A Fusarium gombák világszerte jelentős terméskiesést okoznak a borsótermesztésben, miközben a növényvédő szerek alkalmazása egyre inkább korlátozott. Kutatásunk célja annak vizsgálata volt, hogy egy nanoliposzómás fokhagyma-kivonat képes-e természetes módon fokozni a növény védekezőképességét, valamint csökkenteni a kórokozók fertőzőképességét. A vizsgálatok során laboratóriumi, kisparcellás szántóföldi, valamint transzkriptomikai elemzéseket is végeztünk.

A nanoliposzómás formuláció hatékonyabban gátolta a Fusarium gombák fejlődését

1. ábra. A különböző fokhagyma-kivonatok gombaellenes hatása

Laboratóriumi vizsgálataink során négy gazdaságilag jelentős Fusarium faj növekedését hasonlítottuk össze különböző fokhagyma-alapú készítmények alkalmazásával.

Az eredmények azt mutatták, hogy a nanoliposzómás formuláció hatékonyabban gátolta a gombák növekedését, mint a hagyományos olajos kivonat. A liposzómák elősegítették a természetes hatóanyagok jobb hasznosulását, így kisebb mennyiség mellett is jelentős gombaellenes aktivitás volt megfigyelhető.

A növény saját védekező rendszere is aktiválódott

2. ábra. Génexpressziós vizsgálatok (PCA és differenciális génexpresszió)

A levélminták teljes RNS-szekvenálásával feltártuk, hogy a kezelés nem csupán közvetlenül hat a kórokozóra, hanem a növény saját immunrendszerét is aktiválja.

A génexpressziós vizsgálatok során számos olyan gén működése fokozódott, amelyek a:

• növényi immunválasz,
• stressztűrés,
• hormonális szabályozás,
• valamint a kórokozók elleni védekezés kialakításában játszanak szerepet.

A PCA elemzés jól elkülönítette a kezelt és kezeletlen növényeket, ami igazolja, hogy a kezelés jelentős molekuláris változásokat idézett elő.

3. ábra. A tiamin (B1-vitamin) bioszintézisének fokozódása

A biokémiai vizsgálatok kimutatták, hogy a kezelés hatására a növények B1-vitamin (tiamin) tartalma átlagosan 14,3%-kal emelkedett.

A tiamin nemcsak fontos vitamin, hanem a növények stresszválaszának egyik kulcsszereplője is. Magasabb szintje hozzájárulhat:

• a gyorsabb regenerációhoz,
• az oxidatív stressz csökkentéséhez,
• valamint a betegségekkel szembeni ellenálló képesség növeléséhez.
• Kisparcellás kísérletekben is ígéretes eredmények

4. ábra. Szántóföldi vizsgálatok (NDVI, SPAD, drónfelvételek)

A kisparcellás szántóföldi kísérletek során a kezelt állományok egészségesebb fejlődést mutattak. A drónos felvételek, valamint az NDVI és SPAD mérések alapján a növények kedvezőbb élettani állapotban voltak, és a kezelt parcellákban nem jelentkezett Fusarium fertőzés, ami megerősítette a laboratóriumi eredményeket.

Miért fontos ez?

Kutatásunk azt bizonyítja, hogy a nanoliposzómás fokhagyma-kivonatok egyszerre képesek:

• közvetlenül gátolni a növényi kórokozó gombák fejlődését,
• aktiválni a növény természetes immunrendszerét,
• fokozni a stressztűrést,
• valamint növelni a növények B1-vitamin tartalmát.

Az eredmények új lehetőséget kínálnak olyan biológiai alapú, környezetbarát növénykondicionáló készítmények fejlesztésére, amelyek csökkenthetik a kémiai növényvédő szerek használatát, miközben hozzájárulnak a fenntartható mezőgazdasághoz.

A teljes tudományos közlemény itt olvasható

A kutatás részletes eredményei az Agronomy nemzetközi, lektorált tudományos folyóiratban jelentek meg.

Cikk címe:
Garlic Extract Nanoformulation Activates Plant Defense Mechanisms and Enhances Resistance against Fusarium Infection (a pontos címet érdemes a publikáció szerint beírni)

Folyóirat: Agronomy 2025, 15(4), 991

A cikk szabadon elérhető itt:
https://www.mdpi.com/2073-4395/15/4/991

A klímaváltozás következtében az aszály egyre nagyobb kihívást jelent a kukoricatermesztés számára. Legújabb kutatásunkban azt vizsgáltuk, hogy a hasznos talajlakó arbuszkuláris mikorrhiza gomba (Funneliformis mosseae) milyen változásokat idéz elő a kukorica gyökereiben, és ezek hogyan segítik a növényeket a vízhiány okozta stressz leküzdésében.

A vizsgálat során két eltérő szárazságtűrésű kukorica beltenyésztett vonalat (K1 és K2), valamint azok hibridjét elemeztük normál öntözési és aszályos körülmények között. A növények gyökérfejlődését digitális fenotipizálással követtük nyomon, majd modern RNS-szekvenálási módszerekkel feltártuk a gyökerekben bekövetkező génexpressziós változásokat.

A mikorrhiza jelentősen javította a gyökérfejlődést

1. ábra gyökérnövekedés vizsgálata

A gyökérnövekedés vizsgálata egyértelműen igazolta, hogy a mikorrhiza különösen a szárazságra érzékeny genotípusban fejtett ki jelentős hatást. A kezelt növények gyökérzete sokkal fejlettebb maradt aszály alatt, így hatékonyabban tudtak vizet és tápanyagokat felvenni a talajból.

A génműködés teljes átrendeződését figyeltük meg

2. ábra génexpressziós vizsgálatok

A transzkriptomikai vizsgálatok több ezer olyan gént azonosítottak, amelyek működését a mikorrhiza módosította. A főkomponens-analízis (PCA) jól elkülönítette a három genotípust, ami azt mutatta, hogy minden genetikai háttér eltérő módon reagált a mikorrhizával kialakított szimbiózisra.

A differenciális génexpressziós elemzések szerint a mikorrhiza nagyszámú gén aktiválását és gátlását idézte elő, különösen a gyökérfejlődéshez, sejtosztódáshoz, stresszválaszhoz és anyagcseréhez kapcsolódó folyamatokban.

3. ábra A gyökér alkalmazkodását szabályozó biológiai folyamatok aktiválódtak

A funkcionális elemzések alapján a mikorrhiza több olyan biológiai útvonalat is aktivált, amelyek közvetlenül hozzájárulnak az aszálytűréshez. Kiemelkedő szerepet kaptak:

• a sejtosztódás és gyökérnövekedés szabályozása,
• a fehérjeszintézis fokozása,
• a fotoszintézissel kapcsolatos folyamatok támogatása,
• a hormonális jelátviteli rendszerek aktiválása,
• valamint a stresszválaszban részt vevő gének működésének finomhangolása.

Az eredmények azt mutatják, hogy a mikorrhiza nem csupán javítja a gyökérzet méretét, hanem molekuláris szinten is átprogramozza a növény működését, lehetővé téve a gyorsabb és hatékonyabb alkalmazkodást a vízhiányhoz.

Miért fontos ez?

Kutatásunk bizonyítja, hogy a mikorrhiza alkalmazása ígéretes, természetes és környezetbarát megoldás lehet a kukorica szárazságtűrésének növelésére. Az eredmények hozzájárulnak olyan biológiai alapú termesztéstechnológiák fejlesztéséhez, amelyek csökkenthetik a klímaváltozás mezőgazdasági hatásait, miközben mérséklik a külső inputanyagok felhasználását.

A talaj mikrobiális közössége is aktívan hozzájárul a szárazságtűréshez

A növényi gének vizsgálata mellett a gyökerek környezetében élő mikroorganizmusok aktivitását is elemeztük. A gazdanövény genetikai állományának szűrése után a fennmaradó mikrobiális RNS-szekvenciákból több mint 1300 aktív génszakaszt (kontigot) sikerült összeállítani, amelyek a talajmikrobák működéséről adtak képet.

A génexpressziós mintázatok összehasonlítása azt mutatta, hogy a kukorica genotípusa alapvetően meghatározza a gyökér körül élő mikrobiális közösség működését, míg a mikorrhiza gomba jelenléte tovább alakítja ezt a biológiai rendszert. A hibrid növények a két szülővonal között helyezkedtek el, ami arra utal, hogy a növény és a vele együtt élő mikroorganizmusok egy összehangolt, egymást támogató egységet – úgynevezett holobiontot – alkotnak.

4. ábra A gyökérrel együttműködő mikorrhiza gombák és más hasznos talajmikroorganizmusok működésének vizsgálata

Eredményeink azt mutatják, hogy a szárazságtűrés nem kizárólag a növény saját génjein múlik. A gyökérrel együttműködő mikorrhiza gombák és más hasznos talajmikroorganizmusok működése is jelentős szerepet játszik abban, hogy a kukorica sikeresebben alkalmazkodjon a vízhiányhoz. Ez új lehetőségeket nyithat a fenntartható, biológiai alapú növénykondicionáló technológiák fejlesztésében.

A tanulmány a Frontiers in Plant Science nemzetközi folyóiratban jelent meg, és új ismereteket szolgáltat arról, hogy a hasznos talajmikroorganizmusok hogyan segíthetik a jövő fenntartható növénytermesztését.

A cikk szabadon elérhető itt:

https://www.frontiersin.org/journals/plant-science/articles/10.3389/fpls.2026.1808527/full

A klímaváltozás következtében egyre gyakoribb és súlyosabb aszályok komoly veszélyt jelentenek a kukoricatermesztésre. Kutatásunkban azt vizsgáltuk, hogy egy hasznos talajgomba, az arbuszkuláris mikorrhiza (Funneliformis mosseae) milyen módon segíti a különböző genetikai hátterű kukoricanövényeket a szárazság elviselésében.
A vizsgálatok során két eltérő szárazságtűrő képességű kukorica beltenyésztett vonalat és ezek hibridjét hasonlítottuk össze normál öntözés és mesterségesen kialakított aszály mellett. A növények növekedését, gyökérfejlődését, vízhasznosítását, valamint génműködését (RNS-szekvenálással) is elemeztük.

Mit találtunk?

A mikorrhiza minden genotípusban fokozta a növények alkalmazkodóképességét, de eltérő mechanizmusokon keresztül.
A szárazságra érzékeny kukoricában jelentősen javította a gyökérfejlődést és a vízfelhasználás hatékonyságát, ami akár hétszeres növekedést is eredményezett.
A szárazságtűrő vonalakban elsősorban a fotoszintézis stabilitását segítette fenntartani.
A hibrid növények természetes szárazságtűrése magas maradt, ezért náluk a mikorrhiza hatása mérsékeltebb volt.

Miért fontos ez?

Eredményeink azt mutatják, hogy a mikorrhiza gombák alkalmazása ígéretes, környezetbarát lehetőség lehet a kukoricatermesztés alkalmazkodóképességének növelésére. A kutatás azt is bizonyítja, hogy nem minden kukoricafajta reagál ugyanúgy a mikorrhizára, ezért a jövőben a megfelelő növény–mikorrhiza kombinációk kiválasztása kulcsfontosságú lehet a fenntartható mezőgazdaságban.

1. ábra – A mikorrhiza jelentősen javította a növények fejlődését és a gyökérkolonizáció mértékét

Eredményeink szerint a mikorrhiza gomba különösen a szárazságra érzékeny kukoricában fejtett ki jelentős hatást. A kezelt növények nagyobb gyökértömeget fejlesztettek, hatékonyabban használták fel a rendelkezésre álló vizet, és jobban átvészelték a vízhiányos időszakot.

2. ábra – A biomassza és a vízhasznosítás hatékonyságának változása

A génexpressziós vizsgálatok azt is kimutatták, hogy a mikorrhiza számos olyan gént aktivál, amelyek szerepet játszanak a fotoszintézis fenntartásában, a növényi hormonok szabályozásában és a stresszválasz kialakításában. Ezek a molekuláris változások magyarázzák a kedvező élettani hatásokat.

3. ábra – A transzkriptomikai elemzések igazolták a stresszválaszban részt vevő gének aktiválódását

Kutatásunk rámutat arra, hogy a mikorrhiza alkalmazása környezetbarát lehetőséget kínál a kukorica szárazságtűrésének javítására. Az eredmények hozzájárulhatnak olyan fenntartható termesztési technológiák fejlesztéséhez, amelyek a jövő szélsőségesebb éghajlati viszonyai között is biztosabb terméshozamot tesznek lehetővé.

A kutatás eredményei a Frontiers in Plant Science nemzetközi folyóiratban jelentek meg

A teljes cikk elérhető a linken:
https://www.frontiersin.org/journals/plant-science/articles/10.3389/fpls.2025.1723031/full#f1

Virág E. és mtsai. (2025). Genotype-specific responses of maize plants to Funneliformis mosseae under drought stress: phenomic and transcriptomic insights. Frontiers in Plant Science