Az éghajlatváltozás okozta szélsőséges időjárási viszonyok egyre súlyosabb károkat okoznak a gabonafélék termesztése során és veszélyeztetik a közeljövő élelmiszerbiztonságát.
A csapadék mennyiségének és eloszlásának változásai és a gyakorivá váló kiugróan magas vagy alacsony hőmérsékletek önmagukban is károsítják a gabonatermést, de jelentős mértékben elősegíthetik új kártevőfajok megjelenését és elterjedését is.
További nehézséget okoz a művelésre alkalmas szántóterületek erodálódása és évről évre történő beszűkülése, ami tovább csökkenti a lehetséges gabonatermést. A 21. század egyik legnagyobb kihívása az élelmiszerbiztonság fenntartása a Föld növekvő népessége számára, miközben a klímaváltozás negatív hatásaival és a termőterületek minőségének romlásával kell számolni.
A szélsőséges környezeti viszonyok között a korábbinál jelentősen több gabona előállítása csak felkészült nemesítési programok és új nemesítési technológiák kidolgozásával oldható meg.
A termesztett búza genetikai változatosságát befolyásoló tényezők
A búza különösen érzékeny az éghajlatváltozás hatásaival szemben, mivel mind a szélsőséges hőmérsékletek, mind a csapadék mennyisége és eloszlása döntően befolyásolja a termésátlagokat. Annak érdekében, hogy a búza termesztését negatívan befolyásoló, a klímaváltozás okozta nehézségeket ki tudjuk küszöbölni és a megfelelő terméshozamot biztosítani tudjuk, szükségünk van olyan új kutatási eredményekre, amelyek segítenek kidolgozni a korábbiaknál hatékonyabb nemesítési módszereket.
Ezen vizsgálatok során elsődleges célunk, hogy feltárjuk azokat az okokat, amelyek gátolják a fokozottan alkalmazkodó fajták előállítását. A nemesítés alapja a szelekció, melynek során a nemesítők az újabb és újabb szülői keresztezéseket követően az utódok meiótikus sejtosztódásakor rekombinációval létrejövő egyedi génkombinációk közül a legelőnyösebbeket válogatják ki.
Ez a folyamat legalább 8-12 évet vesz igénybe és ez biztosítja az új, kedvezőbb tulajdonságokat hordozó fajták előállítását.
A búza genetikai sokfélesége a több évezredes szelekció során beszűkült, amely korlátozza a nemesítés sikerességét. További nehézséget okoz az új tulajdonság-kombinációkat kialakító rekombináció rendkívül szigorú térbeli és számbeli szabályozottsága.
A krosszover folyamata
A megfelelő termékenység (fertilitás) megőrzéséhez kromoszómapáronként legalább egy átkereszteződés (más néven génkicserélődés, krosszover) létrejötte szükséges, és kromoszómánként számuk ritkán haladja meg a hármat.
A krosszover folyamata során az azonos apai és az anyai eredetű kromoszómák egy ponton eltörnek, majd újrakapcsolódnak egyes részeik kicserélésével. A meiótikus krosszoverek a programozott DNS kettős szálú törések (DSB) javítási mechanizmusa során jönnek létre, amelyek a meiózis elején genomszerte nagy számban alakulnak ki.
Kukoricában 154 520 DSB helyet azonosítottak, melyek a genom csaknem 13%-át érintették, azonban az ebből kialakuló krosszoverek csupán a genom 5%-án voltak kimutathatóak. A S. cerevisiae (élesztőgomba), az Arabidopsis (lúdfű) és az ember esetében is a rekombinációs események több mint 80%-a a genom kevesebb mint egynegyedében fordul elő.
A kromoszómák középső részén, az elsődleges befűződésben, ahol a kromoszómakarok találkoznak, ott találhatóak a centromérák. A centromérákhoz közeli régiót pericentromérikus régiónak nevezzük. Az árpában és a kukoricában a gének körülbelül 20%-a a kromoszómák központi régiójához közeli kevésbé rekombinálódó pericentromérikus régiókban található.
A többi gabonafélére, így a búza genomjára is jellemző az alacsony rekombinációs ráta, ami azt jelenti, hogy kromoszómánként átlagosan 1-2 rekombináció jön létre az ivarsejteket kialakító meiózis során. Ez a kisszámú rekombináció is csak a kromoszómákba rendeződött genom szűk régióira korlátozódik.
Lenykó-Thegze Andrea, Dr. Sepsi Adél, Dr. Cseh András
Agrártudományi Kutatóközpont, Mezőgazdasági Intézet, ELKH, Martonvásár
A cikk teljes terjedelmében az Agrofórum újság 2022. októberi számában olvasható.
