérletekben, természetes fertőzés nyomán .................................................... 64 4.5. Államilag elismert burgonyafajták fitoftórarezisztenciájának jellemzése ..................................................................................... 65 5. MEGVITATÁS ....................................................................................... 67 5.1. Burgonyafajták fitoftóra-ellenállóságának vizsgálata fajtaés provokációs kísérletekben ..................................................... 67 5.1.1. A lombozat rezisztenciavizsgálati módszereinek összehasonlító elemzése ............................................................ 67 5.1.2. A gumók rezisztenciavizsgálati módszereinek összehasonlító elemzése ............................................................ 69 5.1.3. A lombozat és a gumók fitoftóra-ellenállóságának összefüggése... 70 5.2. Környezeti tényezők hatása a burgonyavésszel szembeni ellenálló képességre .................................................................... 71 5.3. Az államilag elismert burgonyafajták rezisztenciaszintjének értékelése és szerepük az integrált és ökológiai termesztésben.. 73 6. ÖSSZEFOGLALÁS............................................................................... 76 7. ÚJ KUTATÁSI EREDMÉNYEK............................................................. 80 8. IRODALOMJEGYZÉK .......................................................................... 82 KÖSZÖNETNYILVÁNÍTÁS................................................................... 94 4
KIVONAT BURGONYAFAJTÁK REZISZTENCIAVIZSGÁLATA FITOFTÓRA- (PHYTOPHTHORA INFESTANS [MONT.] DE BARY) FERTŐZÉSSEL SZEMBEN ÉS EGYES KÖRNYEZETI TÉNYEZŐK HATÁSA A BETEGSÉG-ELLENÁLLÓSÁGRA A szerző rezisztenciavizsgálati módszerek továbbfejlesztésével értékelte a burgonyagenotípusok nem rassz-specifikus (horizontális) rezisztenciáját a burgonyavésszel (Phytophthora infestans) szemben, a lombozaton és a gumón. Az értekezés foglalkozik a rezisztenciavizsgálati módszerek összehasonlító elemzésével, a lombozaton és a gumón kifejeződő rezisztencia összefüggés-vizsgálatával, a horizontális rezisztencia tartósságával, az államilag elismert burgonyafajták ellenállóságának komplex jellemzésével és egyes környezeti tényezők betegség-ellenállóságra kifejtett hatásaival. Legfontosabb új tudományos eredmények: • Megbízható provokációs módszer kidolgozása burgonya-fajtajelöltek horizontális fitoftórarezisztenciájának vizsgálatára a lombozaton. • Államilag elismert burgonyafajták burgonyavésszel szembeni szántóföldi rezisztenciájának mennyiségi meghatározása a lombozaton három egymást követő évjáratban, a járványgörbe alatti terület (ADPC) átlagai alapján. • A gumók horizontális fitoftórarezisztenciájának mennyiségi meghatározása digitális képfeldolgozáson alapuló fertőzöttségértékeléssel. • A gumók elicitorérzékenysége és horizontális fitoftórarezisztenciája között igazolt közepes negatív összefüggéssel (r=–0,56, P=5%) annak megállapítása, hogy az elicitoros módszer nem alkalmas rezisztenciavizsgálatok céljára. • Államilag elismert burgonyafajták komplex, mindkét növényi testtájra kiterjedő horizontális fitoftórarezisztenciájáról mennyiségileg meghatározott adatok első hazai közlése. • Szabadföldi rezisztenciavizsgálatokban annak igazolása, hogy bizonyos fajták (pl. White Lady, Panda, Raja) szántóföldi rezisztenciája évjárattól függetlenül, változó környezeti feltételek között is következetesen kifejeződött, miközben több fajta (pl. Red Scarlett, Ukama, Cicero) érzékenyen reagált az évjárathatásokra.
5
ABSTRACT TESTING FOR RESISTANCE OF POTATO VARIETIES TO LATE BLIGHT AGENT (PHYTOPHTHORA INFESTANS [MONT.] DE BARY) AND THE EFFECT OF CERTAIN ENVIRONMENTAL FACTORS ON DISEASE RESISTANCE The race non-specific (horizontal) resistance of potato genotypes was assessed to late blight agent (Phytophthora infestans) using comparative analysis and development of various resistance testing methods. In spite of the fact that environmental factors may have a significant effect on the horizontal types of resistance, the field resistance of certain registered potato varieties proved to be fairly stable even under altering conditions, expressing in both the foliage and tubers. Therefore these cultivars may play an important role in the integrated and/or organic farming of the near future. AUSZUG DIE RESISTENZPRÜFUNG DER KARTOFFELSORTEN GEGEN DEN PHYTOPHTHORA-BEFALL (PHYTOPHTHORA INFESTANS [MONT.] DE BARY) UND DIE AUSWIRKUNG EINIGER UMWELTFAKTOREN AUF DIE RESISTENZAUSPRÄGUNG Der Autor hat Resistenzprüfungsmethoden weiterentwickelt und verglichen, mit denen man die nicht rassenspezifische (horizontale) Resistenz der Kartoffelgenotypen gegen die Kraut- und Knollenfäule (Phytophthora infestans) sowohl beim Laub, als auch beim Knollen sehr zuverlässig ermitteln kann. Trotz des beträchtlichen Einflusses verschiedener Umweltfaktoren auf die horizontalen Resistenzformen gibt es einige staatlich anerkannte Kartoffelsorten, deren Feldresistenz neben der stark schwankenden Auswirkungen der Jahrgänge an beiden Pflanzenteilen eine gewisse Stabilität zeigte. In der Zukunft könnten diese Sorten sehr wichtige Grundlagen für den ökologischen und/oder integrierten Kartoffelanbau sein.
6
1. BEVEZETÉS 1.1. A téma jelentősége és időszerűsége A burgonyavész, melynek kórokozója egy sajátos biológiájú mikroorganizmus1, a Phytophthora infestans (Mont.) de Bary, világviszonylatban a burgonya legnagyobb gazdasági kárral fenyegető, legveszélyesebb betegsége. A kórfolyamatra kedvező (mérsékelten meleg és csapadékos) időjárási feltételek mellett, fogékony fajták állományában a termésveszteség elérheti a 80-100%-ot is, a teljes lombvesztés és súlyos gumófertőzés következtében. Ezt igazolta a kórokozó XIX. század közepén lezajlott első világméretű elterjedése (migrációja), amely a feltételezett őshazájából, Közép-Mexikóból indult ki és a növényi betegségek történetében minden idők legdrámaibb társadalmi következményeivel járt Írországban (Írországi éhínség és kivándorlás, 1845-47). O’Brian és Rich (1976) ezekre a tragikus eseményekre emlékeztetve a „történelmi” jelzővel illetik a betegséget. A burgonyavész első magyarországi megjelenése 1846-ra tehető (Szepes vármegye), amikor Tognio Lajos pesti orvostanár felszólítást kapott a Magyar Királyi Helytartótanácstól a „Magyarhonban mostanában uralkodó burgonyabetegség” tanulmányozására (Husz 1941). Hazánkban a betegség 5-8 évente lép fel járványszerűen, de csaknem minden évben találkozhatunk az általa kiváltott tünetekkel. Legutóbb 1998-ban okozott érzékeny veszteségeket a burgonya és paradicsom állományokban. A burgonyavész kiemelkedő jelentőségére utal az a világméretű kutatási- és technológiafejlesztési együttműködés (Global Initiative on Late Blight, GILB), amelyet 1996-ban hívtak életre az integrált védekezési programok összehangolására (CIP 2003). A megoldandó probléma súlyát érzékelteti az a kimutatás, mely szerint a világ burgonyatermésének mintegy 15%-a esik áldozatul a burgonyavésznek és a védekezés költségei a fejlődő országokban évente 3,25 milliárd USA dollárra becsülhetők (Mackin 1998). A téma időszerűségét azok a jelzések is alátámasztják, amelyek az 1990-es években Észak-Amerikában és Nyugat-Európában bekövetkezett súlyos fitoftórajárványok kapcsán a védekezési stratégiák újragondolására hívják fel a figyelmet (Fry és Goodwin 1997, Schepers 1998).
1
Bár a Phytophthora infestanst hagyományosan gombaként rendszerezik, sejtszerveződése valójában nagyobb hasonlóságot mutat az algákéhoz és a magasabb rendű növényekéhez, mint a valódi gombákéhoz. Emiatt a legújabb törzsfejlődési rendszerek a kórokozót nem a valódi gombák (Eumycota) törzsébe, hanem egy önálló törzsbe (Oomycota) sorolják be (Hawkworth és mtsai 1995).
7
1.2. A vizsgálatok előzményei Hazánkban a fajtaminősítés korábbi gyakorlata szerint a burgonyavésszel szembeni rezisztenciavizsgálatok az országos fajtakísérletekben fellépő természetes lomb- és gumófertőzéseken alapultak, Hinfner Kálmán (1906-1976) munkássága nyomán. Az utóbbi évtizedekben azonban a meleg és aszályos évjáratok növekvő gyakorisága, valamint a fajtakísérletek hatékonyabb vegyszeres növényvédelme miatt ezzel a módszerrel már nem biztosítható a rezisztenciavizsgálatok folyamatossága. A megváltozott körülmények olyan provokációs vizsgálati módszerek kifejlesztését és/vagy adaptálását tették szükségessé, amelyekkel megbízhatóan és folyamatosan értékelhető a burgonyagenotípusok nem rassz-specifikus (horizontális) fitoftórarezisztenciája, a lombozaton és a gumón egyaránt. A burgonyavész elleni integrált védelem egyik fontos elemével, a fajták ellenálló képességével (genetikai védekezés) 1988 óta foglalkozom, amikor elkezdtem a burgonya rezisztenciavizsgálatait az Országos Mezőgazdasági Minősítő Intézet Növénykórtani Osztályán, Budapesten. A burgonyafajták állami elismeréséhez nélkülözhetetlen rezisztenciavizsgálatok módszertani nehézségei (a természetes fertőzések korlátozott felhasználhatósága, a lombozat és a gumók eltérő rezisztenciája, a fertőzési- és fertőzöttségértékelési módszerekben rejlő bizonytalanságok) nagy kihívást jelentettek számomra. Ez arra ösztönzött, hogy 1997-ben jelentkezzem a PATE „Az integrált növényvédelmi módszerek elméleti alapjai”, és ezen belül a „Környezeti tényezők hatása a gombabetegségekkel szembeni ellenálló képességre” című doktori programjára, amellyel reményeim szerint hozzájárulhatok a burgonya integrált növényvédelmének fejlesztéséhez. 1.3. Célkitűzések Kutató-fejlesztő munkám legfontosabb célkitűzései a következők voltak: 1. Burgonyafajták és -fajtajelöltek burgonyavésszel szembeni horizontális rezisztenciájának vizsgálatára alkalmas mesterséges fertőzési és fertőzöttségértékelési módszerek kifejlesztése és/vagy adaptálása. 2. A lombozat rezisztenciavizsgálati módszereinek összehasonlító elemzése. 3. A gumók rezisztenciavizsgálati módszereinek összehasonlító elemzése. 4. A lombozat és a gumók rezisztenciája közötti összefüggés vizsgálata. 5. A burgonyavésszel szembeni horizontális rezisztencia tartósságának vizsgálata. 6. Egyes környezeti tényezők hatásának vizsgálata a fajták ellenálló képességére. 7. Államilag elismert burgonyafajták burgonyavésszel szembeni horizontális rezisztenciájának jellemzése mindkét növényi testtájon. 8
2. IRODALMI ÁTTEKINTÉS 2.1. A Phytophthora infestans rövid jellemzése A fonalas telepszerveződése alapján hagyományosan gombaként rendszerezett kórokozó heterotallikus szervezet, ivaros szaporodása csak akkor lehetséges, amikor az egymással kompatibilis két párosodási típus (A1 és A2) térben és időben egyszerre van jelen. A valódi gombáktól eltérően vegetatív életciklusára a diploid (2n) állapot jellemző. Ivaros szaporodásakor a meiózis az ivarszervekben (oogónium, anterídium) következik be, így csak az ivarsejtek haploidok. Az ivaros kölcsönhatás végterméke a vastagfalú oospóra (petespóra), amely a talajban áttelelve évekig megőrizheti életképességét. Vegetatív úton micéliummal, sporangiummal és rajzóspórákkal terjed, mely képletek a terjedést, illetve − ivaros folyamat hiányában − a faj fennmaradását szolgálják. A kétostoros, kettős membránnal határolt rajzók túlélési képessége páratlan az élővilágban: vízi életmódról szárazföldire váltanak (betokozódás sejtfalképzéssel), majd ezt követően áttérnek a gombaszerű, fonalas fejlődésre. A kórokozó alkalmazkodóképessége is figyelemre méltó, ugyanis életciklusa a külső körülményekhez igazodik: az oospóra bő tápanyagellátás esetén csíratömlővel, kevés tápanyag mellett primer sporangiummal csírázik, ez utóbbi pedig vizes közegben rajzókat fejleszt, míg szárazabb, tápdúsabb környezetben közvetlenül csíratömlőt hajt. A micéliumon képződő sporangiumtartókról sporangiumok fűződnek le (1. és 2. ábra), melyekből vizes közegben, 10 °C körüli hőmérsékleten 6-16 db rajzóspóra szabadul ki. Ha a közegben tápanyag és kevés szabad víz van, a hőmérséklet pedig 25 °C körüli, akkor a sporangium − konídiumként viselkedve − közvetlenül csírázik (Érsek és Bakonyi 1997). Az elsősorban burgonyára specializálódott parazitának, eltérő fiziológiai rasszai révén, nagyfokú a fajtaspecializációja: egy-egy rassza csak bizonyos burgonyafajtákat képes megbetegíteni, másokat viszont nem. A rasszmeghatározást rendszerint úgynevezett differenciáló gazdanövénysorral végzik, melyben a burgonyagenotípusok eltérő fitoftórarezisztencia-géneket (domináns R-gének) hordoznak. Flor (1955) gén génnel szembeni (gene-for-gene) elmélete alapján az egyes rasszokat aszerint, hogy melyik R-gén rezisztenciáját képesek feloldani, az illető R-gén számával látták el. Ennek megfelelően az 1-es rassz a recesszív (r-génes), azaz általánosan fogékony fajtán kívül az R1-gént, az 1.2-es rassz pedig az R1- és R2-, valamint az R1, R2-géneket tartalmazó genotípust képes megbetegíteni, és így tovább (Érsek és Bakonyi 1997).
9
1. ábra A Phytophthora infestans sporangiumtartói és sporangiumai burgonyalevélen (40 x-es nagyítás)2
2. ábra A Phytophthora infestans sporangiumtartói és citrom alakú sporangiumai (500 x-os nagyítás)
2
Az értekezés valamennyi felvételét a szerző készítette.
10
2.2. A kórokozó gazdanövényköre és a betegség kialakulása, tünetei A P. infestansnak szűk a gazdanövényköre: a burgonyán és a Solanumnemzetség más fajain kívül csak a paradicsomot képes megbetegíteni. Újabban az Egyesült Államokban üvegházban nevelt petúnián (Petunia x hybrida Hort.) is megbetegedést okozott (Deahl és Fravel 2003). Fertőzésre hajlamosító, hűvös és csapadékos időjárásban a burgonyavész járványos fertőzése állandó fenyegetést jelent. A fertőzés legtöbbször légáramlatokkal érkező sporangiumokkal történik, melyek a növény hajtásain, levelén lévő vízcseppben közvetlenül (csíratömlővel) vagy közvetve (rajzóspórákkal) csíráznak. A közvetlen (konídiumszerű) csírázás hőmérsékleti optimuma 24 °C, míg a rajzóspóraképződésé 12-13 °C-ra tehető (Mizubuti és Fry 1998). Ullrich (1962) szerint a sporangiumok kialakulásához 8 °C-ot meghaladó léghőmérséklet és legalább 8 órás telített páratartalom szükséges. Ahol az ivaros kölcsönhatás előfordul, ott a talajban áttelelő oospórák is elsődleges fertőzési források lehetnek. Az egyik évről a másikra, illetve a nagy földrajzi távolságokra való terjedés leggyakrabban micéliummal fertőzött gumóval történik. Enyhébb telű vidékeken az árvakelésű burgonyák és a hulladékburgonya-halmok tekinthetők a legfontosabb elsődleges fertőzési forrásoknak. A betegség tünetei a lombozaton: többnyire a levéllemez széléről vagy csúcsáról kiinduló, szabálytalan alakú, nedves időben vízzel átitatott, barnuló és gyorsan terjedő foltok, melyek később beszáradnak. A foltokat esetenként sárga, klorotikus udvar szegélyezi (3. ábra). A levélfonákon, a foltok szélén nedves, párás időben fehér színű penészgyep képződik, amely a sporangiumtartók és sporangiumok tömegéből áll (4. ábra). A levélnyélen és a száron is megjelenhetnek a betegség tünetei szabálytalan alakú barna foltok formájában (5. ábra), melyeken szintén sporulálhat a gomba. A sporangiumok széllel vagy vízzel (eső vagy öntözővíz) terjednek növényről növényre, illetve a talajon keresztül a gumókra és a gyökérzetre. A gumók sérüléseken, rügyeken (szemeken), paraszemölcsökön vagy a sztólókon keresztül fertőződhetnek. A gumófertőzés tünetei: a gumóhéjon kissé besüppedő, kemény tapintatú, ólomszürke foltok képződnek, melyek alatt a gumószövetek vörösesbarna, barna szárazkorhadása látható (6. ábra). Nem megfelelő tároláskor a betegség gyorsan terjed a héjtól a belső szövetekbe és gumóról gumóra, ami súlyos rothadási veszteségekhez vezet. Gyakoriak a másodlagos fertőzések (Fusarium spp., Erwinia spp.) nyomán kialakuló vegyes rothadások is.
11
3. ábra A burgonyavész kezdeti tünetei a lombozaton
4. ábra Burgonyvész okozta sporuláló foltok a lombozaton
12
5. ábra A burgonya fitoftórás szárfertőzésének tünetei
6. ábra A burgonyagumó fitoftórás szárazkorhadásának tünetei
13
2.3. A kórokozó változékonyságának és világméretű elterjedésének (migráció) hatása az integrált növényvédelemre 2.3.1. A genetikai védekezésre gyakorolt hatások A P. infestansnak az 1970-es évek végén bekövetkezett második nagy elterjedése (migrációja) olyan lényeges változásokat eredményezett világszerte a helyi populációkban, amelyek a rezisztenciára nemesítési stratégiák újragondolását tették szükségessé (Spielman és mtsai 1991, Zarzycka és Sobkowiak 1997a). A régi, egyszerű rasszokból álló populációt egy összetett virulenciájú, komplex rasszokból álló populáció váltotta föl, amely gyakran együtt járt az agresszivitás erősödésével (Peters és mtsai 1998, Miller és mtsai 1998, Bohár és mtsai 1999). Németországban és Hollandiában az 1980-as évek végére gyakorlatilag megduplázódott az egy izolátumra jutó virulenciagének száma az 1970-es évekhez viszonyítva, a különböző virulenciagén-kombinációjú rasszok száma pedig megtöbbszöröződött (Spielman és mtsai 1991). Hasonló folyamat játszódott le Magyarországon is az 1960-as évekből származó (Mudich 1965) és a legutóbbi vizsgálatok (Érsek 2001) tanúsága szerint. Mivel a komplex virulenciájú rasszok megjelenése időben egybeesik az A2 párosodási típus európai elterjedésével, kézenfekvő volt az ivaros folyamatokban keresni a változások magyarázatát. Fry és munkatársai (1993) szerint azonban molekuláris markereken (izozimmintázat, DNS fingerprint) alapuló elemzések nem támasztják alá ezt a feltételezést, jóllehet az ivaros rekombináció révén létrejövő genetikai változásokra már van európai példa (Drenth és mtsai 1994, Sujkowski és mtsai 1994). A rezisztenciagének (R-gének) szelekciós nyomása sem érvényesülhetett, hiszen a termesztett burgonyafajták többsége vagy egyáltalán nem tartalmaz R-géneket, vagy csak a kisebb számmal jelzett (R1-R4) géneket hordozzák különböző kombinációkban. Miután az ivartalan ciklus és a mutációk szerepét is kizárták a lehetséges okok közül, arra a következtetésre jutottak, hogy az új populációk kialakulásában a kórokozó migrációja („gene-flow”) játszotta a legfontosabb szerepet (Fry és mtsai 1993). Természetesen a behurcolt populációk összetétele azóta is állandó változásnak van kitéve az ivaros és ivartalan rekombináció és a mutáció révén. Az összetett virulenciaspektrumú, rezisztenciatörő rasszok fokozatos terjedésével egyre nyilvánvalóbbá vált a vertikális rezisztencia sebezhetősége (Mackay és mtsai 1992, Peters és mtsai 1998, Gergely és mtsai 2003). Emiatt a burgonyavésszel szembeni rezisztenciára nemesítésben stratégiaváltás következett be az elmúlt néhány évtizedben a nem rasszspecifikus (horizontális) rezisztenciatípusokat részesítve előnyben.
14
2.3.2. A kémiai védekezésre gyakorolt hatások Napjainkban a vegyszeres védelemnek meghatározó szerepe van a burgonyavész elleni küzdelemben. A nem megfelelő fungicidhasználat azonban felgyorsíthatja a kórokozó populációiban kialakuló szerrezisztenciát. Az oospórás gombák ellen széleskörűen alkalmazott fenilamidok közül főként a metalaxilra rezisztens P. infestans izolátumok fellépéséről jelentek meg közlemények (Davidse és mtsai 1989, Bakonyi és Érsek 1997, McLeod és mtsai 2001). Gisi és Cohen (1996) szerint a fenilamidrezisztencia kialakulása nincs összefüggésben sem az izolátumok párosodási típusával, sem a rasszkarakterrel és a rezisztens izolátumok száma jelentősen változik évről évre, sőt a tenyészidőszakon belül is. A rezisztens törzsek kiszelektálódásában a helytelen fungicidhasználat a meghatározó, de földrajzi elterjedésükben a migráció is fontos szerepet játszhat. A feltételezések szerint Észak-Mexikóból az Egyesült Államokba behurcolt, és ott 1994-ben súlyos járványt okozó metalaxilrezisztens P. infestans rassz (US-8) fellépése nyomán elementáris igény mutatkozott új, hatékony fungicid-hatóanyagok iránt (Mayton és mtsai 2001). Hanson és Shattock (1998) szerint az oospóraképződés a közepes szántóföldi rezisztenciájú fajták lombozatában volt a leggyakoribb, ami a kiegészítő vegyszeres védelem jelentőségére hívja fel a figyelmet. Ráadásul az ilyen genotípusok lombján, bár mérsékelten, de hosszantartóan sporulálhat a kórokozó, ami megnöveli a gumófertőzések veszélyét. 2.3.3. Az agrotechnikai védekezésre gyakorolt hatások A P. infestans A2 párosodási típusának széleskörű elterjedése megteremtette a lehetőségét az ivaros szaporodás általánosabbá válásának. Az ivaros kölcsönhatásból származó kitartó spóraalak (oospóra) a talajban évekig életképes maradhat, növelve ezzel az elsődleges fertőzési források számát (Zarzycka és Sobkowiak 1997b, Schepers 1998). Ez a kedvezőtlen folyamat pedig végsősoron a vetésváltás növényvédelmi hatékonyságának csökkenéséhez vezethet. Hanson és Shattock (1998) A1 és A2 párosodási típusú izolátumokkal fertőzött, eltérő fogékonyságú burgonyafajták levelében vizsgálta az oospóraképződést. A nagyon fogékony fajták (Home Guard, Bintje) lombja a fertőzést követően hamar elpusztult, így ezekben az oospóraképződés elmaradt. A közepes szántóföldi rezisztenciájú fajták levelében és szárában gyakori oospóraképződést észleltek, a legellenállóbb fajtából (Stirling) viszont nem lehetett kitartó spóraalakot kimutatni. Az oospórás áttelelés alapvetően megváltoztathatja a betegség járványtani helyzetét és előrejelzését is a korai fertőzések lehetősége miatt (Strömberg és mtsai 1999).
15
2.4. Rezisztenciára nemesítés a burgonyavésszel szemben 2.4.1. Rassz-specifikus (vertikális) rezisztenciára nemesítés A burgonyavésszel szembeni rezisztenciára nemesítés rassz-specifikus útja az 1910-es években kezdődött (Jellis 1995), miután 1909-ben Salaman felfigyelt a kultúrburgonya (Solanum tuberosum L.) és egy vad rokon faj (S. demissum Lindl.) keresztezéséből származó fajhibridekben a fertőzés nyomán bekövetkező hiperszenzitív (túlérzékenységi) válaszreakcióra (HR). Ennek a védekezési reakciónak a lényege a fertőzési hely körül kialakuló, korlátozott kiterjedésű, gyors szövetelhalás, amellyel a gazdanövény lokalizálja a kórokozót. Később a fent említett interspecifikus hibridizációval előállított burgonyafajtákkal igazolták a P. infestans nagyfokú fajtaspecializációját, amely szerint a kórokozó populációi eltérő fiziológiai rasszokból állnak és egy-egy rassz csak bizonyos fajtákat képes megbetegíteni, másokat viszont nem (Király és mtsai 1970). A HR-en alapuló rezisztenciát a Solanum nemzetség vad fajaiban, elsősorban a S. demissumban és a S. stoloniferumban lévő egyedi és domináns rezisztenciagének (R-gének) határozzák meg. Emiatt a rassz-specifikus vagy vertikális rezisztenciát főgénes (R-génes) ellenállóságként is tárgyalják, utalva a mono- vagy oligogénes öröklésmenetre. A Solanum nemzetségben eddig felkutatott legalább 11 R-gén közül 9-et a hexaploid mexikói vad fajban, a S. demissumban azonosítottak, amely a legnépszerűbb rezisztenciaforrássá vált, mivel 336 európai burgonyafajta pedigréjében szerepel (Darsow és mtsai 1998). Németországban Broili és Müller a S. tuberosum x S. demissum keresztezésből származó fajhibrideket „W-rasszok”-nak nevezte el, amelyekből számos rezisztens fajtát állítottak elő, mint pl. a Sandnudelt és az Aquila-t. Főként az utóbbi fajtát azután Európa-szerte használták szülőpartnerként a nemesítők (Erwin és mtsai 1983). A rassz-specifikus rezisztencia sebezhetőségére az 1932. évi fitoftórajárvány mutatott rá elsőként, amikor az addig ellenálló „W-rasszok” is megbetegedtek (Ross 1979). A rezisztenciatörő rasszt (amely az R1-gén által szabályozott védelmet feloldotta) később 1-es rasszként jelölték. Az a tény, hogy ezt követően nem gyorsult föl a kórokozó fiziológiai specializációja új, virulens rasszokat eredményezve, részben azzal magyarázható, hogy a rezisztens (R-génes) fajták nem tudtak elterjedni a köztermesztésben sem Európában, sem Észak-Amerikában (Erwin és mtsai 1983). Emiatt az R-gének nem fejthettek ki szelekciós nyomást a kórokozó helyi populációira. A fogyasztói konzervativizmus ugyanis mindenekelőtt a kiváló étkezési minőséget honorálja, ezért egyes népszerű fajták akár 50-100 évig (!) is jelentős arányt képviselhetnek a fajtaszerkezetben – a betegségek iránti fogékonyságuk ellenére (pl. a Bintje fajta Hollandiában, vagy a Russet Burbank fajta az Egyesült Államokban). A P. infestans eltérő virulenciájú változatainak helyi kialakulását az a körülmény is hátráltatta, hogy az 1980-as évekig Közép-Mexikón kívül az ivaros 16
rekombináció nem járulhatott hozzá a változékonyság növeléséhez az A2 törzs hiányában. A burgonya növényegészségügyi helyzete ezt követően, a kórokozó 2. világméretű elterjedése nyomán változott meg drámaian, amikor komplex virulenciájú, A2 törzset képviselő és helyenként metalaxilrezisztens rasszokat hurcoltak be Mexikóból Észak-Amerikába és Európába (Spielman és mtsai 1991, Goodwin és mtsai 1994, Zarzycka és Sobkowiak 1997a). A szokatlan hevességgel támadó és súlyos károkat okozó fitoftórajárványok tették nyilvánvalóvá a vertikális ellenállóság legnagyobb hátrányát, nevezetesen azt, hogy az egy (vagy néhány) rasszal szemben fennálló védelem bizonytalan időtartamú és azt könnyen áttörhetik a kórokozó helyben kialakuló és/vagy migráció útján behurcolt virulens rasszai. Magyarországon a burgonyavész elleni rezisztenciára nemesítés II. világháború utáni első eredménye 1960-ban a Somogyi sárga fajta volt (nemesítő: Barsy Sarolta), melynek rezisztenciája lehetővé tette gombaölőszermentes termesztését. A fajta a magyar nemesítésű Margit és a német Edelgard keresztezéséből származott, mely utóbbi valószínűleg a „W-raszszok”-ra vezethető vissza (Lönhárd és mtsai 2003). Később, 1967-68-tól a Sárvári István vezette keszthelyi nemesítőcsoport indított R-génes bázison nemesítési programot azzal az elképzeléssel, hogy több R-gén kombinálása egy genotípusban nemcsak a rassz-specifikus, hanem a horizontális ellenállóságot is fokozza. Darsow és munkatársainak (1993) vizsgálatai egyértelműen igazolták, hogy a Solanum tuberosum ssp. andigena, mint termesztett kultúrváltozat, valamint a S. demissum és S. stoloniferum vad fajok a horizontális ellenállóság szempontjából is értékes rezisztenciaforrásoknak tekinthetők. A hazai rezisztenciára nemesítés széles genetikai bázison, 10 vad burgonyafaj (közöttük a S. acaule, S. demissum, S. stoloniferum, S. andigenum és S. spectabile) bevonásával kezdődött és 1978-ra már olyan ”extrém” fitoftórarezisztenciájú fajhibrideket eredményezett, amelyek az akkor ismert R-géneken kívül a S. spectabileból származó két komplementer gént is hordoztak (Sárvári 1978). A több mint 40 éve elkezdett nagyszabású nemesítési program késői hozadékának tekinthető annak a piros héjú, új burgonyafajtának a sikeres szereplése egy angliai fitoftóra-provokációs kísérletben (Northumberland), amelyet a néhai Sárvári István fia által fémjelzett Sarpo társaság állított elő. Az ökológiai termesztés számára is ígéretes fajta nagyfokú szántóföldi rezisztenciájával tűnt ki, miközben a különböző fogékonyságú kontrollfajták (Nicola, Bintje, Santé, Cara) jelentős lombveszteséget szenvedtek el (Anonym 2001). Örvendetes módon a keszthelyi nemesítési hagyományok napjainkban sem szakadtak meg, hiszen a Veszprémi Egyetem Burgonyakutatási Központjában a komplex betegség-ellenállóságon túl az új fajták étkezési és feldolgozási minőségének javítását is kiemelt nemesítési célként tűzték ki (Polgár Zs., szóbeli közlés).
17
2.4.2 Nem rassz-specifikus (horizontális) rezisztenciára nemesítés Amikor a burgonyavészjárvány végigsöpört Észak-Amerikán és Európán a XIX. század közepén, a termesztett burgonyafajták többsége nagyon fogékony volt (mint pl. a katasztrofális írországi járvány idején a köztermesztést uraló Lumper fajta). Néhány azonban túlélte a pusztító epidémiát, ezek voltak azok a genotípusok, melyekről később megállapították, hogy nem rassz-specifikus (horizontális) ellenállósággal bírnak (Erwin és mtsai 1983). Egészen a HR-alapú rezisztencia felfedezéséig (1900-as évek eleje) gyakorlatilag erre a rezisztenciatípusra nemesítettek és csak a Solanum nemzetségben fellelt domináns rezisztenciagének (R-gének) változtatták meg a nemesítési stratégiát. Ennek alapvetően két oka volt: egyrészt az R-génes ellenállóság a HR révén teljes lomb- és gumóvédelemmel kecsegtetett, hiszen sporuláció hiányában nem képződött fertőző anyag a lombozaton; másrészt a monogénes, domináns öröklésmenet viszonylag gyors eredményt ígért a nemesítői munkában. Ezzel az erős motivációval indult el a rassz-specifikus rezisztenciára nemesítés arra a több mint 50 éves útjára, melynek során a kultúrburgonya számos értékes fajtájába építették be a S. demissum rezisztenciagénjeit hagyományos, visszakeresztezéses nemesítéssel (Toxopeus 1956, Swiezynski és mtsai 1993, Micheletto és mtsai 1999). Ezt az ígéretes folyamatot szakították meg a P. infestans populációiban világszerte lezajlott és még ma is tartó lényeges változások (virulenciaspektrum bővülése, A2 törzs elterjedése, fittebb és/vagy agresszívebb izolátumok fellépése), amelyek ismételten stratégiaváltásra kényszerítették a nemesítőket, ezúttal a nem rassz-specifikus rezisztenciatípusokat részesítve előnyben. Bár ezek a rezisztenciaformák nem nyújtanak teljes védelmet, de mivel minden rasszal szemben kifejeződnek, a horizontális rezisztencia kifejezést is használják megnevezésükre. A szakirodalomban előforduló egyéb szinonim elnevezések: általános-, részleges- vagy szántóföldi rezisztencia. A horizontális rezisztencia nem a kórokozó lokalizációjára és elpusztítására irányul, hanem sokkal inkább az inkubációs időszak meghosszabbodásában, a léziók számának és/vagy kiterjedésének csökkenésében, valamint a sporuláció mérséklődésében nyilvánul meg. Mindezek a tényezők együttesen a járvány gyengülését eredményezik. Mivel valamennyi rassz korlátozott mértékű sporulációra képes a horizontális rezisztenciájú genotípusok lombozatán, nincs szelekciós nyomás a kórokozóra, következésképp a védelem tartósnak ígérkezik, s ez a rezisztenciára nemesítés végső célja. A nem rassz-specifikus ellenállóságnak van néhány, főként nemesítéstechnikai és növényvédelmi szempontból hátrányos tulajdonsága: 1. Mennyiségi jellegként viselkedik, poligénes öröklődésű, ezért nehezebb a recesszív rezisztenciagének (r-gének) azonosítása és a kívánatos számú r-gén egyetlen genotípusban való egyesítése. 18
Emellett számolni kell nemkívánatos, kapcsolt tulajdonságok megjelenésével is (pl. késői érés, minőségromlás); 2. A szántóföldi rezisztencia a kifejlett növényeken vizsgálható, ezért kérdéses a korai szelekció alkalmazhatósága a nemesítésben; 3. A P. infestans korlátozott mértékű, de hosszantartó sporulációja a lombozaton megnöveli a gumófertőzés lehetőségét. Emiatt legalább közepes mértékű horizontális rezisztencia kívánatos a lombon és a gumókon egyaránt, ami a részben független öröklődés miatt nehezen kombinálható; 4. A horizontális rezisztenciaformákra a környezeti tényezők nagyobb hatást gyakorolnak, mint a vertikális rezisztenciára. Számos mexikói vad burgonyafaj fontos rezisztenciaforrásnak tekinthető a nem rassz-specifikus rezisztenciára nemesítésben, mint pl. a Solanum andigenum, S. phureja, S. demissum és a S. stoloniferum, melyek közül az utóbbi két faj R-géneket is hordoz (Király és mtsai 1970). Rivera-Pena (1992) a S. demissumban, S. verrucosumban, S. ispetalumban és a S. brachicarpumban igazolt horizontális rezisztenciát a fitoftórával szemben a mexikói Toluca völgyben. Ugyanitt 12 burgonyafajta és nemesítési klón szántóföldi rezisztenciáját értékelve az 575049-es számú klón, valamint a Michoacan, az Ireri és a Nortena fajták bizonyultak a legellenállóbbnak (Flores-Gutierrez 1997). Colon és munkatársai (1993) a burgonyavésszel szemben tartós rezisztenciát hordozó genotípusok után kutatva a kultúrfajjal jól keresztezhető, nem mexikói eredetű, 14 diploid vad faj többségében részleges-, néhány fajban pedig immunitásszintű ellenállóságot mutattak ki. Annak ellenére, hogy a nem rassz-specifikus rezisztenciára nemesítés módszertanilag bonyolultabb és időigényesebb, mégis a tartósabb, kevésbé erodálódó ellenállóság reményében előnyt élvez napjaink nemesítési programjaiban (Bhattacharyya és Singh 1986, Darsow 1989, Mackay és mtsai 1992, Colon és mtsai 1995, Inglis és mtsai 1996, Oberhagemann és mtsai 1999). 2.4.3. A lombozat és a gumók fitoftóra-ellenállóságának összefüggése Az utóbbi néhány évtizedben, amióta a megbízhatóbbnak és tartósabbnak ítélt nem rassz-specifikus rezisztencia kialakításán fáradoznak a nemesítők, a lombozat mellett a gumók fitoftóra-ellenállósága is fölértékelődött. Ezt az a körülmény idézte elő, hogy a részleges ellenállóságot mutató fajták lombján a kórokozó bármely rassza korlátozott mértékű sporulációra képes. Bár a léziók száma és/vagy kiterjedése, illetve a spóratermelés intenzitása lényegesen kisebb, mint a fogékony genotípusokon, de a hosszabb időtartamú sporuláció alatt képződhet annyi fertőző anyag (sporangium), ami eső- vagy öntözővízzel a talajba mosódva gumófertőzést okozhat. Következésképpen a lombvesztésből és a gumórothadásból eredő károk mérséklése céljából arra kell törekedni, hogy az új fajták lombozata és gumója egyaránt legalább közepes rezisztenciaszintet mutasson. 19
Persze ezt a nemesítési célt sokkal könnyebb megfogalmazni, mint megvalósítani. Számos vizsgálati eredmény alapján ugyanis a burgonyanövény különböző testtájain észlelt fogékonyság/rezisztencia között nincs szoros összefüggés (Erwin és mtsai 1983, Arora és mtsai 1985, Cristinzio és Testa 1999, Gergely 1999, 2000). Ez nem számít ritka jelenségnek, hiszen pl. a napraforgó (Helianthus annuus L.) – Sclerotinia sclerotiorum gazda-parazita kapcsolatban a szártő- és a tányérrothadással szembeni rezisztencia hasonlóképpen nagymértékű függetlenséget mutat (Vear és Tourvieille de Labrouche 1984, Békési és mtsai 2000, Gergely és Birtáné 2002). Deahl és Sinden (1973) amikor R1-gént hordozó burgonyafajták lombját és gumóját fertőzte a P. infestans 0-ás rasszával, az inkompatibilis kapcsolattól várt hiperszenzitív nekrózisok megjelentek ugyan a lombozaton, de a gumók – genotípustól függően – kisebb-nagyobb mértékben megbetegedtek. A szakirodalomban egymásnak ellentmondó megállapítások is előfordulnak a lomb és a gumók ellenállóságának kapcsolatáról. Piotrowski (1975) szerint a lomb és a gumók fitoftórarezisztenciájának együttes előfordulása gyakoribb jelenség, mint ennek az ellenkezője. Ugyanakkor Collins és munkatársai (1999) interspecifikus keresztezésből származó diploid, hasadó burgonyapopulációban a két eltérő testtáj ellenállósága között negatív összefüggést mutattak ki. Mindenesetre a felmerülő ellentmondások az eltérő növényi részek genetikai különbségeire éppúgy visszavezethetők, mint a nem kellően standardizált értékelési módszerekre (Érsek és Bakonyi 1997). 2.4.4. A rezisztenciára nemesítés nem hagyományos módszerei A nem hagyományos nemesítési módszerek közül a betegségellenálló (köztük a fitoftórarezisztens) alapanyagok előállítására is alkalmas eljárás a szomatikus hibridizáció, különösen azokban az esetekben, amikor a rezisztenciaforrásként felhasznált vad faj ivarosan nem keresztezhető a kultúrburgonyával. Sczerbakowa és munkatársai (2000) egy gumót nem fejlesztő, hexaploid vad faj, a Solanum nigrum L. fitoftórarezisztenciáját vitték át a kultúrfaj diploid hibridjeibe protoplasztfúzió segítségével. Ugyanezzel a módszerrel sikerült a Solanum circaeifolium subsp. circaeifolium Bitter faj fitoftóra- és fonálféreg- (Globodera pallida Pa2 és Pa3) ellenállóságát átültetni a kultúrburgonyába (Mattheij és mtsai 1992). Napjainkban már egyre szélesebb körben használják fel az in vitro eljárásokat a burgonyanemesítésben, így pl. különösen nagy jelentőséget tulajdonítanak a burgonyavész elleni horizontális rezisztencia egyes komponenseire irányuló korai szelekciós módszereknek. A Nemzetközi Burgonyakutató Központban (CIP, Peru) molekuláris markerek segítségével gyorsítják föl a horizontális fitoftórarezisztencia kialakításának szelekciós munkáit (Trognitz és mtsai 2000). Oberhagemann és munkatársai (1999) interspecifikus hibridizációból származó diploid burgonyaklónokban 20
a nem rassz-specifikus rezisztenciát meghatározó QTL-ek (mennyiségi tulajdonságot kódoló lókuszok) genetikai elemzése és DNS-alapú markerek szelekciós célra való felhasználásának vizsgálatakor azt tapasztalták, hogy a lombozat nagyfokú ellenállósága kapcsoltan öröklődik a mérsékelt gumórezisztenciával, a késői éréssel és a nagyobb vigorral. Érsek és Bakonyi (1997) szerint nagyszámú citoplazmatikus és nukleáris DNSmarkerhez juthatunk olyan módszerekkel, mint az RFLP- és a PCR-analízis, továbbá az izozimelemzés is jól használható molekuláris markereket eredményez a P. infestans biológiájának alaposabb feltárásához. Az öröklött ellenálló képességen kívül a szisztemikus szerzett rezisztencia kialakításával is csökkenthetők a betegségek okozta kártételek, amelyben szerepet játszhat a növények előzetes fertőzése, vegyszeres előkezelése vagy mechanikai sérülések kiváltása (Goodman és mtsai 1991). Strömberg (1995) a P. infestansszal és a burgonyára nem patogén P. cryptogea fajjal előfertőzött, különböző horizontális rezisztenciájú burgonyafajtákban indukált szisztemikus szerzett rezisztenciát, amely a legellenállóbbnak ismert fajtában (Matilda) volt a legintenzívebb, 50-60%-kal csökkentve a burgonyavész másodlagos fertőzéséből származó léziók kifejlődését. Cohen és munkatársai (1991) telítetlen zsírsavakkal váltottak ki ismeretlen mechanizmusú szisztemikus szerzett ellenállóságot a P. infestansszal szemben burgonyában. Abad és munkatársai (1997) transzgénikus burgonyanövényekben indukáltak szisztemikus szerzett rezisztenciát, amely azonban csak a P. infestans US-1 rasszával szemben nyújtott kielégítő védelmet, viszont az US-8 rasszal szemben nem, s ráadásul a növények fogékonynak bizonyultak a burgonya X vírusra (PVX) és a baktériumos lágyrothadásra (Erwinia spp.) is. A rezisztenciára nemesítés legújabb vívmányai a géntechnológiához fűződnek. Wu és munkatársai (1995) az Aspergillus niger gombafajból izolált glükózoxidáz-gént felhasználva állítottak elő transzgénikus burgonyanövényeket. Ennek az enzimnek a működése során – a D-glükóz oxidációját katalizálva – hidrogénperoxid (H2O2) is képződik, melynek – egyéb reaktív oxigénfajtákkal együtt – fontos szerepet tulajdonítanak a növények korai védekezési folyamataiban. A szerzők azt tapasztalták, hogy a transzformáns gumók ellenállósága nagyobb mértékű volt mind a baktériumos (Erwinia carotovora), mind a gombás (P. infestans, Verticillium sp.) fertőzésekkel szemben. 2.4.5. A rezisztens fajták szerepe az integrált növényvédelemben A túlzott genetikai egyöntetűség nemcsak az élettelen környezeti tényezőkkel, hanem a kórokozók támadásával szemben is sebezhetőbbé teszi termesztett növényeinket. Így például a Bipolaris maydis (syn. Helminthosporium maydis) T-rassza azért tudott súlyos járványt kiváltani 1970-ben az Egyesült Államokban, mert a termesztésben lévő kukoricahibridek többsége a fogékonyságot meghatározó cms-T citoplazmát hordozta 21
anyai szülővonalában (Barabás 1979). Az 1845/46-os hírhedt burgonyavészjárvány idején Írországban egyetlen burgonyafajta (Lumper) uralta a köztermesztést, amelynek nagymértékű fogékonysága társadalmi katasztrófához vezetett (Érsek és Bakonyi 1997). Ezek az események az egynemű fajtaszerkezet növényegészségügyi veszélyeire hívják föl a figyelmet. Amint a fajtaösszetételben megjelennek a betegség-ellenálló genotípusok, a járványok veszítenek pusztító erejükből és a gazdasági károk mérséklődnek. Más szóval a járványelhárítás leghatékonyabb eszköze a rezisztens növényfajták termesztése. Jelenleg Írországban a burgonya termőterületének meghatározó részén legkevesebb 10 fajtát termesztenek, melyek között fitoftórarezisztensek is vannak (G.R. Mackay, szóbeli közlés). A magasabb szintű genetikai védelem és a sokat fejlődött kémiai védekezés együttesen megfelelő biztonságot nyújt. Mindenesetre a burgonyavész kórokozójának rendkívüli genetikai változékonysága – amely mind a rezisztenciára nemesítés, mind pedig a vegyszeres és agrotechnikai védekezés hatékonyságát csökkentette – az utóbbi néhány évtizedben nyilvánvalóvá tette, hogy önmagában is kielégítő hatékonyságú növényvédelmi módszer nincs a betegséggel szemben. A hosszabb távon is eredményes, vagyis tartós és megbízható védelem csak egy minden részletében kidolgozott integrált védekezési rendszertől remélhető (Érsek és Bakonyi 1997, Grunwald és mtsai 2000). Ennek sikere azon is múlik, hogy mennyire ellenállóak a termesztett burgonyafajták. Grunwald és munkatársai (2000) előrejelzésre alapozott fungicidhasználatot és nagyfokú szántóföldi rezisztenciával bíró fajtákat (pl. Rosita, Nortena) ajánlanak a burgonyavész elleni integrált védekezési rendszerbe, a mexikói Toluca-völgyben. A nem rassz-specifikus (horizontális) rezisztenciájú burgonyafajták fokozatos térnyerése fontos szerepet játszhat a növényvédőszerfelhasználás csökkentésében is. Fry (1978) a burgonyafajták horizontális rezisztenciáját mennyiségileg, a fungicidkezelések csökkentésének mértékében határozta meg, amely szerint a legellenállóbb és a legfogékonyabb klón szántóföldi rezisztenciája közti különbséget egyenértékűnek ítélte 0,7 kg/ha mankozeb hatóanyag hetenkénti kijuttatásával. Clayton és Shattock (1995) kísérleteiben a magasszintű szántóföldi rezisztenciát mutató fajták állományában 20-80%-kal lehetett csökkenteni a burgonyavész elleni fungicidkezelések számát a fogékony fajtákhoz képest. Shtienberg és munkatársai (1999) a fajták rezisztenciáján és a specifikus fungicideken alapuló integrált védekezési módszer hatékonyságát hasonlították össze a burgonyavész és az alternáriás betegség elleni hagyományos védekezéssel. Az integrált védekezést reprezentáló kezelésekben a gumótermés vagy nem tért el a hagyományos kezelésekétől, vagy szignifikánsan nagyobb volt azokénál. Wallace (1993) értékelése alapján az integrált növényvédelem (IPM) amellett, hogy hatékonynak és gazdaságosnak bizonyult, kiemelkedő eredményeket ért el világszerte a növényvédőszerhasználat csökkentésében, az élelmiszerbiztonságban, valamint a vízkészlet és az élővilág megóvásában. Szerepének felértékelődését 22
jelzi, hogy az Egyesült Államokban 1992-ben társadalmi összefogással megalakult a mezőgazdaság és élelmiszeripar, a környezetvédő szervezetek és a kormány részvételével a Nemzeti Koalíció az Integrált Növényvédelemért (NCIPM) nevű szerveződés, melynek fő célja a környezetbarát növényvédelmi módszerek fejlesztése és támogatása. Mivel a burgonyavész tekinthető a világ élelmiszeripari termelését sújtó egyik legköltségesebb biotikus tényezőnek, 1996-ban létrehoztak egy globális kutatási és technológiafejlesztési együttműködést (Global Initiative on Late Blight, GILB) a betegség okozta károk mérséklésére (CIP 2003). A GILB fontos feladatának tartja a tartós fitoftórarezisztenciát mutató burgonyafajták termesztésének ösztönzését. 2.5. Környezeti tényezők hatása az ellenálló képességre A környezeti tényezők nemcsak a burgonyafajták növekedésére és fejlődésére hatnak, hanem különböző mértékben befolyásolhatják a rezisztenciagének kifejeződését is. Bizonyos rezisztenciaformákra (mint pl. a főgénes fitoftórarezisztencia vagy a PVX és PVY-immunitás) kevésbé hatnak, ugyanakkor más, főként mennyiségi (poligénes) öröklődésű rezisztenciatípusokra (pl. horizontális fitoftórarezisztencia) nagyobb befolyást gyakorolnak. Az élettelen (abiotikus) környezeti tényezők közül a hőmérséklet és a vízellátás jelentősen befolyásolhatja a növények ellenálló képességét. Klement és munkatársai (2003) szerint a növények baktériumokkal szemben megnyilvánuló általános, nem-specifikus ellenálló képessége szélsőségesen alacsony hőmérsékleten, 10 °C alatt csak gyengén vagy már egyáltalán nem működik. S mivel az általános védekezési mechanizmus a növény fehérjeszintézisének függvénye, az élettanilag idős levelekben (az érés közeledtével) már nem nyújt kielégítő védelmet. Stewart és munkatársai (1993) a termesztőközeg nedvességtartalmának hatását vizsgálták különböző rezisztenciaszintű burgonyafajták gumóinak fitoftóra iránti fogékonyságára, üvegházi tenyészedényes kísérletben. A háromféle kezelés (száraz, nyirkos, nedves) közül – a várakozással ellentétben – a virágzás időszakától szárazon tartott közegből származó gumók szignifikánsan fogékonyabbaknak bizonyultak, mint a másik két kezelésben neveltek. A vízellátottsági szint a fogékony fajta (Bintje) gumófertőzöttségére kisebb hatást gyakorolt, mint az ellenállóbb fajtákéra. A szerzők szerint többféle magyarázat lehetséges a gumók megnövekedett fogékonyságára: (1) a gumó felületén élő antagonista szervezetek hatását gátolta a nedvességhiány, versenyelőnybe hozva a kórokozót, (2) a vízhiány okozta stressz a gumószövetek rezisztenciájának csökkenéséhez vezetett, (3) a szárazság valamilyen módon mérsékelte a gumóhéjnak, mint mechanikus gátnak a hatékonyságát a fertőzéssel szemben. A megvilágítás (nappalhosszúság) nemcsak az érést befolyásolja, hanem az ellenálló képességre is hat. Így például a hosszúnappalos körülmények között nagyfokú szántóföldi rezisztenciát mutató burgonyafajtáknak 23
rövidnappalos környezetben megnőhet a burgonyavész iránti fogékonysága (Beukema és van der Zaag 1990). Umaerus (1959) szerint nyilvánvaló pozitív összefüggés van a Solanum tuberosum eredetű fajták burgonyavésszel szembeni szántóföldi rezisztenciája és a levelek peroxidázaktivitása között. Mivel az enzimaktivitás a napi megvilágítás függvényében változik, ugyanazon fajták (pl. Alpha, Sebago) hosszúnappalos megvilágításban – a peroxidázszint emelkedésével – nagyfokú szántóföldi rezisztenciát mutattak, rövidnappalos körülmények között viszont (pl. Mexikóban) fogékonynak bizonyultak. Darsow és munkatársai (1988) szerint a növények kora és a különböző környezeti tényezők (megvilágítás, vízellátás, stb.) kisebb-nagyobb mértékben befolyásolták a Solanum demissum és a Solanum stoloniferum származékok leveleinek nem rassz-specifikus fitoftórarezisztenciáját üvegházi kísérletekben. A hajlamosító környezeti tényezők hirtelen megváltozása csökkentette a vizsgálat megbízhatóságát, ezért a szerzők többéves értékelést tartanak szükségesnek a szántóföldi rezisztencia pontos meghatározásához. A tápanyagellátás és a betegségek iránti fogékonyság összefüggésének vizsgálatakor arra a megállapításra jutottak (Moeller és mtsai 1999, Zadoks és Pennings 1999), hogy a növények nagyadagú N-táplálása fokozhatja a burgonyavész okozta megbetegedések súlyosságát és ezáltal a termésveszteségeket. Mudich (1981) savanyú homoktalajon beállított kísérleteiben (Mariettapuszta, Vadaspuszta) a 100 kg/ha hatóanyagtartalmú alaptrágyadózisnál (N:P:K = 1:1:1) állapította meg a legnagyobb ellenállóságot a lombozat és a gumók fitoftórás megbetegedésével szemben, viszont a 300 kg/ha-os adagnál már a fogékonyság növekedését tapasztalta. Erdélyi (1983) különböző összetételű levéltrágyák hatását vizsgálta a lomb és a gumók burgonyavész-rezisztenciájára és arra a megállapításra jutott, hogy a mikroelemeket nagyobb koncentrációban tartalmazó készítmények (pl. Plantán, H-92 E) növelték a legnagyobb mértékben az ellenállóságot. A biotikus környezeti elemek közül Darsow és Wulfert (1989) a vírusfertőzések (PVX, PVY, PVM, PLRV) hatását vizsgálták néhány burgonyafajta lombjának burgonyavésszel szembeni szántóföldi rezisztenciájára. A vírusfertőzések általában mérsékelt hatást gyakoroltak a fitoftóra-ellenállóságra, amelynek szintje inkább növekedett a vírusmentes növényekéhez képest, de a kölcsönhatást sok tényező befolyásolta (fajta, évjárat, vírusfaj, stb.). Egyéb vizsgálati eredmények is azt támasztják alá, hogy egyes burgonyapatogén vírusokkal (pl. PVX, PVY) való előfertőzés csökkentette a növények fitoftórás megbetegedésének súlyosságát (Hossain és mtsai 1998, Li és mtsai 1999). Umaerus (1959) a burgonya X vírussal fertőzött növényekben 1,6 - 1,8-szor nagyobb peroxidázaktivitást mért, mint az azonos anyagumóból származó vírusmentes növényekben. A nagyobb peroxidázaktivitás fokozta a fitoftórával szembeni szántóföldi rezisztenciát, ami magyarázatot ad arra, hogy az elsődleges vírusfertőzésen átesett növényeken miért nem képes a P. infestans súlyos megbetegedést kiváltani. 24
Connolly és munkatársai (1995) az eltérő fogékonyságú burgonyafajták közötti szomszédhatást elemezték a lombozat fitoftóra-ellenállóságának értékelésére szántóföldi kísérletben. Megállapították, hogy egy adott genotípus fertőzöttségének mértékét befolyásolja a szomszédos genotípusok fogékonysága vagy rezisztenciája. Így például súlyosan fertőzött, fogékony növények szomszédságában a rezisztens változatok a vártnál nagyobb mértékben betegedtek meg és fordítva: rezisztens szomszédok hatására a fogékony fajták fertőzöttsége mérsékeltebbnek bizonyult. Mindenesetre a kölcsönhatások varianciaanalízise nem tárt fel szignifikáns különbségeket, tehát a genotípusok relatív fogékonysági rangsora nem változott meg. Az előzőekben hivatkozott vizsgálati eredmények kétséget kizáróan igazolják, hogy a környezeti tényezők jelentősen módosíthatják a növények betegségekkel szembeni ellenálló képességét.
25
3. ANYAG ÉS MÓDSZER 3.1. A rezisztenciavizsgálatok anyaga és helyszínei Valamennyi vizsgálat anyagát az Országos Mezőgazdasági Minősítő Intézethez (OMMI) fajtaelismerés céljából bejelentett burgonya-fajtajelöltek és/vagy az államilag elismert burgonyafajták képezték. A horizontális rezisztencia mértékét meghatározó vizsgálatokban a felhasznált fertőző anyag minden esetben hazai Phytophthora infestans izolátumok keverékéből állt és legkevesebb 7 virulenciafaktort tartalmazott, megfelelően reprezentálva a honi populációk összetett rasszkarakterét (1. táblázat). Az összetett virulenciájú fertőző anyag használatát azok a vizsgálatok indokolják, amelyek a legutóbbi években feltárták a P. infestans magyarországi populációjának rasszösszetételét. Ezek szerint a hazai izolátumok döntő többsége komplex virulenciájú és legalább 4-7, vad Solanum fajokból származó rezisztenciagén (R-gén) letörésére képes a burgonyában (Bohár és mtsai 1999, Érsek 2001). A lombozat fitoftóra-ellenállóságának vizsgálatát az OMMI Fajtakitermesztő Állomásán, Monorierdőn (fóliasátras teszt), valamint az OMMI Növénykórtani Állomásán, Röjtökmuzsajon (szabadföldi teszt) végeztük, külön erre a célra szolgáló provokációs kísérletekben. A gumók fitoftórás megbetegedésének mértékét a fajtakísérletekben előforduló természetes fertőzések nyomán állapítottuk meg Röjtökmuzsajon azokban az évjáratokban, amelyekben a késői lombfertőzésből származó inokulum, valamint az ősz eleji csapadék mennyisége értékelhető mértékű gumófertőzést indukált. Mivel a spontán gumófertőzésekhez szükséges környezeti feltételek 10 évből csak 3 évben teljesültek, egyéb laboratóriumi módszereket is be kellett vonni a rezisztenciavizsgálatokba (egészgumós mesterséges fertőzés, gumókorongok elicitoros kezelése). 3.2. A rezisztenciavizsgálatok módszerei 3.2.1. A lombozat fitoftóra-ellenállóságának vizsgálata fóliasátras provokációs kísérletekben A hazai fajtaminősítés jelenlegi gyakorlata szerint a burgonyafajtajelöltek gazdasági értékének meghatározása 3 vizsgálati év és 6 termőhely kisparcellás fajtakísérleti eredményein alapszik. Mivel az ún. teljesítménykísérletek átlagos (üzemi) vegyszeres védelemben részesülnek, alkalmatlanok a gombás lombbetegségek (köztük a burgonyavész) elleni rezisztencia vizsgálatára. Ezért szükségessé vált egy olyan provokációs kísérlet kidolgozása, amellyel nagyobb számú genotípus lombozatának ellenállósága viszonylag rövid idő alatt (kb. 50 nap), kevés költséggel, de megbízhatóan vizsgálható. Erre a célra a fóliasátor alatti provokációs kísérlet őszi időszakban 26
(szeptember-október) való alkalmazását választottuk, amely optimálisan kielégíti a kórfolyamat hőmérsékleti (15-20 °C) és relatív páratartalom (95-100%) iránti igényeit. Az ún. egésznövény-fertőzési módszer leírása a következő: a vizsgálandó genotípusok 1. szaporítási fokú gumóiból 60-60 db rügydugványt vágtunk ki, amelyeket a rügynyugalom vegyszeres megszakítása (0,1 %-os gibberellinsav (GA3) + 1%-os tiokarbamid oldatában 10 perces áztatás, majd csapvizes lemosás) után fóliasátorban kialakított tőzegágyba ültettük ki (30 növény/parcella), kétismétléses, véletlenblokk-elrendezésű, mikroparcellás kísérletbe (7. ábra). Fertőző anyagként a P. infestans két hazai izolátumának (H-K/91, H-3.1/93) 1:1 arányú keverékét használtuk, amelyek komplex rasszkarakterűek és legalább 7 R-gén letörésére képesek (1. táblázat). Mivel az izolátumok mindkét (A1 és A2) párosodási típust képviselik, az ivaros kölcsönhatásból eredő potenciális veszélyek (oospóraképződés) miatt a kísérleti anyagokat és a termesztőközeget a vizsgálatok végeztével megsemmisítettük. Az izolátumokat egész gumón (OMMI, Budapest) illetve paradicsomnövények lombozatán (Heves megyei NTSZ, Eger) tartottuk fenn és fogékony burgonyafajták lombján szaporítottuk fel (8. ábra). A mesterséges fertőzést 3x104 sporangium/ml sűrűségű vizes szuszpenzió lombra permetezésével végeztük a növények 10-14 lombleveles korában, a késő délutáni órákban (30 ml/parcella). A milliliterenkénti sporangiumszámot Bürker-kamra segítségével határoztuk meg. A fertőzöttség mértékét 1-10-es skálájú bonitálással állapítottuk meg az inokulációt követő 14-18. napon, fajtánként megbecsülve a megbetegedett levélfelület nagyságát az összes lombfelülethez képest. A fertőzöttség mértékét a fertőzött lombfelület %-ában adtuk meg (Gergely 1999). A genotípusokat fitoftórás lombfertőzöttségük alapján 5 fogékonysági osztályba soroltuk be. A rezisztenciavizsgálatainkban általánosan használt módszer szerint a besorolás az egyes fajták fertőzöttségének a mindenkori kísérleti átlagtól való eltérésén alapszik. Így a kísérleti átlagot 100%-nak tekintve, egy adott genotípus rezisztens (1), ha fertőzöttsége a kísérleti átlag értékének 25%-át nem haladja meg, mérsékelten rezisztens (2), ha fertőzöttsége a kísérleti átlag értékének 25-75%-a, közepesen fogékony (3), ha fertőzöttsége a kísérleti átlag értékének 75-125%-a, közepesnél fogékonyabb (4), ha fertőzöttsége a kísérleti átlag értékének 125-175%-a és nagyon fogékony (5), ha a fertőzöttsége meghaladja a kísérleti átlag 175%-át. Azokban az esetekben, amikor a fertőzöttség kísérleti átlaga nagyobb 50%-nál, a besoroláskor a tényleges fertőzöttség százalékos értékei a rezisztencia/fogékonyság következő fokozatainak felelnek meg: (1) 0-20% = rezisztens, (2) 21-40% = mérsékelten rezisztens, (3) 41-60% = közepesen fogékony, (4) 61-80% = közepesnél fogékonyabb, (5) 81-100% = nagyon fogékony (Hinfner és Homonnay 1966). 27
7. ábra Fóliasátor alatti rezisztenciavizsgálat (Monorierdő)
8. ábra A Phytophthora infestans fenntartása egész gumón
28
A lombfertőzöttség vizsgálatakor fajtánként értékeltük a P. infestans sporulációjának mértékét is, három kategóriát alkalmazva: (1) gyenge: gyér, elszórt sporangiumtartó-megjelenés, (2) közepes: mérsékelt intenzitású sporangiumtartó-képződés, (3) erős: dús, egybefüggő sporangiumtartó-gyep kialakulása. A több mint 10 éves rezisztenciavizsgálati eredményeink birtokában összehasonlítottuk néhány hazai és külföldi burgonyafajta (n=18) egymástól távoli évjáratokból származó fitoftórás lombfertőzöttségét a horizontális rezisztencia tartósságának megítéléséhez. Az összehasonlíthatóságot az tette lehetővé, hogy a fogékony (Cleopatra) és a közepesen fogékony (Désirée) standard fajták a teljes vizsgálati időszakban szerepeltek a provokációs kísérletekben. A legutóbbi 5 éves időszakban (1998-2002) 60 burgonya-fajtajelölt és államilag elismert fajta lombozatának horizontális rezisztenciáját vizsgáltuk a leírt módon. 3.2.2. A lombozat fitoftóra-ellenállóságának vizsgálata szabadföldi provokációs kísérletekben A 3.2.1. pontban leírt fóliasátras provokációs vizsgálat, amellyel jól elkülöníthetők a genotípusok burgonyavésszel szembeni főbb viselkedési típusai (fogékony, átmeneti, rezisztens), kevésbé alkalmas a mennyiségi jellegű szántóföldi rezisztencia mérésére. Ezért ennek a horizontális rezisztenciatípusnak a pontosabb meghatározására a Shaner és Finney (1977) által leírt ADPC (Area under the Disease Progress Curve) módszert alkalmaztuk. Ez az vizsgálati módszer a betegség lombozaton való kifejlődésének és terjedésének ütemét a járványgörbe alatti terület nagyságával méri az integrálszámítás elve alapján. Három éven át (2000-2002) 36 államilag elismert burgonyafajta lombozatának szántóföldi rezisztenciáját vizsgáltuk fungicidmentes, kétismétléses, mikroparcellás kísérletekben (10 növény/parcella). A vizsgálandó genotípusok blokkjait a vírusellenálló Százszorszép fajtával ültettük körbe (belső fertőzési forrás), amelyet mesterségesen fertőztünk a P. infestans 3 hazai izolátumának (H-K/91, 2001/04, 2001/21/3) 1:1:1 arányú keverékével (1. táblázat). Az inokulációt a lombzáródás után 1-2 héttel végeztük el a növényállomány előzetes beöntözését követően, 2-3 x 104 sporangium/ml sűrűségű vizes szuszpenzió lombra permetezésével, az esti órákban. A kísérletekben 3 eltérő fogékonyságú kontroll fajtát szerepeltettünk: a White Lady-t (1=rezisztens), a Désirée-t (3=közepesen fogékony), és az Impalát (5=nagyon fogékony). A lombozat fertőzöttségét 5-8 naponkénti bonitálással állapítottuk meg (fertőzött lombfelület %) az első tünetek fellépésétől a vegetáció végéig, évjárattól függően 4-6 alkalommal. 29
A szántóföldi rezisztencia mértékének kifejezésére használt ADPCértékeket a következő képlet alapján számoltuk ki: n
ADPC= ∑ [(Xi+1 + Xi)/2] [ti+1 - ti] i=1
ahol
xi = a fertőzöttség mértéke az i-edik megfigyeléskor, ti = az időpont (napokban) az i-edik megfigyeléskor, n = a megfigyelések száma (Shaner és Finney 1977). A nagy ADPC-értékek gyors betegségkifejlődésre, azaz fogékonyságra utalnak (meredek járványgörbe), míg a kisebb értékek a szántóföldi rezisztencia különböző fokozatait jelzik (lassú kórfolyamat, elnyújtott járványgörbe). A genotípusok fogékonysági osztályokba való besorolását a legfogékonyabb fajtához viszonyított relatív ADPC-értékek (RADPC) alapján végeztük el az alábbiak szerint (Jenkins és Jones 2003): (1) = 0,00 - 0,20 (rezisztens) (2) = 0,21 - 0,40 (mérsékelten rezisztens) (3) = 0,41 - 0,60 (közepesen fogékony) (4) = 0,61 - 0,80 (közepesnél fogékonyabb) (5) = 0,81 - 1,00 (nagyon fogékony) 1. táblázat A rezisztenciavizsgálatokban felhasznált Phytophthora infestans izolátumok jellemzése (Bohár és mtsai 1999, Nagy és mtsai 2003) Izolátum
Virulenciatípus
Párosodási típus
Gazdanövény
H-K/91
1.2.3.4.7.10.11
A2
paradicsom
H-3.1/93
1.3.4.7.(8).10.11
A1
burgonya
2001/04
nem vizsgált
A2
burgonya
2001/21/3
nem vizsgált
A1
burgonya
A szabadföldi provokációs kísérletek legfontosabb agronómiai adatait a 2. táblázat tartalmazza.
30
2. táblázat A szabadföldi provokációs kísérletek fontosabb agronómiai adatai (Röjtökmuzsaj) Agrotechnikai elem/művelet Elővetemény
2000
2001
2002
Őszi búza
Kukorica
Kukorica
Tápanyagellátás - szervestrágya (t/ha)
40 (1999. 08. 09.)
- műtrágya NPK (kg/ha)
102-63-240
Talajfertőtlenítés (kg/ha)
Thimet 10G (15)
Ültetési idő (hónap/nap)
04. 18
Gumócsávázás (l/ha)
Ültetéssel egymenetben, Persite (2,0 - 2,5)
Gyomirtás (kg, l/ha) Lombvédelem Öntözés (mm)
164-105-85
39-39-63
Counter 5G (25) 04. 27
05. 03
Patoran 50 WP (3,0) + Dual Gold (1,5), preemergensen Fungicides és inszekticides kezelés nem volt 20
100
Talajtani jellemzők Talajtípus
Öntés réti talaj (karbonátos)
pH (KCl)
7,1
KA
43
Összes só (m/m%)
0,0
Szénsavas mész (m/m%)
3,0
Humusz (m/m%)
2,72
31
160
3.2.3. A gumók fitoftóra-ellenállóságának vizsgálata fajtakísérletekben fellépő természetes fertőzés nyomán A csapadékosabb évjáratokban (pl. 1996, 1998, 1999) az OMMI Növénykórtani Állomásán, Röjtökmuzsajon a vegetáció végére olyan menynyiségű fertőző anyag képződött a fajták lombozatán, amely értékelhető mértékű gumófertőzést eredményezett. Ezekben az években az államilag elismert burgonyafajták fitoftórás gumófertőzöttségének mértékét (fertőzött db %) 2 x 100 gumós mintákon vizsgáltuk tüneti értékeléssel, a betakarítást követő 2 hónapos tárolás után. A külső tünetek (ólomszürke, enyhén besüppedő, kemény tapintású foltok) észlelésekor a gumókat a köldökön át félbevágtuk a héj alatti szövetekbe beszűrődő, rozsdabarna szárazkorhadás ellenőrzése céljából (lásd: 6. ábra, 13. oldal). Bizonytalan tüneti diagnózis esetén a tünetes gumófeleket nedves kamrába helyezve 18 °C-on inkubáltuk és 24-48 óra elteltével ellenőriztük a P. infestans sporulációját. A genotípusok fogékonysági osztályokba való besorolását a 3.2.1. pontban leírtak szerint végeztük. 3.2.4. A gumók horizontális rezisztenciájának vizsgálata laboratóriumban Kétéves vizsgálatunkban (2002-2003) 35 államilag elismert burgonyafajta gumójának horizontális fitoftórarezisztenciáját vizsgáltuk. Sato (1995) egészgumó-bemártásos fertőzési technikáját alkalmaztuk, amelyet kiegészítettünk egy digitális képfeldolgozáson alapuló fertőzöttségelbírálási módszerrel. Genotípusonként 4-4 db közepes méretű gumót tízszeres hígítású „Hypo”-ban felületileg fertőtlenítettünk. Ezután a gumókat főzőpohárba helyezve előkezelésnek vetettük alá 2 órás, csapvizes áztatással (a bakhátban való átnedvesedés szimulálására). Az inokuláció előtt a csapvizet leöntöttük és helyére sporangiumszuszpenziót öntöttünk (30-50 sporangium/ml), amelyben a gumókat 18 °C-on, 4 órán át tartottuk. A fertőző anyag három hazai P. infestans izolátum (H-K/91, 2001/04, 2001/21/3) 1:1:1 arányú keverékéből állt (1. táblázat). A fertőzés után alapos csapvizes öblítést végeztünk, majd a gumókat fedeles műanyag dobozokba, átnedvesített szűrőpapírra tett műanyag hálóra helyeztük és 7 napon át 18 °C-on, sötétben inkubáltuk. A fertőzöttség értékeléséhez a gumókat a köldökön át hosszanti irányban átmetszve, az egyik gumófelet eltávolítottuk, majd a fajtánként megtartott 4-4 gumófélről digitális felvételeket készítettünk. A színes felvételeken raszteres képfeldolgozó programmal (Photoshop 6.0) értékeltük a megbetegedett (barnára színeződött) szövetrészek nagyságát, a szignifikáns mintarészek összterületének (pixel) és a gumóminták összterületének (pixel) hányadosa alapján, %-ban (Berke 1994). A statisztikai értékeléshez Microsoft Excel programot használtunk. A genotípusok fogékonysági osztályokba való besorolását a 3.2.1. pontban leírtak szerint végeztük. 32
3.2.5. Burgonyagumó-korongok elicitoros vizsgálata A rassz-specifikus (vertikális) rezisztenciára jellemző hiperszenzitív reakció (HR) nemcsak élő kórokozóval váltható ki, hanem a P. infestans micéliumából nyert sejtmentes homogenátummal, illetve az abból izolálható különböző természetű anyagokkal is. Eme ún. elicitorok (vagy legalábbis egy részük) eredetüktől függetlenül és minden burgonyafajtában képesek HR-t indukálni, tehát a sejtmentesítés a rassz-specifitás megszűnéséhez vezet. Korábbi hazai vizsgálatokban néhány burgonyagenotípus gumószeleteinek elicitoros kezelésével arra a megállapításra jutottak (Érsek és mtsai 1989), hogy a P. infestansszal szembeni nem rassz-specifikus rezisztencia mértéke és a gumószövetek elicitorérzékenysége között fordított összefüggés mutatható ki – legalábbis a szélsőséges esetekben (nagymértékű fogékonyság vagy rezisztencia). Ennek a fordított összefüggésnek az igazolása céljából nagyobb számú burgonyagenotípust vontunk be a vizsgálatunkba annak eldöntésére, hogy az elicitoros módszer alkalmazható-e a gumók horizontális fitoftórarezisztenciájának meghatározására. 2001-ben államilag elismert burgonyafajták (n=29) gumóinak elicitorkezeléssel szembeni érzékenységét értékeltük az Érsek és munkatársai (1989) által leírt módszer szerint. A 6 hónapig 3-5 °C-on tárolt, majd a kezelés előtt 2 napig szobahőmérsékleten kondicionált gumókat 10-szeres hígítású „Hypo”-ban felületileg fertőtlenítettük. Ezután a belőlük dugófúróval kivágott 18 mm átmérőjű szövethengereket 2 mm vastag korongokra szeleteltük. A korongokat többszöri desztillált vizes öblítés után fedeles műanyag dobozokba, nedves szűrőpapírra helyeztük (genotípusonként 8 db-ot) és szobahőmérsékleten szikkasztottuk a kezelésig. A kezelés során 6 korongra 30-30 µl elicitorpreparátumot, 2 korongra ugyanennyi desztillált vizet cseppentettünk (kontroll), majd a cseppeket lapos végű üvegbottal szélesztettük. Rövid szikkasztás után a dobozokat 18 °C-on sötétben 72 órás időtartamra inkubáltuk. Az inkubálást követően a kezelt és kezeletlen gumókorongokról − az eredeti módszertől eltérően − genotípusonként fekete-fehér felvételeket készítettünk. A szöveti hiperszenzitív reakció (nekrózis) mértékét digitális képfeldolgozással értékeltük, a burgonyagumókorongok kontrollhoz viszonyított felületi elszíneződésének meghatározásával (Berke 1994). Az elicitorpreparátumot a P. infestans US-8 rasszának szelektív borsóagar táptalajon nőtt 1 hetes micéliumából készítettük. Az 1,1 g légnedves, de előzőleg fagyasztott micéliumtömeget 20 ml desztillált vízzel turmixgépben homogenizáltuk, majd ultrahanggal teljes erősségre kapcsolt MSE készülékben 10 percig kezeltük. Ezt követően az 5000 g-vel 25 percig centrifugált anyag felülúszóját 20 percig sterilizáltuk. Az US-8 rassz, amelyet csak az elicitoros kezelésekhez használtunk, az A2 törzset képviseli, metalaxilrezisztens és hazai vizsgálatok szerint (Bakonyi J., szóbeli közlés) összetett virulenciaspektrumú (virulenciatípus: 1.2.3.4.6.7.10.11). 33
3.3. Összefüggés-vizsgálatok Kétváltozós lineáris regresszióanalízissel vizsgáltuk: 1.) a fajták lombozatának kétféle módszerrel (fóliasátras és szabadföldi teszt) meghatározott fitoftórarezisztenciája (n=25), 2.) a gumók természetes és mesterséges fitoftórafertőzöttsége (n=27), 3.) a gumók horizontális fitoftórarezisztenciája és elicitorérzékenysége (n=27), 4.) a lombozat és a gumók horizontális fitoftórarezisztenciája (n=34), 5.) a fajták tenyészideje és a gumók horizontális fitoftórarezisztenciája (n=31), valamint 6.) a tenyészidőszak egészében, illetve annak végén (augusztus-szeptember) lehullott csapadék mennyisége és a gumók természetes fitoftórafertőzöttsége (n=10) közötti összefüggést.
3.4. Meteorológiai megfigyelések A fóliasátras rezisztenciavizsgálatokban (Monorierdő) a növényállományban elhelyezett termohigrográffal mértük a fertőzéstől az első tünetek megjelenéséig tartó inkubációs időszak hőmérsékleti és légnedvesség értékeit. A szabadföldi provokációs kísérletekhez (Röjtökmuzsaj) a helyben telepített automatikus mérőállomás szolgáltatta a meteorológiai adatokat.
34
4. EREDMÉNYEK 4.1. Burgonyafajták lombozatának fitoftóra-ellenállósága 4.1.1. Fóliasátras provokációs kísérletek A legutóbbi 5 év (1998-2002) rezisztenciavizsgálati eredményeit a 3. és 4. táblázatok tartalmazzák. Valamennyi vizsgálatban jelentős különbségeket állapítottunk meg a genotípusok lombfertőzöttségében: a fertőzöttség szélsőértékei 0-3% (minimum) és 85-95% (maximum) között változtak, a fertőzött lombfelület %-ában. Az összes vizsgált genotípus (n=60) közül mindössze 5 (8%) mutatott kielégítő ellenállóságot (rezisztens és mérsékelten rezisztens változatok). További 10 fajta (17%) átmeneti típusként viselkedett és 45 fajta (75%) közepesnél fogékonyabbnak vagy nagyon fogékonynak bizonyult. A fogékony gazda-parazita kapcsolatot nagy kiterjedésű és dúsan sporuláló léziók jellemezték (9. és 10. ábra). A rezisztens kölcsönhatásban viszont egyes genotípusokon hiperszenzitív reakciót (11. ábra), míg másokon mérsékelt léziónövekedést és/vagy gyengébb sporulációt észleltünk (12. ábra). A léziók növekedésében és lombozaton való kiterjedtségében megállapított igen jelentős különbségek a sporuláció intenzitásában nem érvényesültek. Mindössze az 5 legnagyobb ellenállóságot mutató fajtánál figyeltük meg a Phytophthora infestans közepes mértékű sporulációját, az összes többi fajta lombján intenzív sporangiumképződést regisztráltunk. A legnagyobb ellenállóságot a korai érésű Derby és Vitara fajtajelölteknél, valamint a középérésű White Lady, Raja és Solara államilag elismert fajtáknál észleltük. Ezzel szemben a legfogékonyabb lombú genotípusok a korai Berber, Adora, Annabelle, Arosa és Amorosa, valamint a középérésű Lady Rosetta, Redstar, Aladin, Margarita és Dura voltak (13. és 14. ábra). Az 5 éves vizsgálati időszak alatt néhány genotípusnál (Derby, Cupido, Innovator, Cicero, Raja, White Lady) nyilvánvalóvá vált a rassz-specifikus (vertikális) rezisztencia sebezhetősége, mivel a fertőzésre korábban hiperszenzitív reakcióval válaszoló fajták lombozatán 2000-től változó kiterjedésű, sporuláló léziókat figyeltünk meg. Közülük a White Lady betegedett meg a legkisebb mértékben, a Cupido, az Innovator és a Cicero fajták azonban az átmeneti típusokra jellemző megbetegedés tüneteit mutatták (3. és 4. táblázat). Az államilag elismert fajták és a fajtajelöltek fogékonysági osztályainak átlaga egyaránt 3,9 volt, ami azt jelzi, hogy a fajtaválasztékban a burgonyavészre fogékony lombú fajták vannak többségben.
35
3. táblázat Igen korai és korai érésű burgonyafajták fitoftórás lombfertőzöttsége fóliasátras provokációs kísérletekben, 1998-2002 (Monorierdő) b
Fertőzött lombfelület %
Fogékonysági c osztály
Sporuláció d intenzitása
Származás
ÁE
1998
1999
2000
2001
Cleopatra
NL
1987
82,6
75,0
82,0
82,5
80,0
5
3
Karlena
DE
1997
-
-
70,0
85,0
80,0
4-5
3
Victoria
NL
2000
75,0
75,0
78,0
85,0
90,0
4-5
3
Amorosa
NL
2000
77,6
80,0
80,0
75,0
87,5
4-5
3
Vineta
DE
2000
60,0
52,6
60,0
50,0
40,0
3
3
Romina
NL
2000
62,6
65,0
60,0
50,0
-
4
3
Rosara
DE
1995
-
-
70,0
60,0
65,0
4
3
Fajta
a
2002
Sinora
NL
2002
77,6
72,6
80,0
70,0
-
4
3
Agata
NL
2002
77,6
85,0
-
-
-
4-5
3
Adora Atlantic
NL
2000
80,0
80,0
85,0
-
-
4-5
3
CDN
2002
72,6
77,6
80,0
-
-
4
3
Arosa
DE
2002
-
85,0
82,0
77,5
-
5
3
Rosita
AT
2002
-
62,6
80,0
75,0
-
4
3
Red Scarlett
NL
2002
75,0
67,6
77,6
72,5
-
4
3
Claret
GB
fj
72,6
75,0
75,0
-
70,0
4
3
Annabelle
NL
fj
-
-
85,0
77,5
85,0
5
3
Shannon
GB
fj
-
50,0
75,0
-
75,0
4
3
Berber
NL
fj
95,0
92,6
90,0
-
-
5
3
Kolibri
DE
fj
-
52,6
75,0
65,0
60,0
4
3
Derby
NL
fj
-
-
0,0*
1,0
30,0
2
2
Bellarosa
DE
fj
-
-
-
55,0
55,0
3
3
Marabel
DE
fj
-
-
-
47,5
60,0
3
3
Vitara
DE
fj
-
-
-
20,0
30,0
2
2
Cupido
NL
fj
-
0,0*
60,0
62,5
50,0
3
3
Courage
NL
fj
-
70,0
77,6
70,0
65,0
4
3
Miriam
DE
fj
70,0
70,0
-
-
-
4
3
Velox
DE
fj
-
65,0
75,0
67,5
-
4
3
Tango
NL
fj
-
65,0
60,0
67,5
-
4
3
Rosanna
FR
fj
-
-
-
65,0
80,0
4
3
Vitesse
NL
fj
-
-
-
57,5
70,0
3-4
3
a : állami elismerés éve fj : fajtajelölt b*: hiperszenzitív reakció (HR) - : nincs adat
c : 1 = rezisztens (0-20%) 2 = mérsékelten rezisztens (21-40%) 3 = közepesen fogékony (41-60%) 4 = közepesnél fogékonyabb (61-80%) 5 = nagyon fogékony (81-100%)
36
d : 1 = gyenge 2 = közepes 3 = erős
4. táblázat Középkorai és középkésői érésű burgonyafajták fitoftórás lombfertőzöttsége fóliasátras provokációs kísérletekben, 1998-2002 (Monorierdő) Származás
Fajta
ÁE
b
Fertőzött lombfelület %
a
1998
1999
2000
2001
2002
Fogékonysági c osztály
Sporuláció d intenzitása
Désirée
NL
1972
60,0
55,0
60,0
57,5
60,0
3
3
Agria
DE
1992
67,6
54,6
65,0
60,0
70,0
4
3
Kondor
NL
1987
-
65,0
-
-
55,0
3-4
3
Santé
NL
1996
75,0
-
70,0
65,0
50,0
4
3
Solara
DE
1997
-
-
22,6
15,0
30,0
2
2
Raja
NL
1995
0,0*
0,0*
0,0*
3,0
30,0
2
2
Cicero
NL
2002
0,0*
0,0*
0,0*
17,5
47,5
3
3
Százszorszép
HU
1992
57,6
-
-
55,0
60,0
3
3
Góliát
HU
1995
-
-
-
70,0
72,5
4
3
Lilla
HU
2002
-
75,0
80,0
75,0
80,0
4
3
White Lady
HU
1994
0,0*
0,0*
0,0*
3,0
3,0
1
2
Lady Rosetta
NL
1998
-
90,0
88,0
-
-
5
3
Dura
NL
2002
84,6
84,6
80,0
-
-
5
3
Roko
AT
2002
72,6
50,0
75,0
-
-
4
3
Fasan
DE
2002
80,0
80,0
78,0
-
-
4
3
Florissant
NL
2000
75,0
70,0
-
-
-
4
3
Aladin
NL
2002
87,6
75,0
90,0
82,5
80,0
5
3
Timate
NL
fj
80,0
-
75,0
70,0
80,0
4
3
Laura
DE
fj
-
75,0
72,0
85,0
85,0
4-5
3
Innovator
NL
fj
-
0,0*
0,0*
1,0
60,0
3
3
Redstar
NL
fj
90,0
85,0
85,0
-
-
5
3
Recolta
NL
fj
72,6
62,6
70,0
60,0
-
4
3
Stemster
GB
fj
77,6
77,6
-
-
-
4
3
Fontane
NL
fj
-
80,0
80,0
72,5
60,0
4
3
Albatros
DE
fj
-
65,0
72,0
65,0
70,0
4
3
Carmine
FR
fj
77,6
70,0
-
-
-
4
3
Margarita
NL
fj
-
85,0
85,0
80,0
-
5
3
Satina
DE
fj
-
-
65,0
82,5
-
4-5
3
EOS
NL
fj
-
-
-
65,0
70,0
4
3
NÖS 729/94
AT
fj
-
-
-
75,0
77,5
4
3
a : állami elismerés éve fj : fajtajelölt b*: hiperszenzitív reakció (HR) - : nincs adat
c : 1 = rezisztens (0-20%) 2 = mérsékelten rezisztens (21-40%) 3 = közepesen fogékony (41-60%) 4 = közepesnél fogékonyabb (61-80%) 5 = nagyon fogékony (81-100%)
37
d : 1 = gyenge 2 = közepes 3 = erős
9. ábra Fogékony gazda-parazita kapcsolat: nagy kiterjedésű sporuláló foltok
10. ábra A Phytophthora infestans intenzív sporulációja fogékony gazda-parazita kapcsolatban
38
11. ábra Rezisztens gazda-parazita kapcsolat: hiperszenzitív reakció (HR)
12. ábra Rezisztens gazda-parazita kapcsolat: mérsékelt léziónövekedés, gyenge sporuláció
39
13. ábra Fogékony (Cleopatra) és rezisztens (White Lady) lombú fajták a fóliasátras tesztben, 1999 (Monorierdő)
14. ábra Fogékony (Berber) és rezisztens (White Lady) lombú fajták a fóliasátras tesztben, 2000 (Monorierdő)
40
A burgonyavésszel szembeni rezisztencia tartósságának vizsgálata során megállapítottuk, hogy miközben a korai standard Cleopatra fajta lombja következetesen fogékonynak bizonyult, néhány középkésői fajta (pl. Désirée, Agria, Kondor) megőrizte közepes mértékű horizontális rezisztenciáját a teljes (12 éves) vizsgálati ciklusban (5. táblázat, 15. ábra). A rezisztenciavizsgálat első évében (1990) három hazai fajtajelölt (Luna, Galant, Kastia) lombozatán kiemelkedően nagyfokú horizontális rezisztenciát észleltünk (fertőzött lombfelület: 2,5-5,0%). Sajnálatos módon ezek a további vizsgálatokból kimaradtak, mert néhány nemkívánatos tulajdonságuk meghiúsította állami elismerésüket. A későbbiekben ugyanakkor feltűntek olyan rezisztens fajták is (pl. Solara, Signal), amelyek azóta állami elismerést kaptak és felkerültek a Nemzeti Fajtalistára. Az általunk kidolgozott fóliasátras provokációs kísérlet megbízhatónak és jól reprodukálhatónak bizonyult a lombozat fitoftórafertőzéssel szembeni horizontális rezisztenciájának vizsgálatára. A módszer alkalmas a betegséggel szembeni főbb viselkedési típusok (rezisztens, átmeneti, fogékony) elkülönítésére és arányuk megállapítására egy adott fajtaszortimentben. Nagy előnye, hogy a burgonyavészre kedvezőtlen időjárású évjáratokban (pl. 2003) is szolgáltat információkat, azaz folyamatossá teszi az adatközlést a fajtaminősítés számára. Mivel használatával nagyszámú genotípus ellenállósága viszonylag rövid idő (45-50 nap) alatt, kevés költséggel vizsgálható, a 3.2.1. pontban leírt vizsgálati eljárás 1990 óta szerves részét képezi az OMMI fajtakísérleti módszertanának. 4.1.2. Szabadföldi provokációs kísérletek Államilag elismert burgonyafajták lombozatának burgonyvésszel szembeni szántóföldi rezisztenciáját 3 egymást követő évjáratban (2000-2002) beállított szabadföldi provokációs kísérletekben vizsgáltuk (16. ábra). A járványgörbe alatti területet kifejező ADPC-értékek kísérleti átlagai alapján a 2000-es évjárat volt a legkedvezőbb, a 2001-es pedig a legkevésbé hajlamosító a kórfolyamat kifejlődésére. Ezt a fogékony (Impala) és a rezisztens (White Lady) kontroll fajták évjáratonkénti járványgörbéi is jól szemléltetik (17. és 18. ábra). Az éréscsoportok ADPC-átlagainak összevetése alapján megállapítottuk, hogy a hosszabb tenyészidejű (középkorai és középkései) fajták szántóföldi rezisztenciája minden évben meghaladta az igen korai és korai fajtákéit. A legnagyobb szántóföldi ellenállóságot a magyar nemesítésű White Lady, a német Panda és a holland Raja fajták mutatták. Ezzel szemben a legfogékonyabbnak – következetesen nagy ADPC-értékekkel – az Adora, Lilla, Lady Rosetta, Impala és Agata fajták bizonyultak (6. és 7. táblázat).
41
5. táblázat Burgonyafajták fitoftórás lombfertőzöttsége provokációs kísérletekben egymástól távoli évjáratokból (Monorierdő) Fajta, éréscsoport Igen korai és korai Cleopatra Réka Rebeka Luna Galant Középkorai és középkésői Désirée Kondor Agria Bakonyi sárga Százszorszép Santé Signal Solara White Lady Raja Cicero Kastia Russet Burbank
Fertőzött lombfelület % 1990
1995
1997
2001
90,0 75,0 5,0 2,5
77,6 47,6 45,0 -
72,6 -
82,5 -
70,0 70,0 70,0 20,0 60,0 2,5 95,0
42,6 40,0 47,6 12,6 45,0 40,0 27,6 12,6 0 0 -
57,6 55,5 52,6 47,6 15,0 0 0 0 -
57,5 60,0 55,0 65,0 15,0 3,0 3,0 17,5 -
- : nincs adat
15. ábra Közepes horizontális rezisztenciájú fajták a fóliasátras tesztben: Désirée (balról) és Agria (jobbról), 1997 (Monorierdő) 42
6. táblázat Államilag elismert burgonyafajták lombozatának szántóföldi rezisztenciája a burgonyavésszel szemben, 2000-2002 (Röjtökmuzsaj) 1. Igen korai és korai éréscsoport Fajta Vineta
ADPC-értékek
a
átlag
ADPC rangsor
2000
2001
2002
2000
2001
2002
840,0
307,5
983,5
710,3
1
1
1
Karlena
1008,5
586,5
1333,5
976,2
2
2
8
Victoria
1043,5
687,5
1123,5
951,5
3
6
2
Cleopatra
1235,0
850,0
1228,5
1104,5
4
9
6
Latona
1296,0
734,0
1228,5
1086,2
5
7
6
Sinora
1371,0
-
1123,5
1247,3
6
-
2
Ukama
1448,5
977,5
-
1213,0
7
13
-
Rosara
1508,5
602,5
1141,0
1084,0
8
3
4
Amorosa
1561,0
831,5
1382,5
1258,3
9
8
9
Impala
1667,5
927,5
1382,5
1325,8
10
11
9
Romina
1680,0
686,5
-
1183,3
11
5
-
Red Scarlett
1691,0
634,0
1158,5
1161,2
12
4
5
Agata
1705,0
885,0
1382,5
1324,2
13
10
9
Adora
1835,0
957,5
1487,5
1426,7
14
12
12
átlag
1420,8
690,5
1068,3
1146,6
a: a járványgörbe alatti terület Shaner és Finney (1977) nyomán - : nincs adat
16. ábra Szabadföldi provokációs kísérlet a lombozat szántóföldi rezisztenciájának mérésére, 2000 (Röjtökmuzsaj) 43
7. táblázat Államilag elismert burgonyafajták lombozatának szántóföldi rezisztenciája a burgonyavésszel szemben 2000-2002 (Röjtökmuzsaj) 2. Középkorai és középkésői éréscsoport Fajta Panda
ADPC-értékek
a
2000
2001
2002
162,5
277,5
630,0
átlag
ADPC rangsor 2000
2001
2002
356,7
1
2
2
Raja
162,5
342,5
717,5
407,5
1
4
3
White Lady
252,5
164,5
357,0
258,0
3
1
1
Kondor
520,0
574,0
875,0
656,3
4
8
6
Agria
607,5
561,5
966,0
711,7
5
7
8
Santé
619,0
307,5
840,0
588,8
6
3
5
Désirée
717,5
609,0
875,0
733,8
7
9
6
Hópehely
972,5
629,0
983,5
861,7
8
10
10
Solara
976,0
385,0
980,0
780,3
9
5
9
Cicero
1086,0
385,0
805,0
758,7
10
5
4
Százszorszép
1160,0
634,0
1088,5
960,8
11
12
11
Aladin
1206,0
932,5
1522,5
1220,3
12
20
20
Dura
1242,5
629,0
1122,5
998,0
13
10
12
Kuroda
1310,0
734,0
1221,5
1088,5
14
14
14
Asterix
1366,0
734,0
1298,5
1132,8
15
14
15
Kánkán
1406,0
699,0
1193,5
1099,5
16
13
13
Góliát
1438,5
734,0
1382,5
1185,0
17
14
16
Fasan
1475,0
734,0
-
1104,5
18
14
-
Frisia
1582,5
831,5
1452,5
1288,8
19
18
18
Lilla
1837,5
942,5
1452,5
1410,8
20
22
18
Lady Rosetta
1852,5
932,5
-
1392,5
21
20
-
Oscar
-
841,5
1417,5
1129,5
-
19
17
átlag
997,8
618,8
962,8
914,8
a: a járványgörbe alatti terület Shaner és Finney (1977) nyomán - : nincs adat
44
100
100
fertőzött lombfelület [%]
90
95
80 70 70
60
60
50
40
40 30 20 10
30
25 15 5
0 0 VII.20.
15 5
5 0
VII.27.
VIII.02.
VIII.10.
VIII.17.
idő [hónap/nap] Impala
Désirée
White Lady
17. ábra A burgonyavész járványgörbéjének alakulása különböző fogékonyságú fajtákon, 2000 (Röjtökmuzsaj) 100 fertőzött lombfelület [%]
90 80
75
70 60
55
50 40
30
30 20 10
5 1 0
0 VII.25.
10 5 0
VIII.02.
45 35
25
15
5
10
VIII.09.
VIII.16.
25 10
VIII.23.
VIII.28.
idő [hónap/nap] Impala
Désirée
White Lady
18. ábra A burgonyavész járványgörbéjének alakulása különböző fogékonyságú fajtákon, 2001 (Röjtökmuzsaj) 45
A legnagyobb ellenállóságot mutató White Lady fajta lombozatán a burgonyavész első tünetei 10-14 nappal később jelentek meg a fogékony Impala fajtához viszonyítva (19. és 20. ábra). A betegség kifejlődésére legkedvezőbb évjáratban (2000) a 3. fertőzöttségértékelés időpontjában (VIII. 02.), amikor a fogékony Impala fajta lombvesztése már elérte a kritikus 70%-ot, a White Lady lombozatán még csak 5%-os fertőzöttséget regisztráltunk. Az utolsó értékeléskor (VIII.17.) készített felvételeken jól érzékelhető a rezisztens White Lady fajta és a körülötte levő fogékony fajták lombfertőzöttsége közötti lényeges különbség, hiszen ebben az időpontban a fogékony genotípusok már a teljes lombvesztés állapotában voltak (21. és 22. ábra). Az inkubációs időszak meghosszabbodása főként a R-gént is hordozó (a fóliasátras tesztekben HR-rel reagáló) genotípusokra volt jellemző. A horizontális rezisztencia legfontosabb és legáltalánosabb tényezőjének a léziók mérsékelt ütemű növekedése bizonyult. A sporuláció mértékében megnyilvánuló különbségek megállapítására a szabadföldi kísérletekben nem volt lehetőség, ami a sporangiumképződésre kedvezőtlen időjárási tényezőknek (magas napi középhőmérséklet, csapadékhiány, alacsony relatív páratartalom) tulajdonítható (lásd a későbbiekben: 14. táblázat, 63. oldal). A jelentős évjárathatások miatt a burgonyafajták szántóföldi rezisztenciájának meghatározását legalább 3 egymást követő év ADPC-értékeinek átlagára kell alapozni. A mennyiségi jellegű rezisztencia mérése a többszöri fertőzöttségértékelésen és a járványgörbe alatti terület kiszámításán alapuló módszerrel megbízhatóan elvégezhető. Segítségével nemcsak a rezisztens, hanem a közepes szántóföldi rezisztenciájú fajták (pl. Désirée, Kondor) is jól elkülöníthetők a fogékonyaktól. A genotípusok fogékonysági osztályokba való besorolása a mindenkori fajtasor legfogékonyabb fajtájához viszonyított relatív ADPC-értékek (RADPC) alapján ugyancsak megbízhatónak bizonyult (8. táblázat). A lombozat fitoftóra-ellenállóságának megállapítására használt fóliasátras és szabadföldi provokációs kísérletek eredményei jó megfelelést mutattak: a genotípusok kétféle módszer szerinti fogékonysági osztályba sorolása között szoros összefüggést igazoltunk (r=0,80, P=5%). A mindkét vizsgálatban szerepelt államilag elismert fajták (n=25) fogékonysági besorolása megegyezett, vagy csak egy fokozatnyi különbség mutatkozott ugyanazon genotípus növénykórtani minősítése között (9. táblázat).
46
100 fertőzött lombfelület [%]
90 80 70 60 45
50 40
50
30
30
30
25
15
20 10
5
5
0 0 VII.20.
0
VII.27.
1 1
0
VIII.02.
VIII.10.
VIII.17.
10
VIII.23.
VIII.28.
idő [hónap/nap] 2000
2001
2002
19. ábra A burgonyavész járványgörbéjének alakulása rezisztens fajtán (White Lady), 2000-2002 (Röjtökmuzsaj)
100 95
90 fertőzött lombfelület [%]
100
100
80 70
70
75
60 50
55
40
35
30 20 10
15
30
15 10
5
0 0 VII.20.
5
5 0
VII.27.
VIII.02.
VIII.10.
VIII.17.
VIII.23.
VIII.28.
idő [hónap/nap] 2000
2001
2002
20. ábra A burgonyavész járványgörbéjének alakulása fogékony fajtán (Impala), 2000-2002 (Röjtökmuzsaj) 47
21. ábra A rezisztens White Lady fajta szabadföldi provokációs kísérletben fogékony fajtákkal körülvéve, 2000 (Röjtökmuzsaj)
22. ábra Fogékony fajták a teljes lombvesztés állapotában szabadföldi provokációs kísérletben, 2000 (Röjtökmuzsaj)
48
8. táblázat
Államilag elismert burgonyafajták lombozatának szántóföldi rezisztenciája a burgonyavésszel szemben, 2000-2002 (Röjtökmuzsaj) Fajta White Lady Panda Raja Santé Kondor Vineta Agria Désirée Cicero Solara Hópehely Victoria Százszorszép Karlena Dura Rosara Latona Kuroda Kánkán Fasan Cleopatra Oscar Asterix Red Scarlett Romina Góliát Ukama Aladin Sinora Amorosa Frisia Agata Impala Lady Rosetta Lilla Adora
ÁÉ
a
1994 1997 1995 1996 1987 2000 1992 1972 2002 1997 1997 2000 1992 1997 2002 1995 1997 1997 1991 2002 1987 1998 1995 2002 2000 1995 1997 2002 2002 2000 2000 2002 1996 1998 2002 2000
b
Származás
Érésidő
HU DE NL NL NL DE DE NL NL DE HU NL HU DE NL DE NL NL HU DE NL NL NL NL NL HU NL NL NL NL NL NL DE NL HU NL
középkésői középkésői középkorai középkésői középkésői korai középkésői középkésői középkorai középkorai középkorai korai középkorai korai késői korai korai középkésői középkésői középkésői korai középkorai középkésői igen korai középkorai középkorai korai késői korai korai középkorai korai igen korai középkésői középkésői igen korai
ADPCátlag 258,0 356,7 407,5 588,8 656,3 710,3 711,7 733,8 758,7 780,3 861,7 951,5 960,8 976,2 998,0 1084,0 1086,2 1088,5 1099,5 1104,5 1104,5 1129,5 1132,8 1161,2 1183,3 1185,0 1213,0 1220,3 1247,3 1258,3 1288,8 1324,2 1325,8 1392,5 1410,8 1426,7
a : állami elismerés éve b : a járványgörbe alatti terület Shaner és Finney (1977) nyomán c : relatív ADPC-értékek a legfogékonyabb fajtához viszonyítva d : besorolás az RADPC alapján: 1 = 0,00 - 0,20 (rezisztens) 2 = 0,21 - 0,40 (mérsékelten rezisztens) 3 = 0,41 - 0,60 (közepesen fogékony) 4 = 0,61 - 0,80 (közepesnél fogékonyabb) 5 = 0,81 - 1,00 (nagyon fogékony)
49
RADPC 0,18 0,25 0,29 0,41 0,46 0,50 0,50 0,51 0,53 0,55 0,60 0,67 0,67 0,68 0,70 0,76 0,76 0,76 0,77 0,77 0,77 0,79 0,79 0,81 0,83 0,83 0,85 0,86 0,87 0,88 0,90 0,93 0,93 0,98 0,99 1,00
c
Fogékonysági d osztály (1-5) 1 2 2 3 3 3 3 3 3 3 3 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5
9. táblázat A lombozat kétféle módszerrel meghatározott fitoftóra-ellenállóságának összehasonlítása államilag elismert burgonyafajtákon Fogékonysági osztály (1-5) Fajta
fóliasátras
b
szabadföldi
provokációs kísérletekben Cleopatra
a c
Különbség a fogékonysági besorolásban
5
4
1
Karlena
4-5
4
0,5
Victoria
4-5
4
0,5
Amorosa
4-5
5
0,5
Vineta
3
3
0
Romina
4
5
1
Rosara
4
4
0
Sinora
4
5
1
Adora
4-5
5
0,5
Red Scarlett
4
5
1
Désirée
3
3
0
Agria
4
3
1
Kondor
3-4
3
0,5
Santé
4
3
1
Solara
2
3
1
Raja
2
2
0
Cicero
3
3
0
Százszorszép
3
4
1
Góliát
4
5
1
Lilla
4
5
1
White Lady
1
1
0
Lady Rosetta
5
5
0
Dura
5
4
1
Fasan
4
4
0
Aladin
5
5
0
a : 1 = rezisztens 2 = mérsékelten rezisztens 3 = közepesen fogékony 4 = közepesnél fogékonyabb 5 = nagyon fogékony b : egész növények Phytophthora infestans rasszkeverékével való mesterséges fertőzésével c : ADPC-módszerrel Shaner és Finney (1977) nyomán
50
4.2. Burgonyafajták gumójának fitoftóra-ellenállósága 4.2.1. Rezisztenciavizsgálatok fajtakísérletekben, természetes fertőzés nyomán Államilag elismert burgonyafajták (n=29) 3 évjáratból (1996, 1998, 1999) származó fitoftórás gumófertőzöttségének mértékét a 10. táblázatban foglaltuk össze. A fertőzöttség kísérleti átlagai (17,1, 8,1 és 7,5 db%) alapján ezekben az évjáratokban voltak a legkedvezőbbek az időjárási feltételek a betegség spontán fellépésére, ami összefügg a tenyészidőszak egészében és annak végén (augusztus-szeptember) lehullott csapadék mennyiségével (lásd a későbbiekben: 15. táblázat, 64. oldal). A vizsgálat helyszínén (OMMI, Növénykórtani Állomás, Röjtökmuzsaj) mindhárom évben a fitoftórás szárazkorhadás volt a meghatározó gumóbetegség. Az egyéb gombás és baktériumos gumórothadások (Fusarium spp., Alternaria spp., Erwinia spp.) csak sporadikusan fordultak elő a mintákban. A természetes gumófertőzöttség alapján a legkisebb mértékben a White Lady, Solara, Rosara, Raja, Panda és Santé fajták gumói betegedtek meg, fertőzöttségük (fertőzött db%=F%) 3 év átlagában nem érte el az 5%-ot. Ezzel szemben a legnagyobb fogékonyságot a Lady Rosetta, Góliát, Romina és Karlena fajták gumómintái mutatták (F%>20,0). A vizsgált genotípusok fogékonysági osztályainak kísérleti átlaga (3,0) alapján a gumók átlagos rezisztenciaszintje közel 1 minősítési osztállyal meghaladta a lombozatét (3,9). A fajták származási helye alapján képzett fogékonysági osztályátlagok elemzése azt mutatta, hogy a német fajták gumói voltak a legellenállóbbak (2,3), a magyar nemesítésűek közepes (3,0), a holland származásúak pedig azt meghaladó fogékonyságot (3,4) mutattak. 4.2.2. Laboratóriumi rezisztenciavizsgálatok (egészgumós mesterséges fertőzés) Egész gumók hazai Phytophthora infestans izolátumok keverékével végzett mesterséges fertőzésén alapuló 2 éves rezisztenciavizsgálati eredményeinket a 11. táblázat tartalmazza. A 35 államilag elismert burgonyafajta gumójának nem rassz-specifikus (horizontális) rezisztenciáját értékelve egy fajta sem kapott rezisztens (1) minősítést. Tizenegy fajta mérsékelten rezisztensnek (2) bizonyult, köztük a természetes gumófertőzöttség alapján is a legellenállóbbnak talált Santé, Adora, White Lady, Solara és Panda fajtákkal. További 15 fajta mutatott átmeneti viselkedést (3) és 9 fajtánál állapítottunk meg nagyobb mértékű (4-5) fogékonyságot (23 - 26. ábra). A szabadföldi és laboratóriumi rezisztenciavizsgálatokban kialakult fogékonysági rangsor hasonlósága alapján nem volt meglepő, hogy az összefüggésvizsgálat szoros pozitív korrelációt (r=0,86, P=5%) igazolt a geno51
típusok természetes és mesterséges gumófertőzöttsége között (10. és 11. táblázat). Ennek alapján a meleg és aszályos évjáratokban, amikor a fajtakísérletekben nem lép fel értékelhető mértékű fitoftórás gumófertőzés (10 évből átlagosan 7-ben erre kell számítani), az egészgumós mesterséges fertőzési módszerrel laboratóriumban is megbízhatóan vizsgálható a gumók horizontális rezisztenciája. A 3.2.4. pontban leírt módszer jól reprodukálható és a hagyományos (bonitálásos) fogékonyságelbírálásnál pontosabban méri a megbetegedett (barnára színeződött) gumószövetek kiterjedését (fertőzött terület %). A fajták tenyészideje és a gumók horizontális fitoftórarezisztenciája (n=31) között nem találtunk összefüggést (r=–0,01, P=5%). 4.2.3. Burgonyagumó-korongok elicitoros vizsgálata Államilag elismert burgonyafajták (n=29) gumókorongjainak a Phytophthora infestans micéliumából nyert sejtmentes homogenátummal, mint elicitorral való kezelése során jelentős különbségeket észleltünk a szöveti reakció mértékében (12. táblázat). A legintenzívebb hiperszenzitív válaszreakciót azoknál a fajtáknál mértük (Lady Rosetta, Amorosa, Romina), amelyek a legfogékonyabbaknak bizonyultak az egészgumós mesterséges fertőzés során, azaz nincs horizontális típusú fitoftórarezisztenciájuk (27. ábra). Ezeknek a genotípusoknak egyébként a lombozatán sem fejeződött ki ilyen típusú rezisztencia, hiszen nagy ADPC-értékeikkel a nagyon fogékony (5) besorolást kapták szabadföldi provokációs kísérleteinkben (8. táblázat). Az elicitoros kezeléssel szembeni legkisebb érzékenységet a White Lady, Panda, Kánkán, Adora és Solara fajták gumószövetei mutatták (28. ábra). Közülük a White Lady és a Panda gumóján és lombozatán egyaránt nagyfokú horizontális rezisztenciát állapítottunk meg rezisztenciavizsgálatainkban. Ezzel szemben a Kánkán gumója átmeneti típusúnak, lombja pedig közepesnél fogékonyabbnak bizonyult (8. és 11. táblázat). Ez utóbbi fajtán kívül néhány további fajtánál (pl. Agria, Raja) sem érvényesült az elicitorérzékenység és a horizontális rezisztencia között feltételezett fordított összefüggés. Burgonyafajták (n=27) gumóinak fitoftórával szembeni horizontális rezisztenciája és elicitorérzékenysége között közepes erősségű negatív összefüggést mutattunk ki (r=–0,56, P=5%). Összefoglalva tehát, nagyobb számú burgonyagenotípus vizsgálatai alapján megállapítottuk, hogy a gumók P. infestansszal szembeni horizontális rezisztenciája és elicitorérzékenysége közötti fordított összefüggés csak a szélsőségesen viselkedő (rezisztens vagy nagyon fogékony) fajták egy részénél igazolható. A két tulajdonság közötti negatív korreláció nem olyan erősségű, amely lehetővé tenné az elicitoros gumókezelés rezisztenciavizsgálatokban való felhasználását.
52
10. táblázat
Államilag elismert burgonyafajták fitoftórás gumófertőzöttsége fajtakísérletekben (természetes fertőzés, Röjtökmuzsaj) Fajta White Lady Solara Rosara Raja Panda Santé Adora Vineta Kondor Agria Victoria Latona Hópehely Asterix Százszorszép Désirée Frisia Morene Amorosa Kuroda Kánkán Ukama Cleopatra Impala Signal Karlena Romina Góliát Lady Rosetta átlag
Tenyésza idő IV. III. II. III. IV. IV. I. II. IV. IV. II. II. III. IV. III. IV. II. IV. II. IV. IV. II. II. I. IV. II. III. III. IV. -
1996 0,0 2,5 1,5 1,0 3,0 4,0 9,5 14,0 7,5 11,0 12,0 8,0 15,0 13,0 23,5 21,0 12,0 16,5 29,0 21,0 21,0 21,5 20,0 25,0 30,0 45,0 36,0 56,0 17,1
Gumófertőzöttség (fertőzött db%) 1998 1999 0,0 1,0 0,0 2,0 4,0 5,0 3,0 4,0 2,2 6,0 3,0 3,5 3,0 1,0 5,0 6,5 5,0 4,5 3,0 6,0 10,0 6,0 5,0 6,0 8,0 7,0 3,0 6,0 9,0 3,5 15,0 10,0 9,0 12,0 15,0 6,0 8,0 9,0 14,0 11,0 14,5 12,0 16,0 13,0 10,0 21,0 13,0 6,5 13,0 18,0 12,0 16,0 8,1 7,5
átlag 0,3 1,5 2,8 3,0 3,5 4,1 5,3 6,0 6,3 6,8 7,0 8,0 8,7 9,3 10,8 11,2 12,3 12,8 13,5 14,3 15,0 15,3 16,0 16,3 17,5 21,3 21,5 22,0 36,0 11,7
- : nincs adat a : I. = igen korai II. = korai III. = középkorai IV. = középkései
b : 1 = rezisztens 2 = mérsékelten rezisztens 3 = közepesen fogékony 4 = közepesnél fogékonyabb 5 = nagyon fogékony
53
Fogékonysági b osztály (1-5) 1 1-2 1-2 2 2 2 2 2 2 2 2 2-3 2-3 3 3 3 3 3 3-4 3-4 4 4 4 4 4 5 5 5 5 3,0
11. táblázat
Államilag elismert burgonyafajták fitoftórás gumófertőzöttsége, 2002-2003 (egészgumós mesterséges fertőzés)
Fajta Santé Adora White Lady Solara Kondor Panda Vineta Latona Agria Cicero Raja Victoria Rosara Kuroda Százszorszép Asterix Sinora Dura Frisia Désirée Hópehely Kánkán Agata Cleopatra Fasan Impala Karlena Góliát Oscar Ukama Amorosa Cherie Romina Aladin Lady Rosetta átlag
Gumófertőzöttség a (fertőzött terület %) 2002 2003 átlag 2,7 1,1 4,3 2,8 2,0 3,6 3,1 2,8 3,4 3,5 2,9 4,0 3,6 2,4 4,8 3,8 3,6 4,0 3,9 3,4 4,4 4,2 4,0 4,4 5,2 6,4 4,0 5,5 4,2 6,8 5,9 4,6 7,2 6,5 5,0 8,0 6,7 4,5 8,9 6,8 6,4 7,2 7,0 5,8 8,2 7,3 5,8 8,8 7,6 5,8 9,4 7,7 6,0 9,4 7,9 8,6 7,2 8,0 8,8 7,2 8,2 10,0 6,4 8,2 8,6 7,8 8,9 7,3 10,5 9,5 10,3 8,7 9,6 10,4 8,8 9,8 10,7 8,9 11,8 11,7 11,9 12,5 13,1 11,9 12,7 10,3 15,1 13,1 12,8 13,4 15,9 18,9 12,9 15,9 10,9 20,9 17,2 13,4 20,9 18,5 12,6 24,4 22,9 16,4 29,4 7,8 9,6 8,7
Fogékonysági rangsor 2002 2003 1 6 2 2 4 1 5 3 3 9 7 3 6 7 8 7 17 3 9 11 11 12 12 17 10 22 17 12 13 18 13 20 13 24 16 24 20 12 22 12 23 10 20 16 19 26 24 19 26 20 27 22 29 27 32 27 24 31 31 30 35 29 28 32 33 32 30 34 34 35 -
Fogékonysági b osztály
a : Digitális képfeldolgozással értékelve az elszíneződött részminták összterülete (pixel)/ a gumóminták összterülete (pixel) alapján. b : 1 = rezisztens 2 = mérsékelten rezisztens 3 = közepesen fogékony 4 = közepesnél fogékonyabb 5 = nagyon fogékony
54
(1-5) 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2-3 2-3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3-4 3-4 3-4 4 4 4 4 5 5 5 5 5 3,1
12. táblázat
A gumók horizontális rezisztenciájának és a Phytophthora infestans micéliumhomogenátumával (elicitor) szembeni érzékenységének összehasonlítása
Fajta
Horizontális rezisztencia (fogékonysági osztály) TF
Cleopatra Karlena Latona Ukama Adora Victoria Rosara Amorosa Impala Vineta Désirée Agria Asterix Frisia Morene Panda Kondor Kuroda Raja Signal Santé Romina Solara Lady Rosetta Kánkán Százszorszép
White Lady Góliát Hópehely átlag
b
MF
4 5 3 4 2 2 2 3-4 4 2 3 2 3 3 3 2 2 3 2 4 2 5 1 5 3 3 1 5 3 -
c
3-4 4 2 4 2 2-3 2-3 5 3-4 2 3 2 3 3 2 2 3 2 2 5 2 5 3 3 2 4 3 -
a
Elicitord érzékenység
%
10,6 19,1 14,4 10,6 5,3 17,7 21,0 46,0 21,9 18,9 22,0 38,6 10,4 27,2 8,8 2,9 21,4 30,5 32,8 11,3 7,2 41,6 6,8 48,9 3,2 23,2 1,5 16,1 10,9 19,0
- : nincs adat a : 1 = rezisztens 2 = mérsékelten rezisztens 3 = közepesen fogékony 4 = közepesnél fogékonyabb 5 = nagyon fogékony b : természetes fertőzés nyomán c : egészgumós mesterséges fertőzés nyomán, Sato (1995) módszerével d : a szöveti hiperszenzitív reakció mértéke burgonyagumó-korongok kontrollhoz viszonyított felületi elszíneződésének meghatározásával, digitális képfeldolgozás alapján
55
23. ábra Nagyon fogékony fajta (Aladin) reakciója (egészgumós mesterséges fertőzés, 2003)
24. ábra Mérsékelten rezisztens fajta (Cicero) reakciója (egészgumós mesterséges fertőzés, 2003)
56
25. ábra Közepes horizontális rezisztenciájú fajta (Agata) reakciója (egészgumós mesterséges fertőzés, 2003)
26. ábra Közepes horizontális rezisztenciájú fajta (Rosara) reakciója (egészgumós mesterséges fertőzés, 2003)
57
27. ábra Elicitoros kezelésre érzékeny fajta (Lady Rosetta) gumókorongjai (jobbról: kezeletlen kontroll)
28. ábra Elicitoros kezeléssel szemben rezisztens fajta (Solara) gumókorogjai (jobbról: kezeletlen kontroll) 58
4.3. A lombozat és a gumók fitoftóra-ellenállóságának kapcsolata 1998-ban 46 burgonya-fajtajelölt lombjának és gumójának burgonyavésszel szembeni ellenállósága között gyenge pozitív korrelációt mutattunk ki: a korai érésű fajtasorban a korrelációs koefficiens (r) értéke 0,24, a középérésű fajtáknál 0,37 volt, P=5%-os szinten (Gergely 1999). Hasonló eredményeket kaptunk 1999-ben is (korai fajták: r=0,26, középérésűek: r=0,44, P=5% ), amikor 50 burgonyagenotípus fitoftórás lomb- és gumófertőzöttsége közötti kapcsolat szorosságát vizsgáltuk (Gergely 2000). A lombozat és a gumók rezisztenciavizsgálataiban a legutóbbi években (2000-2003) bevezetett módszerfejlesztéseink eredményeként azonban a különböző növényi testtájakon megnyilvánuló ellenálló képesség között a korábbiaknál szorosabb összefüggést igazoltunk (r=0,65, P=5%). 4.4. Környezeti tényezők hatása a burgonyvésszel szembeni ellenálló képességre 4.4.1. Fóliasátras provokációs kísérletek Mivel a fóliasátorban kialakított tőzegágyba szeptember első napjaiban kiültetett rügydugványnövények 4-5 hét alatt érték el a 10-14 lombleveles fejlettségi állapotot, a mesterséges inokuláció időpontjára (október 1. dekádja) sikerült megteremteni a Phytophthora infestans számára optimális környezeti feltételeket. Így például 2000-ben a növényállomány előzetes beöntözését követően az inokulációt október 9-én 18 órakor végeztük el, amikor a fóliasátorban 18 °C-ot és telített (100%-os) relatív páratartalmat rögzített a termohigrográf (13. táblázat). A fertőzés után a rajzóspóraképződést elősegítő mikroklimatikus feltételek (10-15 °C-os léghőmérséklet, nedves levélfelület, telített légnedvesség) több mint 12 órán át fennálltak. A micélium növényen belüli növekedésének 24-25 °C-os optimumát is csak az inokulációt követő néhány napon és csupán a déli órákban haladta meg a léghőmérséklet. A fertőzöttségértékelést megelőző napokban a sporulációhoz szükséges hőmérséklet- és légnedvességértékek (18-20 °C, 95-100%) hosszú időszakon át érvényesültek, ami jellemző volt valamennyi vizsgálati évre. A fertőzésre és a kórfolyamatra igen kedvező körülményekkel magyarázható, hogy a vizsgált burgonyafajták és -fajtajelöltek túlnyomó többségét intenzív sporuláció jellemezte. Mindössze 5 fajta (Derby, Vitara, White Lady, Solara, Raja) lombozatán regisztráltunk közepes erősségű sporulációt, melyek mindegyike a mérsékelt léziónövekedést mutató genotípusok közül került ki. Néhány fajta lombozata (pl. Cleopatra, Dura, Agria) a fóliasátras tesztben nagyobb fogékonyságot mutatott, mint a szabadföldi provokációs kísérletekben (3., 4. és 8. táblázat). 59
13. táblázat
A léghőmérséklet és a relatív páratartalom alakulása az inkubációs időszakban (fóliasátras rezisztenciavizsgálat, 2000, Monorierdő)
Léghőmérséklet ºC Hónap, nap
2
4
6
8
10
10. 09. 10. 10. 10. 11. 10. 12. 10. 13. 10. 14. 10. 15. 10. 16. 10. 17. 10. 18. 10. 19. 10. 20. 10. 21. 10. 22. 10. 23. 10. 24.
10 10 9 9 10 10 9 9 3 2 2 2 4 7 4 2
9 10 9 8 10 9 9 9 1 1 1 2 3 8 2 2
10 10 10 7 10 8 9 8 1 1 2 4 4 10 8 5
20 20 20 18 10 10 9 8 2 3 4 6 4 12 10 8
27 28 26 24 13 15 12 12 10 10 12 10 8 15 16 14
Hónap, nap
2
4
6
8
10
10. 09. 10. 10. 10. 11. 10. 12. 10. 13. 10. 14. 10. 15. 10. 16. 10. 17. 10. 18. 10. 19. 10. 20. 10. 21. 10. 22. 10. 23. 10. 24.
95 T T T T T T T T T T T T T T T
95 T T T T T T T T T T T T T T T
T T T T 90 T T T T T T T T T T T
95 T T T 80 90 95 T 98 T T T T T T T
70 85 82 85 60 95 90 95 95 T 60 80 90 95 95 95
12 14 órakor 31 30 32 32 30 32 28 30 18 23 25 28 14 13 20 23 16 19 18 21 20 24 16 23 17 23 20 22 19 20 18 19
16
18
20
22
24
25 25 22 24 20 25 13 16 17 19 18 18 20 16 15 14
18 17 15 18 18 16 11 12 10 11 12 15 18 14 12 12
15 14 13 13 15 12 10 10 5 4 8 10 12 8 8 8
13 12 11 12 13 10 9 8 3 2 5 7 8 6 6 8
12 10 10 11 12 9 9 5 2 2 3 6 7 4 4 6
16
18
20
22
24
75 95 94 92 90 95 95 90 70 90 90 90 85 95 95 95
T T T 95 95 85 98 T 90 T T T T T T T
T T T T T T T T T T T T T T T T
T T T T T T T T T T T T T T T T
T T T T T T T T T T T T T T T T
Relatív páratartalom %
T: telített (100%-os) páratartalom
60
12 14 órakor 40 60 80 90 80 86 82 90 30 40 90 95 90 95 65 75 66 60 95 95 50 75 75 80 70 80 90 95 90 95 95 90
4.4.2. Szabadföldi provokációs kísérletek A lombozat szántóföldi rezisztenciájának vizsgálatára beállított kísérletsorozatunkban (2000-2003) a röjtökmuzsaji Növénykórtani Állomáson uralkodó időjárási viszonyok (elsősorban a léghőmérséklet és a csapadék) meghatározóak voltak a burgonyvész fellépésére és a fajták ellenálló képességének kifejeződésére egyaránt. A fogékonyság mértékével arányosan növekvő járványgörbe alatti terület (ADPC-értékek) kísérleti átlagai szerint 2000-ben alakultak ki a legkedvezőbb feltételek a betegség fellépésére és terjedésére (lásd: 6. és 7. táblázat, 43-44. oldal). Ebben az évben a nyári hónapok közül a július volt a leghűvösebb (havi középhőmérséklet: 18,4 °C, de a 2. dekádban csak 15 °C) és a legcsapadékosabb (havi csapadékösszeg: 107 mm), ami elősegítette a betegség gyors, járványos fellépését a fogékony fajtákon. 2001-ben a kisebb júliusi csapadékösszeg mellett a hónap utolsó és augusztus első dekádjának magas napi középhőmérséklete (22,6 °C) csak lassúbb, elhúzódó betegségkifejlődést eredményezett, amit jól érzékeltetnek a kísérletek kisebb ADPC értékei is. 2002-ben a rendkívül meleg és csapadékban szegény júliust (havi középhőmérséklet: 21,4 °C) csapadékosabb augusztus követte, ami kései (VIII. 01.) betegségfellépéssel járt. A 2003 nyarán uralkodó szélsőséges időjárás teljesen meghiúsította a szabadföldi rezisztenciavizsgálatot. Az előzetesen beöntözött növényállományban 2 alkalommal elvégzett mesterséges fertőzés sikertelensége – a tenyészidőszakban lehullott kevés csapadékon (258,9 mm) túl – döntően a nyári hónapok rendkívül magas középhőmérsékletének (21,4; 20,9; 22,8 °C), a 32 hőségnapnak (!) és a súlyos légköri aszálynak tulajdonítható (14. táblázat). Magyarországon a július-augusztusi időszakban gyakori magas léghőmérséklet, csapadékhiány és légköri aszály önmagában is megakadályozhatja a fajtakísérletekben fellépő spontán lombfertőzések nyomán végzett rezisztenciavizsgálatokat, különösen a középérésű fajtáknál. Ez az eset következett be 1994-ben, amikor a természetes és mesterséges fertőzésből (fóliasátras teszt) származó adatok lineáris regresszióanalízise a korai fajtasorban szoros pozitív korrelációt tárt fel (r=0,75), ugyanakkor a középérésű szortimentben az összefüggés már gyengének (r=0,27) bizonyult (Gergely és Förster 1995). Fogékony és rezisztens fajták évenkénti járványgörbéjének összehasonlításával megállapítottuk, hogy a kiemelkedő szántóföldi rezisztenciájú White Lady fajtára sokkal kisebb hatást gyakorolt az évjárat, mint az ilyen típusú ellenállósággal nem rendelkező, fogékony Impala fajtára. A betegség kifejlődésére kedvező évjáratban (2000) a fogékony fajta már 2 hét alatt kritikus mértékű (70%-os) lombvesztést szenvedett el. Ezzel szemben a nagyfokú szántóföldi rezisztenciát mutató White Lady 4 hét elteltével sem károsodott ilyen mértékben (17. ábra, 45. oldal). 61
A genotípusok évenkénti ADPC-rangsorának elemzése során kiderült, hogy bizonyos fajták – évjárattól függetlenül – kiegyensúlyozott viselkedést mutattak (pl.: Panda, White Lady, Százszorszép), más fajták ellenálló képességére viszont jelentős hatást gyakorolt az évjárat (pl.: Red Scarlett, Cicero, Ukama). Az évjárathatásokra érzékeny fajták között voltak olyanok, amelyek fogékonysága a betegségre hajlamosító évjáratban jobban megnyilvánult, mint más években. Ezeknek a fajtáknak a tényleges fogékonysága kisebb fertőzési nyomású években nem fejeződött ki, azaz „rejtve maradt” (pl. Red Scarlett). Néhány fajtánál (pl. Cleopatra, Ukama) ezzel ellentétes viselkedést tapasztaltunk: ezek járványos években a valódi fogékonyságukhoz képest jobban szerepeltek, viszont mérsékelt fertőzési nyomás mellett is kifejeződött fogékonyságuk (6. és 7. táblázat, 43-44. oldal).
62
Év
66,6 (+40)
73 17,2 37,2 (+60) 76 17,2
CS RP KH CS RP KH 79
71,6
21,4
75
76
74
5,4
19,4
69
20 (+40)
21,6
71
14,0 (+20)
19,8
66
73,2 n.a.
20,9
I.
72
29,4
20,9
74
12,2 n.a.
21,7
77
48,4 n.a.
20,5
79
31,0 n.a.
15,0
II.
VII.
77
34,0
22,2
72
24 (+20)
20,9
75
24,6 n.a.
22,6
73
2,8 n.a.
19,4
III.
74
70,8
20,9
72
56,2 (+60)
21,4
74
87,0 (+20)
20,3
73
107,0 n.a.
18,4
átlag*
66
4,2
23,3
86
34,4 n.a.
19,6
68
7,8 n.a.
21,6
62
0,0 n.a.
24,0
II.
VIII.
65
20,4
21,4
83
3,4 n.a.
20,0
68
2,0 n.a.
16,7
59
4,0 n.a.
22,1
III.
66
25,6
22,8
85
83,8 (+20)
20,0
68
21,0 n.a.
20,3
65
18,0 n.a.
21,3
átlag*
átlag*: a csapadék esetében összeg n.a. : nincs adat
67
1,0
23,9
85
46,0 (+20)
20,4
68
11,2 n.a.
22,6
73
14,0 n.a.
19,9
I.
Hónap/dekád
KH: napi középhőmérséklet [˚C] CS: csapadék [mm], a zárójelben közölt értékek az öntözésre vonatkoznak. RP: relatív páratartalom [%]
78
19,9
11,8 (+40)
KH
RP
42,4 (+40)
16,2
RP
61,6
16,6
62
CS
CS
18 n.a.
19 (+20) 59
19,7
17,1
KH
VI.
V.
Mért elem
n.a.
29,3
n.a.
n.a.
77,3 n.a.
n.a.
88
130,6 n.a.
12,4
80
95,4 n.a.
14,9
IX.
257,4 (+20)
Σ
258,9
321,1 (+180)
292,8 (+100)
A tenyészidőszak fontosabb meteorológiai adatai, 2000-2003 (OMMI Növénykórtani Állomás, Röjtökmuzsaj)
14. táblázat
2000
2001
2002
2003
4.4.3. A gumók rezisztenciavizsgálata fajtakísérletekben, természetes fertőzés nyomán A burgonyafajták kisparcellás teljesítménykísérleteiben a legutóbbi 10 évből mindössze 3 évben (1996, 1998 és 1999) fordult elő értékelhető mértékű természetes fitoftórafertőzés a gumókon. Ezekben az évjáratokban a fajtakísérletek átlagos fertőzöttsége elsősorban az augusztus-szeptember havi (>160mm) és a teljes tenyészidőszakban lehullott összes csapadékmennyiséggel (>400mm) állt összefüggésben (15. táblázat). A tenyészidőszak csapadékviszonyai tehát alapvetően meghatározták a természetes gumófertőzésekre alapozott rezisztenciavizsgálatok alkalmazhatóságát. A gumóminták 2 hónapos tárolását követő növénykórtani vizsgálatok tapasztalatai szerint a Magyarországon gyakori, csapadékban szegény, meleg évjáratokban még az öntözött fajtakísérletekben is csak sporadikusan fordul elő fitoftórás szárazkorhadás. Ezekben az években a fuzáriumos (Fusarium spp.) és kisebb mértékben az alternáriás (Alternaria solani) gumókorhadás előfordulása a jellemző. A tenyészidőszak egészének, illetve végének (VIII.-IX. hónap) csapadékmennyisége és a gumók természetes fitoftórafertőzöttsége között gyenge-közepes összefüggést mutattunk ki (r=0,4 illetve r=0,33, P=5%). 15. táblázat
A tenyészidőszak csapadékmennyisége és a fitoftórás gumófertőzöttség mértéke fajtakísérletekben (Röjtökmuzsaj)
1992
Csapadék, mm VIII.-IX. IX. hónapokban 233,1 72,6 59,6
1993
298,3
113,1
55,9
0,0
1996
400,8
191,3
123,3
17,1
1997
384,0
64,6
45,0
0,0
1998
483,0
239,2
162,2
8,1
1999
429,2
169,0,
51,6
7,5
2000
257,4
113,4
95,4
0,0
2001
292,8
151,6
130,6
0,0
2002
321,1
161,1
77,3
1,1
2003
258,9
54,9
29,3
0,0
Év
V.-IX.
64
Fitoftórás gumófertőzöttség kísérleti átlaga (db%) 0,0
4.5. Államilag elismert burgonyafajták fitoftórarezisztenciájának jellemzése A vizsgálatainkban szerepelt államilag elismert fajták burgonyavésszel szembeni nem rassz-specifikus (horizontális) rezisztenciáját mutatja be a 16. táblázat. A 34 államilag elismert burgonyafajta közül 3 fajtánál (White Lady, Panda, Raja) állapítottunk meg nagyfokú horizontális ellenállóságot, amely mindkét növényi testtájon kifejeződött (rezisztens és mérsékelten rezisztens genotípusok). A magyar nemesítésű White Lady és a német Panda fajta középkésői érésű, a holland származású Raja középkorai. Néhány további fajtánál is kielégítő (közepes vagy azt meghaladó) mértékű horizontális rezisztenciát mértünk a lombon és a gumón egyaránt (pl. Santé, Solara, Vineta). Az utóbbiak közül a Vineta az egyetlen korai érésű fajta. Ezzel szemben a fajtasorban 11 olyan genotípus található, amelyeknek mind a lombozatán, mind a gumóján közepesnél nagyobb vagy kifejezetten nagymértékű fogékonyságot állapítottunk meg. Közülük is a Lady Rosetta, a Romina, az Aladin és az Amorosa fajták bizonyultak a legfogékonyabbaknak. A különböző növényi testtájak fogékonysági osztályainak kísérleti átlagai alapján a lombozat fogékonysága (3,9) csaknem egy minősítési osztállyal meghaladta a gumókét (3,0). A köztermesztésbe vonható, államilag elismert burgonyafajták komplex, mindkét növényi testtájra kiterjedő horizontális fitoftórarezisztenciájáról először közöltünk mennyiségileg meghatározott és nem becsült adatokat Magyarországon. A betegséggel szembeni rezisztenciára nemesítésben a horizontális rezisztenciaformák előtérbe kerülésével olyan fajták előállítása kívánatos, amelyek a lombozaton és a gumón is legalább közepes ellenállóságot mutatnak.
65
16. táblázat
Államilag elismert burgonyafajták nem rassz-specifikus (horizontális) rezisztenciája a burgonyavésszel szemben
Fajta Désirée Cleopatra Kondor Frisia Asterix Raja Santé Ukama Latona Kuroda Oscar Lady Rosetta Victoria Amorosa Adora Romina Sinora Agata Cicero Dura Aladin Kánkán Százszorszép White Lady Góliát Hópehely Agria Rosara Impala Karlena Solara Panda Vineta Fasan átlag
ÁE
a
1972 1987 1987 1995 1995 1995 1996 1997 1997 1997 1998 1998 2000 2000 2000 2000 2002 2002 2002 2002 2002 1991 1992 1994 1995 1997 1992 1995 1996 1997 1997 1997 2000 2002 -
Származás
Tenyészidő
NL NL NL NL NL NL NL NL NL NL NL NL NL NL NL NL NL NL NL NL NL HU HU HU HU HU DE DE DE DE DE DE DE DE -
középkésői korai középkésői középkorai középkésői középkorai középkésői korai korai középkésői középkorai középkésői korai korai igen korai középkorai korai korai középkorai késői késői középkésői középkorai középkésői középkorai középkorai középkésői korai igen korai korai középkorai középkésői korai középkésői -
Fogékonysági osztály lombozaton
c
3 4 3 5 4 2 3 5 4 4 4 5 4 5 5 5 5 5 3 4 5 4 4 1 5 3 3 4 5 4 3 2 3 4 3,9
a : állami elismerés éve b : 1 = rezisztens 2 = mérsékelten rezisztens 3 = közepesen fogékony 4 = közepesnél fogékonyabb 5 = nagyon fogékony c : A járványgörbe alatti terület (ADPC) meghatározásával, Shaner és Finney (1977) nyomán d : Egészgumós mesterséges fertőzés alapján, Sato (1995) módszerével
66
b
gumón 3 3-4 2 3 3 2 2 4 2 3 4 5 2-3 5 2 5 3 3 2 3 5 3 3 2 4 3 2 2-3 3-4 4 2 2 2 3-4 3,0
d
5. MEGVITATÁS 5.1. Burgonyafajták fitoftóra-ellenállóságának vizsgálata fajta- és provokációs kísérletekben 5.1.1. A lombozat rezisztenciavizsgálati módszereinek összehasonlító elemzése A burgonyagenotípusok lombjának a Phytophthora infestansszal szembeni rezisztenciavizsgálatára különböző szabadföldi-, laboratóriumiés üvegházi vizsgálati módszerek használatosak. Ezek közül a leválasztott levelek illetve levélkék, a levélkorongok vagy az egész növények mesterséges fertőzése a legáltalánosabb. Saját vizsgálatainkban a lombozat nem rassz-specifikus (horizontális) fitoftórarezisztenciájának meghatározására egész növények rasszkeverékkel való mesterséges fertőzését alkalmaztuk, fóliasátras és szabadföldi provokációs kísérletekben (Gergely 1999, 2000, 2001, 2004). Dorrance és Inglis (1997) a laboratóriumi eljárásokat (leválasztott levélke- és levélkorongteszt) kevésbé megbízhatónak találta a horizontális ellenállóság vizsgálatára, mint az egész növények mesterséges fertőzését üvegházban. A fóliasátras rezisztenciavizsgálattal a burgonyafajták fitoftórafertőzéssel szembeni főbb viselkedési típusai megfelelően elkülöníthetők, annak ellenére, hogy a módszer elsősorban minőségi megkülönböztetésre (fogékony-rezisztens) alkalmas. Az átmeneti (közepesen fogékony) genotípusok meghatározását nehezíti, hogy a kórfolyamat számára a fóliasátorban kialakuló optimális környezeti feltételek (hőmérséklet, szabad víz, relatív páratartalom) túlfertőzéshez vezethetnek. A genotípusok ellenállósága elsősorban a léziók növekedési ütemének, illetve kiterjedésének csökkenésében nyilvánult meg, mérsékeltebb sporulációt csak a legellenállóbb változatoknál regisztráltunk. Colon és munkatársai (1995) hasonlóképpen a léziók számának és növekedési ütemének csökkenését nevezték meg a horizontális típusú fitoftóra-rezisztencia legfontosabb összetevőiként. Hazai és külföldi burgonyafajták egymástól távoli évjáratokból származó lombfertőzöttségi értékeinek összehasonlításával megállapítottuk, hogy néhány fajta (pl. Désirée, Kondor, Agria) megőrizte közepes mértékű horizontális rezisztenciáját a teljes, 12 évre kiterjedő vizsgálati időszakban, ami az ilyen típusú rezisztencia tartósságát igazolja (Gergely és mtsai 2003). A holland származású Désirée fajta (évtizedek óta a középérésű fajtacsoport standardja) szántóföldi rezisztenciájának tartósságára jellemző, hogy az 1969-72. évi fajtakísérletekben is közepes ellenállóságot mutatott (10 kísérleti helyen, természetes fertőzés nyomán), miközben a 190 fajtajelölt illetve külföldi fajta többsége fogékonynak bizonyult (Förster és Hinfner 1972).
67
Colon és munkatársai (1995) Hollandiában 22 régebbi nemesítésű (1900 és 1954 között termesztésbe vont), vertikális rezisztenciagént (R-gént) nem hordozó burgonyafajta lombjának ellenállóságát vizsgálták a P. infestans egy komplex rasszával szemben, szántóföldi kísérletekben. A fajták ADPCértékekkel kifejezett szántóföldi rezisztenciája szoros összefüggést mutatott a leíró fajtalistában korábban közölt rezisztenciabesorolásukkal, amiből az ellenállóság tartósságára következtettek. Zarzycka és munkatársai (2000) 14 rezisztensnek ismert lengyel burgonyafajta szántóföldi ellenállóságát vizsgálták a helyi összetett virulenciájú fitoftórapopulációval szemben két éven át, 4 termőhelyen. A fajták fogékonysági rangsora a vizsgálati időszakban hasonló maradt és megfelelt az addig ismert rezisztenciaviszonyoknak, ami az ellenállóság stabilitását bizonyította. Mivel a horizontális típusú szántóföldi ellenállóság mennyiségi jellegű tulajdonság, szükség volt egy olyan szabadföldi provokációs kísérletsorozat beállítására is, amellyel pontosabban meghatározható a fajták termesztés során megnyilvánuló rezisztenciaszintje a lombozaton. A szabadföldi provokációs vizsgálatokban a lombfertőzöttség többszöri értékelésével és a járványgörbe alatti terület (ADPC) kiszámításával mennyiségileg határoztuk meg a szántóföldi ellenállóság mértékét. A 3 éves kísérletben a legnagyobb szántóföldi rezisztenciát mutató (R-géneket is hordozó) White Lady fajtánál a léziónövekedés mérsékeltebb üteme mellett a betegségtüneteknek a legfogékonyabb fajtákhoz viszonyított 10-14 nappal későbbi megjelenése is fontos rezisztenciatényezőnek bizonyult. Flores-Gutierrez és Cadena-Hinojosa (1996) hasonló megfigyelésekről számoltak be a mexikói Toluca-völgyből, ahol 10 helyi burgonyafajta horizontális rezisztenciájának vizsgálata során a betegség fellépésének 3,5-10,5 napos késleltetését tapasztalták az R-géneket is hordozó fajtákon. Turkensteen (1989) ugyancsak az R-génes kölcsönhatások járványkésleltető hatására hívja fel a figyelmet. Vizsgálataink szerint a szántóföldi provokációs kísérlettel legalább három egymást követő év ADPC-értékeinek átlaga alapján megbízhatóan értékelhető a burgonyafajták fitoftórafertőzéssel szembeni szántóföldi rezisztenciája. Ojiambo és munkatársai (2000) a Nemzetközi Burgonyakutató Központból (CIP, Peru) származó burgonyagenotípusok szántóföldi rezisztenciájának meghatározására ugyancsak az ADPC-módszert találták a legalkalmasabbnak a különböző fertőzöttségértékelési módok közül. Fry (1978) szintén az ADPC-módszert ítélte a legmegbízhatóbbnak a szántóföldi rezisztencia mérésére. Az általunk vizsgált genotípusoknak a kétféle vizsgálati módszerrel (fóliasátras és szabadföldi teszt) megállapított fogékonysági besorolása között szoros pozitív korrelációt mutattunk ki (r=0,80). Ennek alapján kimondható, hogy a fajtaminősítés céljára a fóliasátras provokációs kísérlet megfelelő vizsgálati módszernek tekinthető, mivel használatával meghatározható egy adott fajtajelölt burgonyavésszel szembeni viselkedési típusa, valamint az összehasonlító (standard) fajtákhoz viszonyított fogékonysága. 68
A köztermesztésbe vonható, államilag elismert fajták rezisztenciavizsgálatára ugyanakkor a szabadföldi provokációs kísérlet alkalmasabb, mert használatával választ kaphatunk arra a kérdésre is, hogy a termesztendő fajtánál a szántóföldi rezisztencia milyen fokára számíthatunk. Amíg tehát az egyik módszer csak a fajtaminősítés igényeit elégíti ki, addig a másikkal egy adott fajtának a szántóföldi termesztés során várható magatartása is előre jelezhető. Az érési csoportba tartozás (tenyészidő) és a lombozat szántóföldi rezisztenciájának kapcsoltságát jelzi, hogy a szabadföldi rezisztenciavizsgálatainkban a legellenállóbb 10 fajta közül 6 középkésői érésű volt. Rezisztens (1) és mérsékelten rezisztens (2) növénykórtani minősítést egyetlen korai fajta sem kapott és a közepesen fogékony (3) minősítésűek között is csak egy korai érésű fajta (Vineta) fordult elő. Számos irodalmi adat utal a késői érés és a lombozat szántóföldi rezisztenciája közötti összefüggésre (Beukema és van der Zaag 1990, Colon és mtsai 1995, Oberhagemann és mtsai 1999). 5.1.2. A gumók rezisztenciavizsgálati módszereinek összehasonlító elemzése A burgonyagumók fitoftóra-ellenállóságának megítéléséhez – a lombozatéhoz hasonlóan – sokféle vizsgálati módszer használatos a szabadföldi természetes fertőzéstől a különböző laboratóriumi inokulációs technikákig (gumószeletek, gumókorongok és egész gumók mesterséges fertőzése). Erdélyi (1965) egész gumók és gumószeletek mesterséges fertőzése alapján az utóbbi módszert találta pontosabbnak. Hazai rezisztenciavizsgálatokban három vizsgálati módszer (ép és sebzett egész gumók, valamint gumóhengerek mesterséges fertőzése) közül a gumóhengeres technika bizonyult a legalkalmasabbnak (Romhányi 1977). Dorrance és Inglis (1998) két laboratóriumi vizsgálati eljárás (egész gumók és gumószeletek fertőzése) és a szabadföldi természetes fertőzés eredményeinek összevetése alapján az egészgumós módszert találták a legmegbízhatóbbnak. Swiezynski és munkatársai (1991) vad fajokból származó genotípusok vizsgálata során azt tapasztalták, hogy az egész gumók mesterséges inokulációjával megállapított rezisztencia a gumószeleteken nem mindig fejeződött ki. A fenti kísérleti eredmények miatt Sato (1995) érett egész gumók laboratóriumi mesterséges fertőzésén alapuló módszerét alkalmaztuk vizsgálatainkban, amely megfelelően modellezi a gumók természetes fertőződésének folyamatát. A fajtakísérletek természetes gumófertőzöttségen alapuló rezisztenciavizsgálatai Magyarországon csak korlátozottan, kiegészítő jelleggel alkalmazhatók, mivel 10 évből átlagosan csak 2-3 évben lehet számítani értékelhető mértékű fitoftórás gumókorhadás kialakulására. A gumók természetes és mesterséges fertőzéséből származó adatok között kimutatott szoros pozitív 69
korreláció (r=0,86) alapján megalapozottnak tartjuk a digitális képfeldolgozással kiegészített egészgumós mesterséges fertőzés alkalmazását azokban az évjáratokban, amikor a fajtakísérletekben nem lép fel spontán gumófertőzés. Digitális képfeldolgozás módszerével a gumók elicitoros kezelésre bekövetkező szöveti elszíneződésében – Varns és munkatársai (1971) megfigyelésével ellentétben – jelentős különbségeket mutattunk ki a genotípusok között. Az ellentmondás valószínűleg abból ered, hogy a nevezett szerzők vizuálisan becsülték meg a hiperszenzitív reakció mértékét. Korábbi hazai vizsgálatokban, denzitometriás mérésen alapuló módszerrel ugyancsak számottevő eltéréseket észleltek az egyes fajták szöveti reakciójában (Érsek és mtsai 1989). Laboratóriumi rezisztenciavizsgálatainkban a megbetegedett szövetrészek illetve a hiperszenzitív szöveti reakciók mérésére használt digitális képfeldolgozási technika lényegesen pontosabb (mennyiségi) értékelést tett lehetővé, mint a hagyományos, bonitálásos fertőzöttségértékelési módszer. A gumók elicitorérzékenysége és burgonyavésszel szembeni horizontális rezisztenciája között kimutatott közepes negatív összefüggés (r=–0,56) azonban nem teszi lehetővé az elicitoros módszer rezisztenciavizsgálatokban való rutinszerű alkalmazását. Ugyanakkor vizsgálatainkkal megerősítettük azokat a korábbi hazai kísérleti eredményeket, amelyek szerint a burgonyagumók elicitorral szembeni szöveti érzékenysége és horizontális fitoftórarezisztenciája között fennálló fordított összefüggés csak a szélsőséges esetekre (nagyfokú rezisztencia vagy fogékonyság) érvényes (Érsek és mtsai 1989). A burgonyafajták tenyészideje és a gumók horizontális fitoftórarezisztenciája között nem találtunk összefüggést: a korai és a késői fajták között egyaránt előfordultak a gumón kielégítő ellenállóságot mutató változatok. Ezzel szemben Swiezynski és munkatársai (1993) különböző rezisztenciájú és érésidejű burgonyagenotípus vizsgálatával megállapította, hogy a gumók nagyfokú fitoftóra-ellenállóságát nehéz összekapcsolni a koraisággal. 5.1.3. A lombozat és a gumók fitoftóra-ellenállóságának összefüggése Amióta a burgonyavésszel szembeni rezisztenciára nemesítésben a tartósnak ígérkező rezisztenciaformákat részetítik előnyben, nemcsak a lombozat, hanem a gumók ellenállóságának is megnőtt a jelentősége. A korábban nemesített rassz-specifikus rezisztenciájú fajtáknál ugyanis a gumófertőzés veszélye nem állt fenn, mivel lombjukon a hiperszenzitív reakció (az akkoriban elterjedt egyszerű rasszokkal szemben) megakadályozta a sporulációt. Emiatt nem képződött olyan mennyiségű fertőző anyag (sporangium), amely a gumókra lemosódva fertőzést indukált volna. A horizontális rezisztenciájú fajták térhódításával a helyzet megváltozhat, hiszen ezek lombozatán – az ellenállóság fokától függő mértékben – a kórokozó bármely rassza sporulálhat, és ráadásul hosszabb ideig, mint a 70
lombjukat hamar elvesztő fogékony változatokon. A kisebb mennyiségben, de hosszabb időn át termelődő inokulum miatt megnő a gumófertőzések veszélye. Ezért a rezisztenciára nemesítésben arra kell törekedni, hogy az új burgonyafajták mindkét növényi testtájon (lombozat és gumók) legalább közepes rezisztenciaszintet mutassanak a burgonyavésszel szemben (Erwin és mtsai 1983, Mackay és mtsai 1992). Ennek a nemesítési célnak az elérését nehezíti, hogy az irodalmi hivatkozások jelentős része szerint a lomb és a gumók rezisztenciája egymástól függetlenül öröklődik (Arora és mtsai 1985, Stewart és mtsai 1992, Rasmussen és mtsai 1998, Collins és mtsai 1999). Saját korábbi vizsgálataink ugyancsak azt erősítették meg, hogy az eltérő növényi testtájak ellenállósága viszonylagos függetlenséget mutat (Gergely 1999, 2000). Ezzel szemben Piotrowski (1975) arra a megállapításra jutott, hogy a gumók és a lombozat rezisztenciájának együttes előfordulása gyakoribb, mint ennek az ellenkezője. Érsek és Bakonyi (1997) szerint az ellentmondások visszavezethetők az eltérő növényi részek genetikai különbségére, de azok feltehetően inkább a nem standardizált értékelési módoknak tulajdoníthatók. Utóbbi szerzők megállapítását látszanak igazolni azok az eredményeink, amelyek a rezisztenciavizsgálati módszerek fejlesztése nyomán születtek. A 2000-2003 között elvégzett vizsgálatainkban ugyanis a 34 államilag elismert burgonyafajta lombozatán és gumóján mért szántóföldi rezisztencia foka között közepes erősségű összefüggést állapítottunk meg (r=0,65), amit az egységesebb és egzaktabb vizsgálati módszereknek tulajdonítunk (ADPC-módszer, digitális képfeldolgozással kiegészített egészgumós fertőzési technika). A közepes erősségű kapcsolat miatt változatlanul indokoltnak tartjuk a rezisztenciavizsgálatok mindkét testtájra való kiterjesztését. Meggyőződésünk szerint a mennyiségi tulajdonságként viselkedő, horizontális típusú rezisztenciaformák pontosabb méréséhez és az eredmények összehasonlíthatóságához elengedhetetlen a vizsgálati módszerek egységesítése. 5.2. Környezeti tényezők hatása a burgonyavésszel szembeni ellenálló képességre Az abiotikus és biotikus környezeti tényezők nagyobb hatást gyakorolnak a mennyiségi jellegű (poligénes) rezisztenciaformákra, mint a monovagy oligogénes, rassz-specifikus ellenállóságra (Shaner és Finney 1977, Beukema és van der Zaag 1990). Saját megfigyeléseink alapján bizonyos fajták (pl. Cleopatra, Dura, Agria, Santé) lombja a fóliasátras provokációs kísérletekben nagyobb fogékonyságot mutatott, mint a szabadföldi rezisztenciavizsgálatokban. A fogékonyság növekedését egyaránt kiválthatta az őszi időszakra jellemző rövidebb megvilágítás és/vagy a betegség kifejlődésére optimális környezeti feltételek (léghőmérséklet, relatív páratartalom, szabad víz) hosszantartó érvényesülése. Umaerus (1959) a hosszúnappalos körülmények között nagyfokú szántóföldi rezisztenciát mutató (S. tuberosum eredetű) 71
fajtáknál (Alpha és Sebago) a rövid fotoperiódusú kezelésekben a fogékonyság növekedését tapasztalta. A jelenséget a levelek csökkent peroxidázaktivitásának tulajdonította, mivel az üvegházban nevelt növényeken következetesen kisebb enzimaktivitást mért, mint a szántóföldről származó növénymintákban. A Skót Növénytermesztési Kutatóintézetben (SCRI) szabályozott környezeti feltételek mellett vizsgálták a hőmérséklet és a megvilágítás hatását néhány burgonyafajta lombozatának burgonyavésszel szembeni szántóföldi rezisztenciájára. A Teena fajta levelei 10°C-on rezisztensnek bizonyultak, azonban az ellenállóság 20°C-on már sokkal kevésbé fejeződött ki. Egy másik fajta (Brodick) 20 órás fotoperiódus mellett nevelve nagyfokú rezisztenciát mutatott, ezzel szemben 10 órás napi megvilágítás hatására jelentősen megnőtt a fogékonysága (Harrison és mtsai 1994). A sporangiumképződésre kifejezetten kedvező mikroklíma kialakulásával magyarázható, hogy a fóliasátras tesztekben a sporuláció intenzitásában – a legellenállóbb fajták kivételével – nem észleltünk különbséget a genotípusok között. A léziónövekedés üteme azonban a fóliasátorban lényegesen nagyobb volt, mint a szabadföldi provokációs kísérletekben: a fogékony fajtákon 12-14 nap alatt 80-90%-os lombvesztés következett be, ezzel szemben az ellenálló fajták lombfelülete csak 3-30%-ban betegedett meg. Colon és munkatársai (1995) szerint a szántóföldi rezisztencia mérésére szolgáló szabadföldi kísérleteikben a mérsékelt léziónövekedés bizonyult a legfontosabb rezitenciatényezőnek. Szabadföldi provokációs vizsgálataink (2000-2003) egyértelműen igazolták, hogy a fajták szántóföldi ellenállóságának megállapítása még öntözéses kísérletekben is nehézségekbe ütközik a nyári hónapokban gyakori magas napi középhőmérséklet, csapadékhiány és súlyos légköri aszály miatt. A burgonyagenotípusok évenkénti ADPC-rangsorának elemzéséből kiderült, hogy bizonyos fajták (pl. a magyar nemesítésű White Lady) – évjárattól függetlenül – kiegyensúlyozott viselkedést mutattak, más fajták szántóföldi rezisztenciájára viszont nagy hatást gyakorolt az évjárat (pl. Red Scarlett, Romina, Cicero). Az Egyesült Államokban burgonyaklónok és kereskedelmi fajták szántóföldi rezisztenciájának fenotípusos stabilitását vizsgálták a burgonyavésszel szemben 8 kísérleti helyen, és azt tapasztalták, hogy miközben a klónok egy részének ADPC-értékekkel kifejezett fogékonysági rangsora alig változott, addig az Elba fajta viselkedését a vizsgálati hely és az évjárat erősen befolyásolta (Haynes és mtsai 1998). Vizsgálataink megerősítették, hogy a jelentős évjárathatások miatt a burgonyafajták szántóföldi rezisztenciájának meghatározását legalább három egymást követő év ADPC-értékeinek átlagára kell alapozni. Darsow és munkatársai (1988) szerint a nem rassz-specifikus fitoftóra-ellenállóságra ható környezeti tényezők nagy száma miatt megbízható rezisztenciavizsgálati eredményeket csak többéves kísérletsorozatból kaphatunk. Egyes irodalmi hivatkozások (Hossain és mtsai 1998, Li és mtsai 1999) szerint az előzetes vírusfertőzések (PVY, PVX) csökkenthetik a fajták fitoftórás 72
megbetegedésének súlyosságát. A betegségek közötti kölcsönhatások csökkentése céljából szabadföldi provokációs kísérleteinkben gyakorlatilag vírusmentes, elit fokozatú vetőgumót használtunk és belső fertőzési forrásul a vírusellenálló Százszorszép fajtát alkalmaztuk. 5.3. Az államilag elimert burgonyafajták rezisztenciaszintjének értékelése és szerepük az integrált és ökológiai termesztésben A burgonyavésszel szembeni genetikai védelemben a döntően Solanum demissum bázison előállított rassz-specifikus (vertikális) rezisztenciájú fajták nem bizonyultak hosszú életűnek, mert a virulenciájában egyre változatosabb kórokozó nyilvánvalóvá tette az ilyen típusú ellenálló képesség sebezhetőségét (Zarzycka és Sobkowiak 1997a, Schepers 1998, Gergely és mtsai 2003). Az állami fajtaelismerést szolgáló, több mint 10 éve folytatott rezisztenciavizsgálataink ugyanakkor azt bizonyították, hogy a vertikális ellenállóság áttörése nem feltétlenül és nem minden fajtánál jár együtt a fogékonyság lényeges növekedésével. Az 1990-es évek végéig hiperszenzitív reakcióval (HR) válaszoló fajták lombján 2000-től korlátozott kiterjedésű sporuláló léziókat észleltünk, de a megbetegedés mértéke – különösen két genotípusnál (White Lady, Raja) – lényegesen kisebb volt, mint a fogékony fajtáké (Gergely és mtsai 2003). Mindenesetre az utóbbi néhány évben nyilvánvalóvá vált, hogy azok a jelentős változások, amelyek a P. infestans populációiban világszerte bekövetkeztek (összetett virulencia, A2 párosodási típus elterjedése, metalaxilrezisztencia) hazánkat sem kerülték el (Bakonyi és Érsek 1997, Bakonyi és mtsai 1998, Bohár és mtsai 1999). A betegséggel szembeni viselkedésükben megváltozott fajtákon a szabadföldi provokációs kísérleteinkben (2000-2002) különböző szintű horizontális típusú szántóföldi rezisztenciát igazoltunk (Gergely 2004). Közülük a hazai nemesítésű White Lady mutatta a legnagyobb szántóföldi ellenállóságot, amit annak tulajdonítunk, hogy az interspecifikus hibridizációból származó fajta az R-géneken kívül horizontális rezisztenciagéneket is örökölt a pedigréjében szereplő Solanum demissum és Solanum stoloniferum vad fajokból. Ennek lehetőségét támasztják alá azok a vizsgálatok, melyek szerint a Solanum tuberosum ssp. andigena mellett a két utóbbi vad faj is a horizontális rezisztencia értékes génforrásának tekinthető (Darsow és mtsai 1993). A szántóföldi rezisztencia legfontosabb tényezőjének a mérsékelt léziónövekedés bizonyult, amelyhez egyes R-gént is hordozó fajtáknál a betegségtünetek későbbi megjelenését eredményező hosszabb lappangási idő is társult. Végeredményben a nagyfokú horizontális rezisztenciát mutató fajták lombozatán a léziók lassúbb növekedése, esetenként a hosszabb lappangási idő és a gyengébb sporuláció révén lényegesen kevesebb 73
sporangium termelődik, mint a fogékony változatokon. Ez nemcsak járványtani szempontból előnyös, hanem mérsékli a gumófertőzés kockázatát is. A rezisztens és mérsékelten rezisztens genotípusokon kívül a közepes szántóföldi rezisztenciájú fajták (pl. Désirée, Kondor, Santé, Hópehely) is igen értékesek termesztési és növényvédelmi szempontból egyaránt. A fogékony fajtákhoz viszonyítva ezek lombozatán is lassúbb a betegség kifejlődése, ami a járványtani előnyök mellett a vegyszeres védekezések szempontjából is kedvező. Ezért a Désirée fajtához képest a nagyon fogékony Impala fajtán akár 10-15 nappal korábban következhet be a terméscsökkenés szempontjából kritikus mértékű, 70%-os lombvesztés. Cox és Large (1960) szerint ugyanis a termésveszteség elsősorban annak függvénye, hogy az ilyen mérvű lombpusztulás milyen korán következik be egy bizonyos fajtánál. A közepes rezisztenciaszintű fajták vegyszeres védelmének járványtani jelentőségére mutat rá az a vizsgálat, amely szerint az átmeneti típusok (pl. Désirée, Record) lombjában képződött a legtöbb oospóra, és ezek a kitartó spóraalakok a talajban áttelelve elsődleges fertőzési forrássá válhatnak (Hanson és Shattock 1998). Mivel a vizsgálatainkban szerepelt államilag elismert fajták mintegy 70%-ának fogékony a lombozata a kórokozó iránt, ezek csak szakszerű agrotechnikai- és vegyszeres védekezéssel termelhetők biztonságosan. Nem minden tanulság nélküli, hogy burgonyatermesztésünk kedvezőtlen növényegészségügyi helyzete 30 év elteltével alig változott. 1972-ben a termőterület 70%-án a vírusbetegségekre (PLRV, PVY és komplexei) és a burgonyavészre fogékony hazai Gülbaba és Kisvárdai rózsa fajtákat termeltük (Förster és Hinfner 1972). Napjainkban a három vezető holland fajta (Cleopatra, Désirée, Kondor) – kb. 65%-os területi részesedéssel – ugyanolyan vírusfogékonyak mint a régi magyar fajták, és a Cleopatra fitoftórafogékonyságával szemben csak a másik két fajta közepes szintű szántóföldi rezisztenciája jelent némi előrehaladást (Gergely és mtsai 2002). Az utóbbi évtizedekben világszerte megnőtt az igény olyan betegségellenálló növényfajták (köztük fitoftórarezisztens burgonyák) iránt, amelyek integrált termesztésbe vonva hozzájárulhatnak a környezet peszticidterhelésének csökkentéséhez (Fry és Shtienberg 1990, Grunwald és mtsai 2000). Vizsgálataink alapján a Nemzeti Fajtalistára került burgonyafajtaválasztékból a White Lady, a Panda és a Raja tűnt ki a mindkét növényi testtájon kifejeződő nagyfokú szántóföldi rezisztenciájával. Közülük is kiemelkedik a hazai nemesítésű White Lady fajta, amely az egyesült királyságbeli elismerést követően felkerült az EU Közös Fajtalistájára és többszörös betegségellenállósága (vírusok, fitoftóra, varasodás) révén ökológiai termesztésre ajánlják (Lönhárd és mtsai 2003). A Skóciában folytatott intenzív nemesítői munka is több fitoftórarezisztens burgonyafajtát eredményezett (Torridon, Brodick, Stirling), amelyeket már az ökológiai termesztésben hasznosítanak (Mackay és mtsai 1992). Clayton és Shattock (1995) szerint a nagyfokú 74
szántóföldi rezisztenciát mutató burgonyafajták használatával 20-80%-kal csökkenteni lehet a burgonyavész elleni védekezések számát a fogékony fajtákhoz képest. Úgy tűnik, hogy a korábban felfedezett rezisztenciaforrások (S. demissum, S. stoloniferum) kizárólagos használatával már nem érhető el számottevő genetikai haladás a rezisztenciára nemesítésben. Ezért további vad fajokat (pl. S. bulbocastanum, S. berthaultii, S. verrucosum) kell bevonni a nemesítési programokba a burgonyavésszel szembeni horizontális ellenállóság fokozása céljából (Soest és mtsai 1984). Hazai nemesítési tapasztalatok alapján a S. hougasii (syn. S. spectabile) vad faj szintén értékes rezisztenciaforrásnak tekinthető (Lönhárd és mtsai 2003). A hazai rezisztenciára nemesítés újabb jelentős eredményeként könyvelhető el annak a fitoftórarezisztens burgonyafajtának a sikeres szereplése angliai provokációs kísérletekben, amelyet a néhai Sárvári István fia által fémjelzett Sarpo társaság állított elő (Anonym 2001).
75
6. ÖSSZEFOGLALÁS A burgonyafajták állami elismerésének egyik legfontosabb feltétele – a termőképességen és a minőségen kívül – a betegség-ellenállóság. Ezen belül Magyarországon a vírusbetegségekkel (PLRV, PVY) és a burgonyavésszel (Phytophthora infestans) szembeni viselkedés a meghatározó. Mivel a burgonyavész a legutóbbi évtizedben világszerte súlyos járványokat okozott, szükségessé vált egy olyan rezisztenciavizsgálati módszertan kidolgozása, amellyel megbízhatóan értékelhető a burgonyagenotípusok fitoftóra-ellenállósága. Vizsgálataink legfontosabb célkitűzései a következők voltak: 1. Burgonyafajták és -fajtajelöltek burgonyavésszel szembeni horizontális rezisztenciájának mérésére alkalmas provokációs vizsgálati módszerek kidolgozása és/vagy adaptálása. 2. A lombozat rezisztenciavizsgálati módszereinek összehasonlító elemzése. 3. A gumók rezisztenciavizsgálati módszereinek összehasonlító emezése. 4. A lomb és a gumók rezisztenciája közötti összefüggés vizsgálata. 5. A burgonyavésszel szembeni horizontális rezisztencia tartósságának vizsgálata. 6. Egyes környezeti tényezők hatásának vizsgálata a fajták ellenálló képességére. 7. Államilag elismert burgonyafajták horizontális fitoftórarezisztenciájának jellemzése mindkét növényi testtájon. A genotípusok lombozatának ellenállóságát fóliasátras és szabadföldi provokációs kísérletekben vizsgáltuk, a gumókon kifejeződő rezisztenciát pedig a fajtakísérletekben fellépő természetes fertőzés nyomán, valamint laboratóriumi módszerekkel (egészgumós mesterséges fertőzés, elicitoros kezelés) állapítottuk meg. Az általunk kifejlesztett fóliasátras provokációs vizsgálat, amely egész növények mesterséges fertőzésén alapul, megbízhatónak és jól reprodukálhatónak bizonyult. A módszer alkalmas nagyszámú burgonya-fajtajelölt fitoftórafertőzéssel szembeni főbb viselkedési típusainak (fogékony, átmeneti, rezisztens) elkülönítésére, valamint a standard fajtákhoz viszonyított fogékonyságának elbírálására. Nagy előnye, hogy a kórfolyamatra kedvezőtlen időjárású évjáratokban (pl. 2003) is szolgáltat információkat, vagyis folyamatossá teszi az adatközlést a fajtaminősítés számára. A megbízhatósága mellett idő- és költségtakarékosnak bizonyult vizsgálat 1990 óta szerves részét képezi az OMMI fajtakísérleti módszertanának. 76
Szabadföldi rezisztenciavizsgálataink belső fertőzési forrásul szolgáló fajta („spreader”) mesterséges fertőzésén és a betegség spontán terjedésén alapultak. A szántóföldi rezisztencia mértékét a lombfertőzöttség többszöri értékelésével és a járványgörbe alatti terület (ADPC) kiszámításával mennyiségileg határoztuk meg. Vizsgálataink alapján megállapítottuk, hogy legalább 3 egymást követő évjárat ADPC-értékeinek átlagával megbízhatóan értékelhető a burgonyafajták fitoftórával szembeni szántóföldi rezisztenciája. A módszer különösen alkalmas az államilag elismert fajták rezisztenciavizsgálatára, mivel használatával egy adott genotípus termelési viszonyok között várható magatartása előre jelezhető, és ezáltal a horizontális rezisztenciájú fajták vegyszeres védelme jobban tervezhető. A kétféle vizsgálati módszer alapján megállapítottuk, hogy a lombozat horizontális rezisztenciája elsősorban a léziónövekedés csökkent mértékében nyilvánult meg, amelyhez a legellenállóbb fajtáknál két további rezisztenciatényező társulhat: a mérsékeltebb sporuláció és (az R-gént vagy géneket is hordozó genotípusokban) a hosszabb lappangási idő, ami a betegségtünetek későbbi megjelenését eredményezi. Igazoltuk, hogy a vertikális rezisztencia komplex rasszok általi áttörése nem feltétlenül és nem minden fajtánál jár együtt a fogékonyság lényeges növekedésével. A hazai nemesítésű, interspecifikus hibridizációból származó White Lady fajta nagyfokú szántóföldi rezisztenciája azzal magyarázható, hogy a specifikus R-géneken kívül horizontális rezisztenciagéneket is örökölt a pedigréjében szereplő vad fajokból (S. demissum, S. stoloniferum). Hazai és külföldi burgonyafajták egymástól távoli évjáratokból származó lombfertőzöttségi értékeinek összehasonlításával bizonyítottuk a burgonyavésszel szembeni horizontális típusú rezisztencia tartósságát: a középérésű csoportból pl. a standard Désirée fajta a teljes (12 éves) vizsgálati ciklusban megőrizte közepes szántóföldi ellenállóságát. A fajtakísérletekben kialakuló természetes fertőzés csak kiegészítő jelleggel alkalmazható a gumók rezisztenciavizsgálatára, mivel 10 évből átlagosan csak 2-3 évben lehet számítani értékelhető mértékű fitoftórás gumófertőzésre. Digitális képfeldolgozáson alapuló fertőzöttségértékeléssel mennyiségileg határoztuk meg a gumók horizontális fitoftórarezisztenciáját, szemben a hagyományos, bonitálásos fogékonyságelbírálással. A gumók természetes és mesterséges fertőzéséből (egészgumós inokuláció) származó adatok között szoros pozitív összefüggést igazoltunk (r=0,86). Ennek alapján megalapozottnak tartjuk a digitális képfeldolgozással kiegészített inokulációs módszer alkalmazását a rutinszerű rezisztenciavizsgálatokban. Különböző horizontális rezisztenciájú fajták gumókorongjainak elicitoros kezelésével és digitális képfeldolgozáson alapuló értékelésével jelentős különbségeket mutattunk ki a szöveti hiperszenzitív reakció mértékében. 77
A gumók elicitorérzékenysége és horizontális fitoftórarezisztenciája között feltárt közepes negatív korreláció (r=–0,56) azonban nem teszi lehetővé az elicitoros módszer rezisztenciavizsgálatokban való felhasználását. A burgonyafajták tenyészideje és a gumók fitoftóra-ellenállósága között nem találtunk összefüggést: a korai és a középkésői éréscsoportban egyaránt előfordultak a gumón kielégítő rezisztenciát mutató genotípusok. Számos irodalmi hivatkozással és saját korábbi vizsgálati eredményeinkkel ellentétben a 34 államilag elismert burgonyafajta lombozatán és gumóján mért horizontális rezisztencia között közepes összefüggést mutattunk ki (r=0,65), amit a legutóbbi időszakban egységesített vizsgálati eljárásoknak tulajdonítunk (ADPC-módszer, egészgumós inokulációs technika, digitális képfeldolgozáson alapuló értékeléssel). Mindenesetre ez az összefüggés nem elég szoros ahhoz, ami indokolná a gumók rezisztenciavizsgálatának elhagyását a növénykórtani értékelésből. Meggyőződésünk szerint a mennyiségi tulajdonságként viselkedő horizontális rezisztenciaformák pontosabb méréséhez és az eredmények összehasonlíthatóságához elengedhetetlen a vizsgálati módszerek egységesítése. A gumók 5 éves rezisztenciavizsgálati eredményeinek felhasználásával 34 államilag elismert burgonyafajta növénykórtani jellemzését tettük teljesebbé a mindkét testtájon kifejeződő horizontális fitoftórarezisztencia meghatározásával. A Nemzeti Fajtalistára került genotípusok közül néhánynak (White Lady, Panda, Raja) mind a lombozatán, mind a gumóján nagyfokú szántóföldi rezisztenciát mutattunk ki. A hazai nemesítésű White Lady fajtát többszörös betegség-ellenállósága (vírusok, fitoftóra, közönséges varasodás) és fonálféregrezisztenciája (Globodera rostockiensis, Ro1) alkalmassá teszi arra, hogy az integrált és/vagy az ökológiai termesztés biológiai alapjaként hasznosuljon, hozzájárulva a környezet peszticidterhelésének csökkentéséhez. Vizsgálatainkban a fajtajelöltek és az államilag elismert fajták mintegy 70%-a fogékonynak bizonyult a burgonyavészre. Közülük a mindkét testtájon nagymértékű fogékonyságot mutató fajták (pl. Lady Rosetta, Romina, Aladin, Amorosa) termesztésekor különös gondot kell fordítani az agrotechnikai és a vegyszeres növényvédelemre. A rezisztens és mérsékelten rezisztens fajták mellett a közepes szántóföldi rezisztenciájú fajták (pl. Désirée, Kondor, Santé, Hópehely) is értékesnek tekinthetők termesztési és növényvédelmi szempontból egyaránt. Mivel ezeken a fajtákon is mérsékeltebb a betegség kifejlődése, a legfogékonyabb fajtákhoz viszonyítva több nappal később következhet be a terméscsökkenés szempontjából kritikus, 70 %-os lombvesztésük. Egyes környezeti tényezőknek a fajták fitoftóra-ellenállóságára kifejtett hatását vizsgálva megállapítottuk, hogy a fóliasátras provokációs kísérletekben a kórfolyamat számára optimális környezeti feltételek (léghőmérséklet, relatív páratartalom, szabad víz) és/vagy a rövidebb megvilágítási idő néhány fajtánál a fogékonyság növekedéséhez vezetett. 78
A 3 éves szabadföldi rezisztenciavizsgálatban az évenkénti ADPCrangsorok összehasonlításával igazoltuk, hogy bizonyos fajták (pl. White Lady, Panda, Raja) szántóföldi rezisztenciája évjárattól függetlenül, változó környezeti feltételek között is következetesen megnyilvánult, ezzel szemben néhány fajta érzékenyen reagált az évjárathatásokra (pl. Red Scarlett, Cicero, Ukama). Az időjárási tényezők közül a tenyészidőszakban lehullott összes csapadék (> 400 mm), valamint a tenyészidőszak végének (augusztus és szeptember) csapadékmennyisége (> 160 mm) gyakorolta a legnagyobb hatást a gumók természetes fitoftórafertőzöttségre.
79
7. ÚJ KUTATÁSI EREDMÉNYEK 1. Megbízható és jól reprodukálható rezisztenciavizsgálati módszert dolgoztam ki burgonyagenotípusok horizontális fitoftórarezisztenciájának értékelésére a lombozaton. Az egész növények mesterséges inokulációján alapuló fóliasátras provokációs vizsgálat 1990 óta részét képezi az OMMI fajtakísérleti módszertanának. 2. Szabadföldi provokációs kísérletekben (2000-2002) a lombfertőzöttség többszöri értékelésén és a járványgörbe alatti terület (ADPC) kiszámításán alapuló módszerrel megállapítottam, hogy legalább három egymást követő év ADPC-értékeinek átlagával megbízhatóan jellemezhető a burgonyafajták fitoftórával szembeni szántóföldi rezisztenciája. 3. Megállapítottam, hogy a rezisztenciavizsgálatokba bevezetett, digitális képfeldolgozáson alapuló fertőzöttségértékelési módszerrel pontosabban és megbízhatóbban mérhető a burgonyafajták gumóinak horizontális fitoftórarezisztenciája, mint a hagyományos, bonitálásos fogékonyságelbírálással. 4. A gumók elicitorérzékenysége és horizontális fitoftórarezisztenciája között közepes negatív összefüggést igazoltam (r= –0,56), ami nem teszi lehetővé az elicitoros módszer rezisztenciavizsgálatok céljára való felhasználását. 5. Államilag elismert burgonyafajták komplex, mindkét növényi testtájra kiterjedő horizontális fitoftórarezisztenciájáról először közöltem mennyiségileg meghatározott, és nem becsült adatokat Magyarországon. 6. Szabadföldi provokációs vizsgálatokban (2000-2002) az évenkénti ADPC-rangsorok alapján igazoltam, hogy bizonyos fajták (pl. White Lady, Panda, Raja) burgonyavésszel szembeni szántóföldi rezisztenciája évjárattól függetlenül, változó környezeti feltételek között is következetesen kifejeződött. Ezzel szemben több fajta (pl. Red Scarlett, Ukama, Cicero) érzékenyen reagált az évjárathatásokra.
80
NEW RESEARCH RESULTS 1. I worked out a reliable and well-reproducible method for measuring the race non-specific (horizontal) resistance of potato genotypes to late blight in the foliage. This screening technique, based on whole-plant inoculation under plastic tunnel, has been an integral part of OMMI’s methodology since 1990. 2. In field provocation trials (2000-2002), using a method based on frequent assessments of foliage infection and calculation of ADPC (Area under the Disease Progress Curve) values, I demonstrated that the field resistance of potato cultivars to late blight can be reliably characterized by the mean ADPC’s of at least three consecutive years. 3. I concluded that, by applying an evaluation method based on digital image processing, the horizontal tuber resistance of potato varieties to late blight can be more exactly and reliably measured than by traditional visual evaluations. 4. I confirmed a moderate negative correlation (r=–0.56, P=5%) between the sensitivity of tubers to elicitor treatment and their horizontal resistance to late blight. Therefore the elicitor method is not suitable for quantifying tuber blight resistance. 5. In Hungary I published the first quantified and not only estimated data on the complex horizontal resistance of registered potato cultivars to late blight expressed in both plant parts (foliage and tubers). 6. On the basis of annual ADPC rankings originating from field provocation trials (2000-2002), I demonstrated that the field resistance of certain potato cultivars (e.g. White Lady, Panda and Raja) to late blight was consistently expressed, independently of the year, even under changing environmental conditions. In contrast, several cultivars (e.g. Red Scarlett, Ukama and Cicero) showed inconsistent behaviour in the years of the study.
81
8. IRODALOMJEGYZÉK Abad, M.S., Hakimi, S.M., Kaniewski, W.K., Rommens, C.M.T., Shulaev, V., Lam, E. and Shah, D.M. (1997): Characterization of acquired resistance in lesion-mimic transgenic potato expressing bacterioopsin. Mol. Plant Microbe Interact. 10: 635-645. Anonym (2001): Purple patch hold promise of resistance. Potato Rev. 11: 8-9. Arora, R.K., Mandahar, C.L. and Nagaich, B.B. (1985): Development of late blight on different potato varieties in Simla Hills. II. Tuber infection. Ind. Phytopath. 38: 349-351. Bakonyi J. és Érsek T. (1997): A burgonyvész fenyegető jelei Magyarországon. Növényvédelem 33: 221-228. Bakonyi, J., Láday, M., Dula, T. and Érsek, T. (1998): Characterization of Phytophthora infestans isolates from Hungary. Acta Phytopath. Entom. Hung. 33: 49-54. Barabás Z. (1979): Kutatási problémák és útkeresés a rezisztencia-nemesítésben In: Bálint A. (szerk.): A búza jelene és jövője. Mezőgazdasági Kiadó, Budapest. Békési P., Birtáné Vas Zs. és Szabó T. (2000): Sclerotinia sclerotiorum: napraforgó hibridek fogékonysága testtájanként – a védelem lehetőségei. XI. Keszthelyi Növényvédelmi Fórum 2001, 7. (összefogl.) Berke J. (1994): Digitális képfeldolgozás alkalmazása mezőgazdasági kísérletek értékelésében. Kandidátusi értekezés, Keszthely. Beukema, H.P. and Zaag, D.E. van der (1990): Introduction to potato production. Pudoc, Wageningen, Netherlands. Bhattacharyya, S.K. and Singh, B.P. (1986): Durable resistance against the potato late blight in India. Ind. Phytopath. 39: 615-619. Bohár Gy., Bakonyi J., Dula Bné, Aponyiné Garamvölgyi I. és Érsek T. (1999): A Phytophthora infestans új populációi Magyarországon. Növényvédelem 35: 301-306. CIP (Nemzetközi Burgonyakutatási Központ, Lima, Peru) honlapja, (2003): www.cipotato.org/market/Brochure99/world6.htm 82
Clayton, R.C. and Shattock, R.C. (1995): Reduced fungicide inputs to control Phytophthora infestans in potato cultivars with high levels of polygenic resistance. Potato Res. 38: 399-405. Cohen, Y., Gisi, U. and Mosinger, E. (1991): Systemic resistance of potato plants against Phytophthora infestans induced by unsaturated fatty acids. Phys. Mol. Plant Pathol. 38: 255-263. Collins, A., Milbourne, D., Ramsay, L., Meyer, R., Chatot-Balandras, C., Oberhagemann, P., Jong, W. de, Gebhardt, C., Bonnel, E. and Waugh, R. (1999): QTLs for field resistance to late blight in potato are strongly correlated with maturity and vigour. Mol. Breeding 5: 387-398. Colon, L.T., Budding, D.J., Jacobs, T. (ed.) and Parlevliet, J. E. (1993): Resistance to potato late blight (Phytophthora infestans (Mont.) de Bary) in wild Solanum species. Durability of disease resistance, 1993, 312. Current Pl. Sci. Biotech. Agric. Vol. 18., Kluwer Acad. Publ., Dordrecht, Netherlands. Colon, L.T., Turkensteen, L.J., Prummel, W., Budding, D.J. and Hoogendoorn, J. (1995): Durable resistance to late blight (Phytophthora infestans) in old potato cultivars. Eur. J. Plant Path. 101: 387-397. Connolly, T., McNicol, J.W., Wastie, R.L. and Stewart, H. (1995): Evaluating between-plant interference in field trials for assessing potato genotypes for resistance to late blight. Ann. Appl. Biol. 127: 273-282. Cox, A.E. and Large, E.C. (1960): Potato blight epidemics throughout the world. U.S. Dep. Agric., Agric. Handb. 174. 230 pp. Cristinzio, G. and Testa, A. (1999): In vitro evaluation of resistance of potato cultivars to Phytophthora infestans. Potato Res. 42: 101-105. Darsow, U. (1989): Relative Krautfäuleresistenz der Kartoffel als Zuchtziel. Archiv für Zuchtungsforschung 19: 159-166. Darsow, U., Hinze, E., Oertel, H. und Schuler, K. (1993): Relative Braunfäuleresistenz bei Solanum tuberosum spp. andigena. Potato Res. 36: 161-170. Darsow, U., Junges, W. und Oertel, H. (1988): Die Bedeutung der Prädisposition für die Laborprüfung von Kartoffelblättern auf relative Resistenz gegenüber Phytophthora infestans (Mont) de Bary. Archiv Phytopath. Pflanzenschutz 24: 109-119. 83
Darsow, U., Schuler, K. and Peter, K. (1998): Solanum demissum in potato breeding. Breeding research on potatoes. Proc. Int. Symp., 23-26. June 1998, Gross Lusewitz, Germany. Beitr. Zucht. Bund. Zucht. Kult. 4: 31-33. Darsow, U. und Wulfert, I. (1989): Untersuchungen zum Einfluss sekundärer Virusinfektionen auf die relative Krautfäuleresistenz einiger Kartoffelsorten. Archiv Phytopath. Pflanzenschutz 25: 325-332. Davidse, L.C., Henken, J., Dalen, A. van, Jespers, A.B.K. and Mantel, B.C. (1989): Nine years of practical experience with phenylamide resistance in Phytophthora infestans in the Netherlands. Neth. J. Plant Pathol. 95: 197-213. Deahl, K.L. and Fravel, D.R. (2003): Occurrence of leaf blight on petunia caused by Phytophthora infestans in Maryland. Plant Dis. 87: 1004. Deahl, K.L. and Sinden, S.L. (1973): A comparison of the expression of the R1 gene for resistance to race 0 of Phytophthora infestans in potato tuber and foliar tissues. (Abstr.) Am. Potato J. 50: 337. Dorrance, A.E. and Inglis, D.A. (1997): Assessment of greenhouse and laboratory screening methods for evaluating potato foliage for resistance to late blight. Plant Dis. 81: 1206-1213. Dorrance, A.E. and Inglis, D.A. (1998): Assessment of laboratory methods for evaluating potato tubers for resistance to late blight. Plant Dis. 82: 442-446. Drenth, A., Tas, I.C.Q. and Govers, F. (1994): DNA fingerprinting uncovers a new sexually reproducing population of Phytophthora infestans in the Netherlands. Eur. J. Plant Path. 100: 97-107. Erdélyi K. (1965): Vizsgálatok és védekezési kísérletek a Phytophthora infestans de Bary leküzdésére. Doktori értekezés, Győr. Erdélyi K. (1983): A levéltrágyázás hatása a burgonya terméshozamának és a Phytophthora infestans de By-vel szembeni rezisztenciájának alakulására. Mosonmagyaróvári Mg. Tud. Kar Közl. 15, 10: 427-446. Érsek T. (2001): A fitoftórakutatás Magyarországon. Növénytermelés 50: 593-604. Érsek T. és Bakonyi J. (1997): A burgonyavész és kórokozója: a Phytophthora infestans. Növényvédelem 33: 353-382. 84
Érsek T., Barna B. és Ádám A. (1989): A burgonygumók szöveti nekrotizálódása és a burgonyavészrezisztencia. Növénytermelés 38: 495-500. Erwin, D.C., Bartnicki-Garcia, S. and Tsao, P.H. (eds.) (1983): Phytophthora: Its Biology, Taxonomy, Ecology and Pathology. The Am. Phytopath. Soc., St. Paul, Minnesota, USA. Flor, H.H. (1955): Host-parasite interaction in flax-rust: its genetics and other implications. Phytopathology 45: 680-685. Flores-Gutierrez, F.X. (1997): Resistencia de campo al tizon tardio Phytophthora infestans (Mont.) de Bary en variedades y clones de papa Mexicanos. Agric. Tec. Mexicana 23: 15-25. Flores-Gutierrez, F.X. and Cadena-Hinojosa, M.A. (1996): Evaluation of horizontal resistance and effects of R-genes in ten Mexican cultivars against potato late blight (Phytophthora infestans) under natural conditions in the central plateau of Mexico. Rev. Mex. Fitopatol. 14: 97-102. Förster H. és Hinfner K. (1972): Burgonya-fajtakísérletek eredményei 19691972. Fajtakísérletezés-fajtaminősítés 1972, OMFI, Budapest, 207-227. Fry, W.E. (1978): Quantification of general resistance of potato cultivars and fungicide effects for integrated control of potato late blight. Phytopathology 68: 1650-1655. Fry, W.E. and Goodwin, S.B. (1997): Re-emergence of potato and tomato late blight in the United States and Canada. Plant Dis. 12: 1349-1357. Fry, W.E., Goodwin, S.B., Dyer, A.T., Matuszak, J.M., Drenth, A., Tooley, P.W., Sujkowsky, L.S., Koh, Y.J., Cohen, B.A., Spielman, L.J., Deahl, K.L., Inglis, D.A. and Sandlan, K.P. (1993): Historical and recent migrations of Phytophthora infestans: chronology, pathways and implications. Plant Dis. 77: 653-661. Fry, W.E. and Shtienberg, D. (1990): Integration of host resistance and fungicide to manage potato diseases. Can. J. Plant Path. 12: 111-116. Gergely L. (1999): Burgonyafajták lomb- és gumóellenállósága a burgonyavésszel (Phytophthora infestans (Mont.) de Bary) szemben. Növényvédelem 35: 307-310.
85
Gergely L. (2000): Burgonya-fajtajelöltek fitoftóra-fertőzöttségének értékelése lombozaton és gumón. Növényvédelem 36: 517-521. Gergely L. (2001): Burgonyafajták és -fajtajelöltek lombozatának eltérő fogékonysága a burgonyavésszel szemben. Növényvédelem 37: 391-394. Gergely, L. (2004): Field resistance of registered potato cultivars to late blight agent, Phytophthora infestans. Georgikon for Agriculture 7: 69-77. Gergely L. és Birtáné Vas Zs. (2002): Államilag elismert napraforgóhibridek rezisztenciavizsgálatának eredményei, 2002. Gyakorlati Agrofórum 13: 28-29. Gergely, L. und Förster, H. (1995): Prüfung der Laubresistenz der Kartoffelsorten gegen Phytophthora-Befall im Inokulierungsversuch. Bericht 46. Arbeitstagung der Arbeitsgemeinschaft der Saatzuchtleiter im Rahmen der Vereinigung österr. Pflanzenzüchter, BAL Gumpenstein, 241-242. Gergely L., Hertelendy P., Jakab Lné, Orlóciné Debreceni Á., Szlávik Sz., Bartus E., Birtáné Vas Zs., Viola Jné, Szabó T. és Zalka A. (2002): Korai és középérésű burgonyafajták kisparcellás fajtaösszehasonlító kísérleteinek kórtani adatai. Az OMMI Növénykórtani Osztályának 2002. évi munkája, OMMI, Budapest. Gergely, L., Lönhárd, M. and Proksza, P. (2003): Durability of dual resistance of potato varieties to late blight [Phytophthora infestans (Mont.) de Bary] and common scab [Streptomyces scabies (Thaxt.) Waksman et Henrici]. Acta Phytopath. Entom. Hung. 38: 1-6. Gisi, U. and Cohen, Y. (1996): Resistance to phenylamide fungicides: a case study with Phytophthora infestans involving mating type and race structure. Ann. Rev. Phytopath. 34: 549-572. Goodman, R.N., Király Z. és Wood, K.R. (1991): A beteg növény biokémiája és élettana. Akadémiai Kiadó, Budapest. Goodwin, S.B., Cohen, B.A., Deahl, K.L. and Fry, W.E. (1994): Migration from northern Mexico as a probable cause of recent genetic changes in populations of Phytophthora infestans in the United States and Canada. Phytopathology 84: 553-558.
86
Grunwald, N.J., Rubio-Covarrubias, O.A. and Fry, W.E. (2000): Potato late blight management in the Toluca Valley: forecast and resistant cultivars. Plant Dis. 84: 410-416. Hanson, K. and Shattock, R.C. (1998): Formation of oospores of Phytophthora infestans in cultivars of potato with different levels of race non-specific resistance. Plant Pathol. 47: 123-129. Harrison, J.G., Lowe, R. and Williams, N.A. (1994): Effects of temperature and light on non-race-specific resistance of potato leaflets to late blight. Plant Pathol. 43: 733-739. Hawkworth, D.L., Kirk, P.M., Sutton, B.C. and Pegler, D.N. (1995): AinsworthBrisby’s Dictionary of the Fungi. CAB International, Wallingford, UK. Haynes, K.G., Lambert, D.H., Christ, B.J., Weingartner, D.P., Douches, D.S., Backlund, J.E., Secor, G., Fry, W. and Stevenson, W. (1998): Phenotypic stability of resistance to late blight in potato clones evaluated at eight sites in the United States. Am. J. Potato Res. 75: 211-217. Hinfner K. és Homonnay F. (1966): A répa betegségei és kártevői. Mezőgazdasági Kiadó, Budapest. Hossain, M., Opina, O.S., Jayasinghe, U. and Bajet, N.B. (1998): Effects of potato X potexvirus on the development of late blight in selected potato genotypes. Trop. Agric. Res. 10: 291-308. Husz B. (1941): A beteg növény és gyógyítása. Királyi Magyar Természettudományi Társulat, Budapest. Inglis, D.A., Johnson, D.A., Legard, D.E., Fry, W.E. and Hamm, P.B. (1996): Relative resistances of potato clones in response to new and old populations of Phytophthora infestans. Plant Dis. 80: 575-578. Jellis, G.J. (1995): Breeding for resistance to late blight in Cambridge – the early years (Abstr.) In: Dowley, L.J., E. Bannon, L.R. Cooke, T. Keane and E. O’Sullivan. Phytophthora infestans 150, EAPR Path. Sec. Conf., Boole Press Ltd., and Teagasc. Ireland. 367. Jenkins, J.C. and Jones, R.K. (2003): Classifying the relative host reaction in potato cultivars and breeding lines to the US-8 strain of Phytophthora infestans in Minnesota. Plant Dis. 87: 983-990.
87
Király, Z., Klement, Z., Solymosi, F. and Vörös, J. (1970): Methods in Plant Pathology, Akadémiai Kiadó, Budapest. Klement, Z., Bozsó, Z., Kecskés, M.L., Besenyei, E., Czelleng, A. and Ott, P.G. (2003): Local early induced resistance of plants as the first line of defence against bacteria. Pest Manag. Sci. 59: 465-474. Li, C.A., Zhang, Z.M., Song, B.F. and Cui, H.H. (1999): The influence of potato virus Y on Phytophthora infestans. J. Heb. Agric. Univ. 22: 57-60. Lönhárd M., Proksza P. és Gergely L. (2003): A burgonya ellenálló képességének állandósága és hatékonysága a burgonyavésszel, a varasodással, a burgonyarákkal és a gyökérrontó fonálféreggel szemben. Burgonyatermesztés 4 (3): 7-18. Mackay, G.R., Wastie, R.L. and Stewart, H.E. (1992): Blight-resistant potato cultivars for sustainable agricultural systems. Agro-Industry Hi-Tech, March/April: 15-17. Mackin, J. (1998): Potato blight raises fears of famine. Cornell Focus 7: 12-17. Mattheij, W.M., Eijlander, R., Koning, J.R.A. de and Louwes, K.M. (1992): Interspecific hybridization between the cultivated potato Solanum tuberosum subsp. tuberosum L. and the wild species S. circaeifolium subsp. circaeifolium Bitter exhibiting resistance to Phytophthora infestans (Mont.) de Bary and Globodera pallida (Stone) Behrens. 1. Somatic hybrids. Theor. Appl. Gen. 83: 459-466. Mayton, H., Forbes, G.A., Mizubuti, E.S.G. and Fry, W.E. (2001): The roles of three fungicides in the epidemiology of potato late blight. Plant Dis. 85: 1006-1012. McLeod, A., Denman, S., Sadie, A. and Denner, F.D.N. (2001): Caracterization of South African isolates of Phytophthora infestans. Plant Dis. 85: 287-291. Micheletto, S., Andreoni, M. and Huarte, M.A. (1999): Vertical resistance to late blight in wild potato species from Argentina. Euphytica 110: 133-138. Miller, J.S., Johnson, D.A. and Hamm, P.B. (1998): Aggressiveness of isolates of Phytophthora infestans from the Columbia Basin of Washington and Oregon. Phytopathology 88: 190-197.
88
Mizubuti, E.S.G. and Fry, W.E. (1998): Temperature effects on developmental stages of isolates from three clonal lineages of Phytophthora infestans. Phytopathology 88: 837-843. Moeller, K., Reents, H.J., Foguelman, D. (ed.) and Lockeretz, W. (1999): Impact and interaction of Phytophthora disease and nitrogen supply on tuber growth and yield in organic potato production. Organic agriculture − the credible solution for the 21st century. Proceed. 12th Int. IFOAM Sci. Conf., Mar del Plata, Argentina, Nov. 15-19, 1998, 196-199. Mudich A. (1965): A Phytophthora infestans (Mont.) de Bary biotypusainak meghatározása és vizsgálata. Doktori értekezés, Gödöllő. Mudich A. (1981): A tápanyagellátás szerepe a burgonya és a burgonyvész (Phytophthora infestans (Mont.) de Bary) gazda-parazita viszonyának alakulására. Kandidátusi értekezés, Keszthely. Nagy, Z.Á., Bakonyi, J. and Érsek, T. (2003): Novel genotypes in Phytophthora infestans populations in Hungary. Acta Phytopath. Entom. Hung. 38: 7-11. Oberhagemann, P., Chatot-Balandras, C., Schäfer-Pregl, R., Wegener, D., Palomino, C., Salamini, F., Bonnel, E. and Gebhardt, C. (1999): A genetic analysis of quantitative resistance to late blight in potato: towards marker-assisted selection. Mol. Breeding 5: 399-415. O’Brien, M.J. and Rich, A.E. (1976): Potato Diseases. U.S. Dep. Agric. Handb. 474 pp. Ojiambo, P.S., Nyanapah, J.O. Lung’ aho, C., Karinga, J.K. and Kidanemariam, H.M. (2000): Comparing different epidemiological models in field evaluations of selected genotypes from Solanum tuberosum CIP population A for resistance to Phytophthora infestans (Mont.) de Bary in Kenya. Euphytica 111: 211-218. Peters, R.D., Platt, H.W. and Hall, R. (1998): Changes in race structure of Canadian populations of Phytophthora infestans based on specific virulence to selected potato clones. Potato Res. 41: 355-370. Piotrowski, W. (1975): Attempts of determination of the relationships between the types of resistance to Phytophthora infestans (Mont.) de Bary and defense reactions of potato plants. Ziemniak 1: 67-102.
89
Rasmussen, J.O., Nepper, J.P., Kirk, H.G., Tolstrup, K. and Rasmussen, O.S. (1998): Combination of resistance to potato late blight in foliage and tubers by intraspecific dihaploid protoplast fusion. Euphytica 102: 363-370. Rivera-Pena, A. (1992): Use of wild tuber-bearing species of Solanum for breeding potatoes against Phytophthora infestans (Mont.) de Bary. Proc. Joint Conf. EAPR Breeding and Varietal Ass. and EUCARPIA Potato Section. Landernau, France, 12-17 Jan. 1992, 19-24. Romhányi I. (1977): Burgonyafajták Phytophthora infestansszal szembeni gumórezisztenciája. Fajtakísérletezés, 1977. OMFI, Budapest, 227-238. Ross, H. (1979): Wild species and primitive cultivars as ancestors of potato varieties. Proc. Conf. Broadening Genetic Base Crops. Pudoc, Wageningen 1979. Sárvári I. (1978): A burgonya rezisztenciára nemesítésének néhány eredménye. Agrártudományi Közlemények 37: 219-227. Sato, N. (1995): An improved method for laboratory assessment of the field resistance of potato tubers to infection by Phytophthora infestans. Ann. Phytopath. Soc. Japan, 61: 93-98. Schepers, H. (1998): Punishment for mistakes in late blight control. NIVAA Potato Leaves 2: 2-3. Shaner, G. and Finney, R.E. (1977): The effect of nitrogen fertilization on the expression of slow-mildewing resistance in Knox wheat. Phytopathology 67: 1051-1056. Shtienberg, D., Yaniv, A., Lyr, H. (ed.), Russell, P.E. (ed.), Dehne, H.W. (ed.) and Sisler, H.D. (1999): Integrated management of early and late blight in potatoes. Modern fungicides and antifungal compounds. II. 12th Int. Reinhard. Symp., Friedrichroda, Germany, 24-29 May, 1998, 247-255. Soest, L.J.M. van, Schöber, B. and Tazelaar, M.F. (1984): Resistance to Phytophthora infestans in tuber-bearing species of Solanum and its geographical distribution. Potato Res. 27: 393-411.
90
Spielman, L.J., Drenth, A., Davidse, L.C., Sujkowski, L.J., Gu, W., Tooley, P.W. and Fry, W.E. (1991): A second world-wide migration and population displacement of Phytophthora infestans. Plant Pathol. 40: 422-430. Stewart, H.E., Wastie, R.L., Bradshow, J.E. and Brown, J. (1992): Inheritance of resistance to late blight in foliage and tubers of progenies from parents differing in resistance. Potato Res. 35: 313-319. Stewart, H.E., Wastie, R.L. and Bradshow, J.E. (1993): The effect of the moisture level of potting compost on the susceptibility of glasshousegrown tubers to late blight. Potato Res. 36: 29-33. Strömberg, A. (1995): Systemically induced resistance in potato cultivars with different degree of resistance to late blight caused by Phytophthora infestans (Mont.) de Bary. J. Phytopath. 143: 27-31. Strömberg, A., Persson, L., and Wikström, M. (1999): Infection of potatoes by oospores of Phytophthora infestans in soil. Plant Dis. 83: 876. Sujkowski, L.S., Goodwin, S.B., Dyer, A.T. and Fry, W.E. (1994): Increased genotypic diversity via migration and possible occurrence of sexual reproduction of Phytophthora infestans in Poland, Phytopathology 84: 201-207. Swiezynski, K.M., Domanski, L., Sieczka, M.T. and Zarzycka, H. (1993): Specific resistance to Phytophthora infestans in the potato. Gen. Pol. 34:327-336. Swiezynski, K.M., Sieczka, M.T., Sujkowski, L.S., Zarzycka, H. and ZimnochGuzowska, E. (1991). Resistance to Phytophthora infestans in potato genotypes originating from wild species. Plant Breeding 107: 28-38. Szczerbakowa, A., Maciejewska, U., Wielgat, B., Gawronski, M., Kryszczuk, A. and Zimnoch-Guzowska, E. (2000): Somatic hybrids between hexaploid Solanum nigrum and diploid potato hybrid and their resistance to Phytophthora infestans. EAPR-EUCARPIA Sec. Meet., Breeding research for resistance to pathogens and for quality traits. Warsaw, Poland, July 3-7, 2000, 41. (Abstr.) Toxopeus, H.J. (1956): Reflections on the origin of new physiologic races in Phytophthora infestans and the breeding for resistance in potatoes. Euphytica 5: 221-237.
91
Trognitz, B.R., Ghislain, M., Orrillo, M., Portál, L., Ramón, P., Pinedo, H., Pestana, E., Nelson, R. and Trognitz, F. (2000): Technology development of selection for quantitative late blight resistance assisted by molecular markers. EAPR-EUCARPIA Sec. Meet., Breeding research for resistance to pathogens and for quality traits. Warsaw, Poland, July 3-7, 2000, 1-2. (Abstr.) Turkensteen, L.J. (1989): Interaction of R-genes in breeding for resistance of potatoes against Phytophthora infestans. Fungal diseases of the potato. Rep. Plann. Conf. Fungal Dis. Pot. CIP, Lima, Peru, 21-25. Sept. 1987, 85-96. Ullrich, J. (1962): Beobachtungen über die Infektionsbedingungen während der Ausbreitung von Phytophthora infestans im Kartoffelfeld. Nachrichtenblatt des Deut. Pflanzenschutzdienstes 14: 149-152. Umaerus, V. (1959): The relationship between peroxidase activity in potato leaves and resistance to Phytophthora infestans. Am. Potato J. 36: 124-131. Varns, J.L., Currier, W.W. and Kuć, J. (1971): Specificity of rishitin and phytuberin accumulation by potato. Phytopathology 61: 968-971. Vear, F. and Tourvieille de Labrouche, D. (1984): Recurrent selection for resistance to Sclerotinia sclerotiorum in sunflower using artificial infections. Agronomie 4: 789-794. Wallace, M. (1993): The National Coalition on Integrated Pest Management. Plant Dis. 77: 315. Wu, G., Shartt, B.J., Lawrence, E.B., Levine, E.B., Fitzsimmons, K.C. and Shah, D.M. (1995): Disease resistance of a gene encoding H2O2 generating glucose oxidase in transgenic potato plants. Plant Cell 7: 1357-1368. Zadoks, J.C. and Pennings, G.G.H. (1999): Potato blight in 1992, a late evaluation. Gewasbescherming 30: 133-141. Zarzycka, H., Lebecka, R. and Sobkowiak, S. (2000): The stability of resistance against local populations of Phytophthora infestans in Polish potato cultivars. EAPR-EUCARPIA Sec. Meet., Breeding research for resistance to pathogens and for quality traits. Warsaw, Poland, July 3-7, 2000, 28. (Abstr.)
92
Zarzycka, H. and Sobkowiak, S. (1997a): The threat of potato crop by late blight in connection with the changes in Polish population of Phytophthora infestans. Progress in Plant Prot. 37: 171-177. Zarzycka, H. and Sobkowiak, S. (1997b): Formation and survival of Phytophthora infestans oospores and their role as a primary infection source of the pathogen. Plant Breed. Seed Sci. 41: 27-38.
93
KÖSZÖNETNYILVÁNÍTÁS Mindenekelőtt köszönettel tartozom jelenlegi munkahelyem, az Országos Mezőgazdasági Minősítő Intézet vezetőinek, Dr. Neszmélyi Károly főigazgatónak és Dr. Bódis László főigazgató-helyettesnek, akik lehetőséget biztosítottak kutatómunkámhoz. Köszönetet mondok Dr. Fischl Gézának, témavezetőmnek és Dr. Békési Pálnak, nyugalmazott osztályvezetőmnek önzetlen segítségükért és hasznos tanácsaikért. Hálás vagyok Dr. Érsek Tibor osztályvezetőnek és Dr. Bakonyi Józsefnek, az MTA Növényvédelmi Kutatóintézete munkatársainak, hogy lehetővé tették az elicitoros gumóvizsgálat elvégzését és tanácsokkal láttak el. Köszönetet mondok az Országos Mezőgazdasági Minősítő Intézet Növénykórtani Állomása (Röjtökmuzsaj) és Fajtakitermesztő Állomása (Monorierdő) valamennyi munkatársának, akik a kísérletek beállításával és a meteorológiai adatok rendelkezésemre bocsátásával segítségemre voltak. Köszönettel tartozom Dr. Dula Bencénének, a Heves megyei Növény- és Talajvédelmi Szolgálat munkatársának, hogy az általa fenntartott P. infestans izolátumokat a rezisztenciavizsgálatokhoz rendelkezésemre bocsátotta. Köszönöm Dr. Berke József informatikai csoportvezetőnek (Veszprémi Egyetem GMK, Statisztika és Informatika Tanszék) a digitális képfeldolgozás növénykórtani értékelésekben való felhasználásához nyújtott értékes segítségét és tanácsait. Köszönöm továbbá az OMMI Növénykórtani Osztálya valamennyi munkatársának a felmerült szakmai és technikai problémák megoldásában való készséges közreműködését. Végezetül hálás köszönetet mondok családtagjaimnak és mindazoknak, akik a többéves munka során szakmai és emberi támogatásukról biztosítottak.
94
