1MTA
Növényvédelmi Kutatóintézete, 1525 Budapest 114. Pf. 102. 2Eszterházy Károly Főiskola, Eger 3Újfehértói Gyümölcstermesztési Kutató és Szaktanácsadó Nonprofit Közhasznú Kft., Újfehértó 4Országos Közegészségügyi Intézet, Budapest 5ELTE Füvészkert, Budapest
• Ha alaposabban és közelről megvizsgáljuk a szép szegletet, akkor a virágos mezőn és a nyírt fű területén beteg foltokat lelünk. • Mi történt?
Növénykórokozók:
Hp
T
Hp
W
W
T
W
T
Hr
T
Ha
W
W
T
W
T
Ha
T
Ha
W
W
T
W
T
Hl
T
Ha
W
W
T
W
T
Thanatephorus cucumeris Donk 1956 Waitea circinata W&Talbot 1962
Mikoparaziták: Hypocrea pachybasioides Y&D 1969 H. rufa (Pers.) Fr. 1849 H. atroviridis Dodd, L&S 2003 H. lixii Pat. 1891
• Miért nem működik a természetes kompetíció?
ra é zf s o p ro t An
SZABÁLYOZANDÓ VISZONYOK MAKROBÁK
MIKROBÁK levélszőr
baktérium
kutikula
gombafonal
FILLOPLÁN
epidermisz
ZOOSZFÉRA
hidatóda
FILLOSZFÉRA
légzőnyílás gyökérszőr
FITOSZFÉRA
baktérium
epikotil
Gáz Fázishatár Gáz Folyadék Szilárd
RIZOPLÁN
szíklevél hipokotil
RIZOSZFÉRA
gyökérnyak
gombafonal gyökérszőr
főgyökerek hífa
mellékgyökerek
baktérium
TALAJ HIFOSZFÉRA
baktériumsejt nyálkaburok
BAKTERIOSZFÉRA
• A természetes közegben a szelekciós viszonyok „megállapodott” összetételű konzorciumok létét biztosítják. • A kórokozó idegen elem! • Termesztési viszonyok között a szelekciós tényezők helyét az emberi beavatkozás veszi át. • Az emberi beavatkozás drámai módon megváltoztatja a növény létfeltételeit!
• A biokontroll ágens egy idegen elem, illeszkednie kell a növényt kísérő konzorciumba, különben a rendszer kilöki.
TERMÉNY = A NÖVÉNY FELHASZNÁLÁSRA KERÜLŐ RÉSZE • VADON TEREM – GYŰJTÖGETJÜK
Az ember beilleszkedik a táplálékláncba.
• TERMESZTETT – BETAKARÍTJUK
Az ember szabályozza a táplálékláncot.
• A TERMÉNY VERSENY TÁRGYA • TERMESZTÉS = – A NÖVÉNY VERSENYHELYZETÉT JAVÍTJUK – A VERSENYTÁRSAKAT VISSZASZORÍTJUK
(védekezünk, beavatkozunk, kezeléseket végzünk)
• A társadalmi fejlődés együttjárt a tápláléklánc átalakulásával. • A tápforrások számossága csökkent. • A táplálékláncot az iparosodás előrehaladtával az ember saját ellenőrzése alá vonja. • Az iparszerű növénytermesztés csökkenti a növényt kísérő fajtársulás sokféleségét, és ezzel megnöveli az idegen elemek (versenytársak) behatolásának esélyét.
TERMELŐK, HELYFOGALÓK ÉS A TERMÉNYÉRT VERSENGŐK
Mikroorganizmusok
Makroorganizmusok
Autotróf
Heterotróf
szervezetek
Fajok száma
Zárvatermők
286 000
Gerincesek
43 000
640
Izeltlábúak
838 000 107 250
Nyitvatermők
szervezetek
Páfrányfélék
10 000
Puhatestűek
Mohák
23 000
Tüskésbőrűek
Moszatok
8 680
Egyebek
Összesen
328 320
Kékmoszatok Baktériumok
Összesen (becslés!)
1 400 100
6 000 49 650 1 043 900
Gombák
40 400
Véglények
30 000
Baktériumok Víruszok Összesen 329 820
Fajok száma
1 630 200 72 230 1 116 130
A versenytársak számát az ember a művelés alá vont területeken csökkenti.
A KIHĺVÁS EREDETE Természet
Társadalom
MŰSZAKI
POLITIKAI
VÁLASZ
A TUDOMÁNY LEHETŐSÉGET TEREMT!
Hogyan válaszolunk a kihívásra? 1) A fogyasztás felveti az igényt: új szükséglet jelenik meg. 1) A tudomány létrehozza a műszaki megoldások alapjául szolgáló ismereteket. 2) A tudomány kidolgozza az új eljárásokat. 3) A termelők alkalmazzák az új eljárásokat (műszaki megoldásokat). 4) A fogyasztók élvezik a fejlesztés hasznát a fogyasztás biztonságának növekedése révén.
Gyűjtött
Termesztett
VADONTERMŐ Gyűjtögetik a termést!
TERMESZTETT
Betakarítják a terményt!
A termesztési technológia a vegetáció során elvégzett műveletek összességét jelenti. Az egyes műveletek összhangja a siker (gazdag termés) feltétele. A növényvédelmi eljárásnak illeszkednie kell a termesztési technológiába.
AZ IPAROSODÁS HATÁSA A TÁRSADALOM SZERKEZETÉRE
A LEHETŐSÉGEK ÉS AZ IGÉNYEK MEGVÁLTOZÁSA IPAROSODÁS ELŐTT
A tudomány lehetőségeket teremt!
A tudományos kutatómunka támogatásának a csökkentése a társadalomnak az új kihívásokra adandó válaszképességét is csökkenti.
UTÁN
FOGYASZTÓ
Az új eljárásokat a tudósok dolgozzák ki!
TERMŐERŐ Termény
A tudósok TERMELŐK!!!
I TERMELŐ I
M
SZ
TÁRSADALOM SZERKEZETE M
Mezőgazdaság, Ipar, Szolgáltatás
SZ
Az emberi társadalom fenntartásához meghatározott mennyiségű terményre van szükség. A termeléshez eszközöket használunk. A termelést munkamegosztással végezzük.
VETÉSFORGÓ
(PREVENCIÓ ~100%) TALAJELŐKÉSZÍTÉS ÖNTÖZÉS
Trichoderma koningii
Lokális hatás •ALACSONY SZELEKTIVITÁS •Környezetszennyező •Anasztomózis csoport függő Rhizoctonia zeae
ÁLTALÁNOS
SAJÁTOS
AZ ALKALMAZÁS KÖRÜLMÉNYEI
• Az iparosodás megváltoztatja a növénytermesztés eszköztárát • Az alkalmazandó eljárások megítélése és a használatukra vonatkozó döntések meghozatala kikerül a termelők ellenőrzése alól. • A termelékenység fokozásának vannak természetes korlátai.
Kockázati tényezők
Passzív (gyűjtögető) Aktív (iparszerű)
Gyomok Állatok Gombák
Rovarok Algák Baktériumok
"Bio"-termelés
BIOLÓGIAI ÉVJÁRAT JÓ VEGYSZERES
BIOLÓGIAI
ROSSZ NATURÁLIS
VÉDEKEZÉS MÓDJA
Nematódák Oomycota Víruszok
SEMMI
Külterjes
TERMÉS MENNYISÉGE
Művelés módja
Belterjes
A védekezési módszerek hatása a kockázati tényezőkre és a termésre
VEGYSZERES
VÉDEKEZÉS MÓDJA
Alacsony
Magas
~30-99% BIZTONSÁG FOKA ~95-99% A körök területe a termés fajlagos mennyiségével, a szeletek mérete a kockázat mértékével arányos.
• A védekezési módszert alapvetően a kockázati tényzők határozzák meg. • A siker feltétele: a kockázati tényezők felismerése a megfelelő módszer kiválasztása a beavatkozás szakszerű elvégzése
VÉDEKEZÉSI ELJÁRÁSOK HATÁSA A KOCKÁZATI TÉNYEZŐK VISZONYÁRA ÉS A VÁRHATÓ TERMÉS MENNYISÉGÉRE
Naturális gazdaság „biodinamikus”
Mezőgazdaság
Kockázati tényezők Gyomok Állatok Ízeltlábúak Nematodák Algák Oomycota Gombák Baktériumok Víruszok
Nincs művelés
Vegyszeres védekezés „ipari temesztés”
Bio-kontroll „bio-temesztés”
A körök és a körszeletek mérete a termés tömegével, illetve a kockázati tényezők súlyával arányos.
• A védekezés módjától függően az egyes kockázati tényezők súlya jelentősen eltér, és emiatt a termésbiztonság mértéke csökken. Ugyanis a gyomnövények és a rovarok jelenléte nagyobb kockázattal jár, mint a többi tényezőké.
A növényvédőszerek melegvérű toxicitásának változása mért
Patkány p.o. LD50 mg/kg
10000
várt 1,56-2,43×104
min
2,51-3,34×103
p<0.05
1000
100
10 max
Idő
1 1940
1950
1960
Gyomirtók
1970
1980
Gombaölők
1990
2000
Rovarölők
évek
Az élelmezés biztonsága fokozható • A növényvédelmi eljárások fejlesztése során követett elvek következetes alkalmazása maga után vonta a nemkívánatos mellékhatások csökkenését. • A vegyszerek használatának korlátot szab a célszervezet populációjában bekövetkező alkalmazkodás.
A vegyszerhasználat változása a növényvédelemben Magyarországon Bevezetés
Metalaxil O
O
N
O
N
r=0,99
500
O
400
Triadimefon
330–360
O O N
N
212
200
Karbendazim O O
N
H
H
100
karbendazim
50 1960
triadimefon
active substances
N N
metalaxil
preparations
300 N
Cl
Szerzett rezisztencia megjelenése
68 70 72 74 76 78 80 82 84
2000
years
• A magas fokon szelektív védekezési eljáráshoz a versenytársak gyorsan (2-5 vegetációs periódus) alkalmazkodnak. • Ez a természetes anyagokra ugyanúgy vonatkozik, mint a mesterségesekre.
Antibiotikum felhasználás amerikai almásokban
Felhasználás (t)
600 500
szerzett ellenállóság
400 300 200 100
SM Sztreptomicin
0 1993
Évek
1995
OTC Oxitetraciklin 1997
Célszervezet: Erwinia amylovora (Burrill 1882) Winslow et al. 1920 emend. Hauben et al. 1998
O
Exogén peptid hatása HO
Fertőzött levélfelület (cm2)
25
25
25
20
20
20
15
15
15
10
10
10
5
5
5
0
0
0
COR
Dohány - Erysiphe
N H
*
a növények betegségellenállóságára. ra
Kontroll
*
*
Kontroll
COR
Napraforgó - Sphaerotheca
Kontroll
*
* O
O
COR
Napraforgó - Plasmopara
Kontroll - víz, COR - 100 nm coronatine növényenként pre infectionem.
• A természetes anyag jelentősen csökkentette a propagulumszámot a kezelt növényen, azonban a kórokozó terjedését nem gátoja meg.
Szervezet burgonyafitoftóra
Ok
Megoldás
Eredmény
tudatlanság
rezisztencianemesítés
lépéstartó*
filoxéra
haszonlesés
rezisztencianemesítés
lépéstartó
fügekaktusz
haszonlesés
moly
végleges
amerikai fehér szövőlepke
kiváncsiság
polihedrózis vírus
részleges
gondatlanság
rezisztencianemesítés
nincs*
vizijácint
jószándék
moly, ormányos
csekély
gyöngykölesperonoszpóra
haszonlesés
rezisztencianemesítés
lépéstartó
kukoricabogár
gondatlanság
rezisztencianemesítés
nincs*
kínai körte
haszonlesés
fejsze
végleges
fitoplazmák
haszonlesés
rezisztencianemesítés
nincs
farontó rovarok
klímaváltás
biotechnológia
nincs
burgonyabogár
Az igazi gondot az invazív fajok jelentik, s ezen belül is a szándékosan betelepítettek. Minden esetben tetten érhető a karantén szabályok megsértése tudatlanság, gondatlanság, haszonlesés vagy szándékos ártás okán! * Az idegen toxin beépítése elszennyezi az élelmiszerláncot! Vegyszeres védekezés.
A minőségi élelmiszer termelést érintő kihívások főbb forrásai: A növény és a vele társult szervezetek sajátos együttest képeznek, ahol a kártevő vagy kórokozó idegen elem. A hagyományos termesztésben az idegen elemet eltávolították, míg jelenleg visszaszorítani igyekeznek. Új követelmények: * A mellékhatásokat minimumra szorítani
Szermaradék Bontás Megkötés
Új kockázati tényezők: * Új kártevők és kórokozók (versenytársak) megjelenése. * A célszervezetek érzékenységének megváltozása a jelenleg használt védekezési módszerek iránt.
68/4
Meghatározott tömegű terményre van szükség! A fogyasztók száma meghaladja a termelők számát!
A termésbiztonság fokozása érdekében védjük a növényt!
KONTAKT
A Gazdasejt elhal Parazita hifa azonnal kialakul
VÉDEKEZÉS HELYE ÉS IDEJE Gyümölcs 10-14 nap
←
Lombozat ← 6-7 hónap
Telelő alak 6-7 hónap
B Hemibiotróf Parazita hifa nem azonnal alakul ki
SZISZTÉMIKUS KONTAKT P450 Szulfhidril Szulfhidril Sejthártya Sejthártya Polimérek bioszintézise KÜLÖNFÉLE KOMBINÁCIÓK
SZISZTÉMIKUS
A fertőzés eredete • A kórokozó a vegetáció során folyamatosan jelen van a lombkoronában. • A gazdasági kár a gyümölcsérés során keletkezik. • Az élelmezésegészségügyi várakozási idő korlátozza a felhasználható készítmények számát. • A védekezés költsége magas.
C. gloeosporioides C. truncatum
C. musae
G. cingulata
H N
O OH
O
OH
O
Colletothric acid
OH
R1O
OH
N
N
O OH
O
OH
HO
OR 2
O
O
Baktericid
R3
OH
HO
Cl
R4
OH
OH
R1
O
OH
R2
O
O
H
N
H
OH O H
N
O O
HO OH
HO O
O
N H
O
O
Aspegillomarasmin OH O H
O
O
O
H
Colletochlorin
Colletopyron
Mycosporine conjugate
Csírázásgátló
C. acutatum
H N
H
O OH O H
N
O O
HO OH
• A kórokozó életciklusa során az egyes életszakaszokban meghatározott módon különböző toxinokat termel. • A gazdaszervezetet bármely részén keresztül fertőzni képes.
Van e kapcsolat a rovarkártevők és a Glomerella cingulata között? Elvira major
Aknázómoly
A
Meggyantraknózis - levéltünet
B
• A kórokozó rohamosan elhatalmasodik a lombkoronában. • Az első betegségtünet megjelenésétől számított 3-6 nap alatt a gyümölcsök 40-95 %-át megfertőzi. • A bevatkozáshoz rendelkezésre álló idő rövid. • A rendelkezésre álló eszközök száma korlátozott. • A védekezés költsége magas.
A növényvédőszerhatás értékeléséhez figyelembe veendő legfontosabb viszonylatok A meggy termésének védelmére, jelenleg két vegyület esetében teljesülnek a kívánalmak:
T.I.
? ? ? ?
Jövő
ANTAGONISTÁK Predátorok Állatok Növények
~5 ~ 100 ~ 20 ~ 3 ~ 10
hagyományos
Kártevő Kórokozó
Gazdanövény Emlősök Méhek Saccharomyces Szimbionták
IMAZALIL NISZTATIN
Terapeutikus Index (T.I.) = MTCh/MICp
~ 100 ~ 100 ~ 100 ~ 0.1 ?
~ 100 ~ 100 ~ 100 ? Cl ?
HO
NH2
O
N N
? ?O ?
OH
Cl
O OH HO
? ? ? O
O HO
OH
OH
Egyik sem engedélyezett a meggy védelmére! HO
HO
HO
O O
OH
Korlátok: tok Műszaki Társadalmi • Élelmezésegészségügyi szempontból a hatékony gombaölőszerek nem alkalmazhatók az érőfélben lévő gyümölcs védelmére.
Trichoderma törzsek hatékonysága Diplocarpon rosae ellen in vivo Gombafajok szelektív érzékenysége 32 Trichoderma törzs iránt Wci AG-3
Mphas AG-2
Ccar Pinf
AG-4
Telepszám db/levél
Trichoderma fajok
Kontroll
K
F
T. harzianum
1–13
0–11
0–8
T. harzianum
0–15
0–9
0–3
T. harzianum
0–14
0–11
0–4
T. harzianum
0–12
0–10
0–2
T.parceramosum
1–11
0–12
0–3
T. atroviride
1–10
0–6
0–1
Asol Ptar Ssc Fven
Vaa
Pirr
A körök mérete arányos az adott faj érzékenységével.
Fertőzött levelek (%)
Trichoderma fajok
Kontroll
K
F
T. harzianum
100
98
37
T. harzianum
97
87
35
T. harzianum
98
71
12
T. harzianum
99
76
4
T.parceramosum
100
47
9
T. atroviride
100
55
2
K = száraz készítmény F = olajos készítmény
– 5 × 106 sejt mL-1 – 2,5×105 sejt mL-1
Korai öröm • A Colletotrichum gloeosporioides növekedését a Diplocarpon rosae-hoz hasonló módon gátolta a Trichoderma atroviride in vitro. • A Diplocarpon rosae ellen ható készítmény viszont gyenge hatású volt a meggy antraknózis ellen szabadföldön.
a zit ra pa ko Mi
Acervulusz/folt (db)
600 500 400 300 200 100 0
Kezelt
Üzemi kontroll
acervulusz
A védekezést befolyásoló tényezők • Rendelkezésre álló eszközök költségfedezet berendezések vegyszerek - rezisztencia szervezetek • Mit jelent a rezisztencia? természetes ellenállóság szerzett ellenállóság
Az újfehértói Glomerella fajkomplex kompetitív sajátosságai
Ustilago zeae
Colletotrichum musae
Botrytis cinerea
Colletotrichum acutatum
Trichoderma viride
Colletotrichum sp.
Természetes korlát • A versenytársak alkalmazkodnak a védelem eszközeihez.
Megoldás • A C. gloeosporioides (Glomerella cingulata) mellett más anamorfák is jelen vannak a meggyesben, és kompetíciós képességeik jelentősen különböznek. • A Glomerella anamorfák egy része kutináz termelő, és a kutin bontása során magasabb alkoholokat szabadít fel. • A Trichoderma törzsek különösen érzékenyek a nagy szénatomszámú alkoholok iránt. • A védekezében olyan Trichoderma törzsek használandók, melyek egyidejűleg ellenállók a magasabb alkoholok és a Glomerella toxin iránt.
Kívánt eredmény
B ot ry tis
Lehetséges megoldás → törzskeverék
TP-005 biofungicid hatékonysága meggy antraknózis ellen Egészséges
Gyümölcsök Tünetmentes 840
95
820 kg/ha
100
90
780
80
760
Üzemi
Egyszer Kétszer
Üzemi
TP-005 4 kg/ha Meggy szemek tömege
5 4
Gyenge fertőzés
1500
Átlagos fertőzés
3380
Erős fertőzés
6000
TP-005
Kezelések
18
százalék
6
×106 Ft
Termés
800
85
g/db
Részarány (%)
Beteg
Veszteség
Termés beltartalmi értéke
17 16 15 14
3
Üzemi
Egyszer Kétszer
TP-005 4 kg/ha
13
Szárazanyag Üzemi
Szénhidrát TP-005 4 kg/ha
A termelés alapfeltétele a célban rejlik: A termény használhatósága
Colletotrichum acutatum Botrytis
Alternaria Monilia
Colletotrichum gloeosporioides
A szedést követő napon két napra nedveskamrába helyezett minta.
• A leszüretelt gyümölcsök tárolhatóságát a rothasztó mikroorganizmusok korlátozzák.
A tárolhatóság A szedést követően négy hétig hűtőszekrényben tárolt minták állapotának változása a kezelések függvényében.
Részarány (%)
100 75 50 25 0 Üzemi kontroll
Egyszer
Kétszer
TP-311 4 kg/ha
Beteg
Ép
A fejlesztés nehézségei • Műszaki okok biotech • Társadalmi okok finanszírozás áltudomány politika
“………….tudomásul kéne végre venni, hogy a legendás feltalálók nagyjából egyszerre haltak ki az utolsó polihisztorokkal, .............. ......... a valódi jelentőséggel bíró találmányok és szabadalmak manapság multinacionális óriásvállalatok kutatólaboratóriumaiban, csillagászati összegekből és csapatmunkában születnek, szigorú titoktartás mellett: ……..” “….Így aztán nem csoda, hogy a hobbista esztergályosok, mezõgazdászok, kuruzslók, fröccsöntõk, román biokertészek és távol-keleti fantaszták apróstandjaival zsúfolt Olimpiai Csarnok inkább emlékeztet egy meglehetõs érdektelenség mellett zajló bolhapiacra, mintsem lángelmék gyülekezetére - ha a látszat csalt, fogadják bocsánatkérésemet.”
Magyar Narancs
Fentiekkel szemben a valóság a következő: [“…. és folyjék az igazság, mint áradó tisztavízű patak….”]
Fejlesztési stratégiák versengése és a jövedelmezőség virtuális vs. „reál” szféra
„reál” szféra vs. virtuális
8
8 B
6 K
4
H
H=Haszon
3 2
PA
1
Idő (évek)
0 -1 -2 -3
MEGTÉRÜLÉS
I/E
-5
0
5
10
15
5
A munka eredménye nyilvános, nos és a feltalálók függetlenek a gyártóktól és a befektetőktől. A tudósok versenyeznek, és a program irányítók kiszolgálják a feltalálókat.
4
H
3 2
PA
I/E
1
-2
Stratégia 1
3
-3
2
Idő (évek)
Idő (évek)
0 -5
0
5
10
-5
0
5
10
15
20
Zárt
Stratégia 2
Stratégia 2
PA
1
15
20
-1 -2 -3
K
-1
4
Stratégia 1
5
0
20
Nyitott
B
6
K=Kiadások
Log (1000 USD)
Log (1000 USD)
5
7
B=Bevételek Log (1000 USD)
7
Szerzett rezisztencia
A számításokat a Pharmaplant 40 fw példáján végeztük el. A vélelmezett piaci ár 40 USD.
A munka eredménye titkos, titkos és a feltalálók függnek a gyártóktól és a befektetőktől. A befektetők versenyeznek, és a tudósok kiszolgálják a program irányítókat.
AZ IPAROSODÁS HATÁSA A TÁRSADALOM SZERKEZETÉRE
A LEHETŐSÉGEK ÉS AZ IGÉNYEK MEGVÁLTOZÁSA IPAROSODÁS ELŐTT Az alkotó ember nem a szolgáltatók, hanem a termelők csoportjába tartozik!
UTÁN
Aki lenézi a feltalálókat,
FOGYASZTÓ
az alkotó embert nézi le.
TERMŐERŐ Termény
I TERMELŐ I
M
SZ
TÁRSADALOM SZERKEZETE M
Mezőgazdaság, Ipar, Szolgáltatás
SZ
„A jövő társadalma az alkotó emberek társadalma lesz!” Antal József
