A mikorrhiza (gombás gyökér) a természetben eredendően előforduló kölcsönösen előnyös – szimbiotikus – kapcsolat, amely a növények gyökere és a talajban élő mikorrhiza gombák között alakul ki. A talajban a mikroorganizmusok időben és térben, minőségben és mennyiségben folyamatosan változó együttese él egymással kölcsönhatásban.
1. kép: Az ültető pallossal történő telepítéshez a gyökerek visszavágása
Fontos szerepük van a talaj szerves anyagának ásványosításában, mellyel a növények számára felvehető formába hozzák a tápanyagokat, s így fontos elemei a talajtermékenységnek. A szőlőgyökerekkel szimbiózisban élő mikorrhiza gombák (arbuszkuláris endomikorrhiza, rövidítve: AM) révén a tőkék – különösen alacsony termékenységű talajokon – erőteljesebben fejlődnek, elsősorban a gazdanövény foszfor felvételét segítik elő, emellett azonban más kevésbé mozgékony elemek (Zn, Cu), sőt esetenként a mobilisabb tápelemek hozzáférését is. A tápelemek felvételében az arbuszkuláris mikorrhiza gombák nemcsak rövidtávon hatnak; a talajszerkezet, a talaj szervesanyag-tartalmának védelme révén a tápanyag dinamikát is kedvezően alakítják.
A mikorrhiza szimbiotikus kapcsolat lehetőséget teremt a stresszhatások, köztük az aszályos periódusok, túlélésére is. Az ültetvények élettartamát növelik, a talajból fertőző kórokozók, az ESCA kórokozó-körbe tartozó Cylindrocarpon spp. gombanemzetség fertőzési lehetőségét is mérsékelhetik. A mikorrhiza oltás – a fenol szintézisre gyakorolt pozitív hatása révén – az indukált rezisztencia kialakításában is előnyt jelent, ennek a jelentősége különösen felértékelődik a biotermesztésben. A mikorrhizák tevékenysége révén kialakuló harmonikus tápanyag-ellátottság szintén fontos eleme a növények betegség ellenállóságának. Cikkünkben a mikorrhiza oltás szabadföldi alkalmazásának lehetőségeit és korlátait, valamint az Intézetünk által beállított mikorrhiza kísérletek tapasztalatait, tanulságait, első eredményeit és azok hátterét mutatjuk be.
Az AM gombapopuláció meghonosításának és megőrzésének két lehetősége
Az egyik lehetőség: olyan talajművelés (takarónövény vetés) alkalmazása, amely kedvező feltételeket teremt a talaj őshonos AM gomba populációja számára. Ehhez az oltványokat szabadföldi oltványiskolában állítják elő, ahol kialakulhat a mikorrhiza kapcsolat, majd talajvédő talajműveléssel szaporítják fel őket a fiatal ültetvényben.
Azt, hogy az oltvány előélete kihat az új telepítésekre az Intézet által 1996-ban Cabernet sauvignon fajtával (alany: T. 5C Gm.10) beállított és 2002-ig vizsgált ún. „talajuntság” kísérletben is tapasztaltuk. Pihentetett területen létesített oltványiskolából származó oltványok esetében jobb volt az eredés (92 %), valamint a hajtások és gyökerek fejlődése, a vesszők beérése, szemben azokkal az oltványokkal, amelyek olyan területről származtak, ahol már a megelőző két évben is oltványiskola volt. Utóbbi oltványok esetében az eredés 79 %-os volt. Miután a telepítés alaptrágyázott és 5 évig pihentetett, érett talajba történt, az oltványok származási helye az ültetvény kezdeti fejlődésére, a nem termő évekre rányomta a bélyegét, de a telepítést követő 4. évben a korábban gyengébb fejlődésű életképes oltványok regenerálódását figyeltük meg.
A másik lehetőség a szelektált AM gombafajokkal történő „vitalizáló” oltás alkalmazása. Ez plusz költséget jelent, s emellett az alkalmazása is körültekintést igényel.
Mi szól az oltás mellett?
Számos tényező befolyásolja a növények AM gomba függését, s ebben fontos szempont a gyökérrendszer típusa, a gyökérsűrűség. A szőlő a földbe került szárrészből, az ún. gyökértörzsből járulékos gyökereket fejleszt, ezekből ágaznak el az első-, másod-, harmad- és további elágazások. A kifejlett gyökér csúcsi részén lévő növekedési övet követő szakaszon található gyökérszőrök adják a gyökérzet felszívó felületét. A gyökérszőrök tömege egyrészt fajtasajátosság, másrészt a talajjellemzők által meghatározott. A mikorrhiza gombák révén kialakuló hálózat a víz- és tápelem felszívó képességet sokszorozza meg.
A hektáronkénti tőkeszám növelésével, a tőkék tenyészterületének csökkenésével a tőkék között is konkurencia lép fel a vízben oldott tápanyagokért, s mivel egy idő után csökken a tőke által felvehető tápanyagok mennyisége, így csökken a tőke gyökértömege is a tápanyagban leggazdagabb felső talajrétegben. Nemcsak a tenyészterület, hanem a sortávolság-tőtávolság aránya is fontos tényező a gyökértömeg alakulásában. Minél közelebb van ez az arány az 1-hez, annál kedvezőbb a gyökerek elrendeződése. Ugyanakkor a gépi művelés miatt sok esetben ez az arány jelentősen eltér a kívánatostól, az ebből eredő hátrány kompenzálásában hasznos segítség lehet a gombahifa.
A monokultúra a mikrobák számára, összetételére és aktivitásukra is kedvezőtlen hatású – kiszelektálódnak a kevésbé fertőzőképes fajok, a „vitalizáló” oltással pótolhatjuk az aktívabb fajokat.
Amennyiben a telepítés nem ásóval történik, s így az oltvány gyökerének jelentős visszametszésére kerül sor, akkor a mikorrhiza oltás az oltványeredéshez kedvező lökést adhat.
Intenzív talajművelésnél és az agrokemikáliák túlzott alkalmazása, esetleges talajfertőtlenítés után a mikorrhiza oltás regeneráló hatású. Adott terület pihentetés nélküli újratelepítése esetén a talajuntságot okozó tényezők kivédését is támogatja a mikorrhiza oltás.
A biotermesztés korlátozásaiból eredő veszteségek kivédésére, a főleg nehezen hozzáférhető tápanyagkészletekkel rendelkező talajok kiaknázására, valamint a csak korlátozottan rendelkezésre álló szerves trágya ellentételezésére is részben megoldást jelent a mikorrhiza oltás.
Az abiotikus és biotikus stressznek fokozottan kitett ültetvényekben a szőlő életfolyamataira kedvezően hat a gyökér-gomba kapcsolat oltással történő támogatása.
Mi okozhat sikertelenséget, milyen tényezők hatnak a szimbiózis kiépülésére?
Szabadföldi kísérletek megfigyelései arra utalnak, hogy a kontrollált körülmények között végzett kísérletek eredményei alapján elvárt hatások számos ok miatt elmaradhatnak, a mikorrhiza gombák hatása csak bonyolult kölcsönhatásokon keresztül juthat érvényre. A különböző talajok eltérő minőségű, összetételű mikrobaközösségeinek hatása a gazdanövényre ellentmondásos eredményekkel szolgál.
Szabadföldön nem minden AM gomba azonos módon hatékony a növényi növekedés elősegítésében. Megfigyelték, hogy a hazai talajból izolált AM gombafajok fertőzőképessége és hatékonysága jobb, mint a külföldieké – még azonos gombafaj esetében is.
Fiatal ültetvényekben a nagyobb növekedési erélyt adó alanyok (pl. T. 5BB, T. F. SO4, Ruggeri 140) jobban kolonizálódnak. A későbbiekben azonban az alanyhatás a mikorrhizációra nem genotípus eredetű, sokkal inkább hat rá az alany-nemes kölcsönhatás, a talaj termékenység, talaj pH, hőmérséklet, oxigénhiány, nedvesség, tápanyagok, ill. az adott AM gombafaj. A termő években az AM kolonizációnak szorosabb az összefüggése a termés mennyiségével, mint a gyökér jellemzőkkel. A fokozott anyag- és energiaigényes termésképzési időszakban (zsendülés-érés) a tápanyag- és vízfelvétel korlátozott lehet a nagyobb termésprodukciójú tőkéknél, mivel megfigyelték, hogy gyökereikben az arbuszkulumok száma kevesebb, mint a kevésbé terhelt tőkéken. A bonyolult kölcsönhatások nehezen feltárható ok-okozati összefüggéseket foglalnak magukba.
Fontos megjegyezni, hogy ezek a mikroorganizmusok csak a meglévő tápanyagkészletek mobilizálásában játszanak szerepet, adott tápanyag abszolút hiányát a talajban nem képesek pótolni. A talajban élő mikroorganizmusok számát és az ott lejátszódó mikrobiális folyamatokat a szerves- és kisebb adagú műtrágya együttes kijuttatása serkenti a leginkább. De az ellenkezője is igaz, vagyis jó termékenységű talajokon kevésbé fontos a gazdanövény számára az együttélés. Sőt ilyen helyeken a mikorrhizáció kezdeti növekedés gátlást okoz (kb. 16 hétig) a gomba növekedéséhez szükséges szerves anyagok elvonása miatt.
A szimbiózis kialakulásában az évhatás is jelentős, a szárazságstressz fokozott mikorrhiza kolonizációt és több arbuszkulumot eredményez. Azonban, amint a vízellátottság túlzottan limitálttá válik és szignifikánsan csökkenti a fotoszintetikus rátát – akkor a szervesanyag-áramlás a gyökerekbe lecsökken, és ez az AM gomba kolonizáció gátjává is válik.
A különböző AM gombafajoknak különböző a toleranciája a talajműveléssel, trágyázással, növényvédő szer használattal szemben. A talajélet szempontjából a sekély talajművelés a kedvezőbb, ill. a takarónövényzet meghagyása a sorközökben. Ugyanakkor a köztes növények tápanyag- és vízkonkurenciát jelentenek a szőlőtőkének.
A foszfor levéltrágyázás is csökkenti az AM gomba megtelepedését a szőlőgyökereken.
A befolyásoló tényezők felsorolt, korán sem teljes listája talán magyarázatul szolgál arra, hogy miért is nem lehet egyértelmű választ adni arra a termelői kérdésre, hogy érdemes-e mikorrhiza oltóanyagot alkalmazni a szőlőültetvényben.
A „vitalizáló” oltás megvalósítása
Hazai viszonyok között ismereteink bővítésére, a mikorrhiza szimbiózis tanulmányozására két üzemi méretű kísérletet állítottunk be: az egyik telepítésre a rendkívül csapadékos 2010-es évben, tavasszal került sor Pécsett Cirfandli fajta klónjaival, a másikra pedig a rendkívül aszályos 2012-es év tavaszán, Szekszárdon új generációs betegség ellenálló szőlőfajtákkal.
2. kép: Symbivit-pépbe mártott oltványok, és eltelepítésüknél a felhígított oltóanyag után adagolása az ültető gödörbe
A pécsi kísérletet permi vörös homokkő, pannon homok és pannon agyag keverékén létrejött visszameszeződött Ramann-féle barna erdőtalajon valósítottuk meg. A talajvizsgálati eredmények alapján a talaj homokos vályog kötöttségű (KA: 31), gyengén meszes (CaCO3: 3,1 %), enyhén lúgos kémhatású (pHKCl: 7,58). A talaj humusztartalma a feltalajban 1,71, az altalajban 1,06 %. Nagyon magas a talaj AL-P2O5 tartalma (1115 mg/kg), s igen jó a kálium ellátottsága is (K2O: 372 mg/kg) a 0-60 cm-es talajrétegben. Az 1,0 hektáros ültetvény 2010 májusában létesült, műtrágya bedolgozása nélkül. Forgatást megelőzően 35 t/ha szarvasmarha trágyát kapott a terület. A telepítés 2,4 x 1,0 m-es térállással történt. Az ültetvény Berlandieri x Riparia Teleki 5C alanyra oltott Cirfandli fajta öt különböző klónjával (H.2, P.3, P.123, P.4/5, P.52) létesült, s az integrált termesztés előírásai szerinti növényvédelemben részesült.
Az ültetvény ásós telepítése során az arbuszkuláris mikorrhiza (AM) gombákkal történő kezeléshez a kereskedelemben kapható 5 AM gombatörzset (Glomus intraradices, Glomus claroideum, Glomus microagreggatum, Glomus mosseae, Glomus etunicatum) tartalmazó oltóanyagot (SYMBIVIT) használtuk. A növény gyökerét – visszametszés után – a minimum 50 %-os agyagtartalmú „talajpépbe” mártottuk („vitalizáló” oltás), majd a gödörbe tettük és azonnal betemettük. Az oltóanyagból egy-egy tőkére kb. 25 gramm került. A kontroll parcellák tőkéit – a gyökér visszametszést követően – kezelés nélkül ültettük el.
A Szekszárdi kísérletben karbonátos csernozjom talajon alkalmaztuk a Symbivit terméket. A kedvező tápanyag-ellátottsági értékek miatt sem szerves-, sem műtrágya nem került bedolgozásra a terület pihentetés nélküli újratelepítését megelőzően. Az üzemi kísérletbe kerülő fajták a pécsi Szőlészeti és Borászati Kutatóintézet több évtizedes nemesítő munkájának legkiemelkedőbb betegség ellenálló fajtajelöltjei. Az értékelésre kerülő vörös bort adó fajtajelölt (04-7/108 jelzésű) és a fehér bort adó 01-1/852-es fajtajelölt is Berl. x Rip. T. 5C alanyon, 2012. április 20-án került eltelepítésre. A telepítés ikertőkésen történt, az ültetvény térállása 2,9 x 0,8+0,1 méter. A „vitalizáló” oltásnál 25 gramm gélesített készítmény (nem kevertük össze talajjal) kijuttatását céloztuk meg ültető gödrönként – gyökérre juttatva, ill. beöntözve (1-3. kép).
3. kép: Symbivit-pépbe mártott oltványok, és eltelepítésüknél a felhígított oltóanyag után adagolása az ültető gödörbe
Vizsgálat paraméterek
A mikorrhiza oltás sikerességének – a szimbiózis létrejöttének – megállapításához gyökérmintákat vettünk (4-5. kép), melyekből a minta előkészítése után mikroszkóppal került meghatározásra a mikorrhiza kolonizációs gyakoriság és intenzitás (M%), továbbá az arbuszkulum gazdagság (A%). A kolonizációs intenzitás azt mutatja, hogy a vizsgált gyökérdarab mekkora részét érinti a fertőzés. Az arbuszkulumok a gyökér kérgi részében a sejtekbe behatoló, finom fakoronára emlékeztető hifaelágazások, amelyek óriási felületet képezve biztosítják a növény és a gomba közti tápanyagcserét. Az arbuszkulumok rövid életűek, jelenlétük aránya az együttélés hatékonyságát fejezi ki. Az általunk alkalmazott vizsgálattal nem kapunk választ arra, hogy az aktív szimbiotikus kapcsolatban mely AM gombák vesznek részt (a talajban őshonos vagy az oltással gyökerekre vitt gombák). A mintavételi időpontok megválasztásánál figyelembe vettük, hogy a gyökerekkel együtt élő mikorrhiza aktivitása a fakadást megelőzően indul, csúcspontját júniusban éri el – majd ezen a magas szinten marad jóval a szüret utánig (november).
4. kép: Mikorrhiza kezelt oltvány gyökerének feltárása 2012 őszén
A szekszárdi ültetvényben a nyár folyamán felmértük a tőkehiányt, hogy megállapíthassuk a mikorrhiza hatását az eredésre.
A pécsi és szekszárdi ültetvényben is hajtás-felvételezéssel és a tőkénkénti összes hajtáshossz meghatározásával értékeltük a tőkék növekedésére gyakorolt hatást.
A pécsi ültetvényben emellett a virágzáskor és éréskor szedett levélminták tápelem tartalmának meghatározásával vizsgáltuk a kezelések hatását.
5. kép: Mikorrhizával nem kezelt (kontroll) tőke gyökérzete 2012.10.09-én
Szabadföldi kísérleteink eredményei
Mind a pécsi, mind a szekszárdi gyökérminták vizsgálata azt mutatja, hogy a „vitalizáló” oltás az ismertetett módszerrel sikeres volt, a gyökerek kolonizációja megtörtént. 2011-ben a pécsi kontroll parcellákból származó hajszálgyökerek átlagosan 0,6 %-os mikorrhiza kolonizációs intenzitásával (M%) szemben a kezelt minták kolonizáltsága 6,9 % volt (1. táblázat). A tápanyagtranszport helyeiként funkcionáló arbuszkulumok ekkor még csak elvétve fordultak elő. Az októberi időpontban már arbuszkulumok is kimutathatóak voltak – leginkább a Cirfandli P.52-es klónon (az 1. táblázatban az ismétlések eredményei közül a legmagasabb A% érték szerepel). 2012-ben, a száraz periódus után, májusban vett mintáknál tovább nőtt a mikorrhizált gyökerek aránya; 10,1 %-ra a kezelt, míg 8,9 %-ra a kontroll tőkék átlagában. A szekszárdi ültetvény 2012. október 9-én vett mintáinak vizsgálati eredményei magasabb kolonizációról tanúskodnak, mint a pécsi kísérleté. A mikorrhiza kolonizációs intenzitás a telepítés évében a kontroll parcellák átlagában 18,65 %, a kezelté 21,95 %. Az arbuszkulumok aránya mindkét esetben 7,4-7,5 %, ami arra utal, hogy a fiatal szőlő az aszályos évben rászorult a gombapartner támogatására. A kontroll magas értékei az őshonos populáció jelenlétét feltételezik.
1. táblázat
Szekszárdi kísérletünkben a kereskedelmi forgalomban kapható Symbivit kezelésben részesített parcellák és a nem kezelt parcellák tőkéinek eredését hasonlítottuk össze. A kiültetett fehér fajtajelölt valamennyi tőkéjét nézve az eredés jó volt, 94 %-os; itt a mikorrhizával kezelt parcellák eredménye nem volt kedvezőbb a kontrollnál. A vörös fajtajelöltnél nagyobb tőkehiányt találtunk, a kezelt tőkék 86,8 %-os eredése a kontroll 82,5 % értékéhez képest a mikorrhiza oltás kedvező hatására utal. Eredményeink alapján a mikorrhiza oltásra adott növényi válasz fajtafüggő.
Szekszárdon mind a vörös, mind a fehér fajtajelöltnél az átlagos hajtáshossz a kezelt tőkéken kissé elmarad a kontrollétól. Ez a telepítés évében egyrészt az oltványok eredeti gyökértömegével is összefüggésben lehet. Másrészt a gazdanövény és a gomba között a szénhidrátokért folyó versenyben mások is megfigyelték, hogy a mikorrhizált növény fejlődése elmaradt a kezeletlentől. A Cirfandli fajta klónjain beállított pécsi kísérlet kétéves eredményei szerint a mikorrhiza kezelés hatása a hajtásfejlődés mértékére 2011-ben nem volt igazolható. 2012-ben a kontroll és kezelt tőkék hajtásfejlődés erőssége között júliusban négy klónon is szignifikáns különbséget kaptunk (kivétel a P. 52-es klón), a mikorrhizával nem kezelt, kontroll tőkék javára (1. ábra). A P.123-as klónon az egy tőkére vetített összes hajtáshossz (a tőkén lévő hajtások együttes hossza átlagosan) szignifikánsan nagyobb, mint a H.2 és P.3 klónoké.
1. ábra: Az egy tőkére jutó összes hajtáshossz Cirfandli szőlőfajta 5 klónján a Symbivit mikorrhiza oltást követő két évben (2011-2012)
A pécsi levélanalízis eredmények arra utalnak, hogy a szőlő 2012. évi tápelem-ellátottsága elmarad a megelőző évitől. A 2. táblázat alapján 2011-ben az AM oltott parcellákról származó levelek foszfortartalma alacsonyabb a kontroll parcellák értékeinél. A 2011. őszi, valamint a 2012. tavaszi eredményeket nézve a kezelt és kontroll levelek tápelem szintje közötti különbség mérséklődik, sőt egyes tápelemeknél 2012-ben a kezelt parcellák levelei mutatnak magasabb értékeket. Az egyes klónok eredményei arra utalnak, hogy a foszfor tápelem szintek változása függ az adott tápelem levélben mért mennyiségétől, érvényesül a szabályozó hatás. Így a H.2, P.3 és P.123-as klónoknál a kritikusan aszályos 2012-es évben a kezelt parcellák leveleinek foszfor szintje érés idején már magasabb értékeket mutatott a kontrollnál.
2. táblázat
A mikorrhiza gomba-gazdanövény szimbiózis önszabályozó jellegűnek tekinthető, melyben a kapcsolat akkor működőképes, ha a gazdanövény számára az együttélés „árát” meghaladó a „haszon”, ami ebből számára származik. Vagyis amennyiben a szőlőgyökér önmagában is képes biztosítani a víz- és tápanyag szükségletét, akkor a gombának juttatott fotoszintetikus asszimilátumok mennyiségének visszatartásával megakadályozza a tápanyag transzportot a mikorrhiza gombák felé, míg stresszhelyzetekben életképes a szimbiózis.
Dr. Csikászné dr. Krizsics Anna, Dr. Kozma Pál
Pécsi Tudományegyetem Szőlészeti és Borászati Kutatóintézet, Pécs
