Szent István Eg yetem. A KÓRÓ TÖRPEP ÓK (Theridion impressum L. Koch) FELHASZNÁLÁSA MODELLSZERVEZETKÉNT TRANSZGÉNIKUS KUKORICÁBAN VÉGZETT

Átírás

1 Szent István Eg yetem A KÓRÓ TÖRPEP ÓK (Theridion impressum L. Koch) FELHASZNÁLÁSA MODELLSZERVEZETKÉNT TRANSZGÉNIKUS KUKORICÁBAN VÉGZETT ÖKOLÓGIAI HATÁSVIZSGÁLAT SORÁN Doktori (PhD.) értekez és Árpás Krisztina Gödöll 2007

2 Növénytudományi Doktori Iskola Növénytermesztési és Kertészeti Tudományág Iskolavezet : Dr. Virányi Ferenc MTA doktora, Doktori Iskola vezet je Szent István Egyetem Mez gazdaság- és Környezettudományi Kar Növényvédelemtani Tanszék Témavezet : Dr. Tóth Ferenc egyetemi docens Szent István Egyetem Mez gazdaság- és Környezettudományi Kar Növényvédelemtani Tanszék Az Iskolavezet jóváhagyása 1 A Témavezet jóváhagyása

3 TARTALOMJEGYZÉK 1. BEVEZETÉS IRODALMI ÁTTEKINTÉS A KUKORICATERMESZTÉS JELENT SÉGE A TRANSZGÉNIKUS NÖVÉNYEK A rovarrezisztens transzgénikus növények Mikroorganizmus-eredet gének A transzgénikus növények környezeti hatása Génármalás Rezisztencia vagy tolerancia A nem-célszervezetekre gyakorolt hatás A MODELL-SZERVEZET KIVÁLASZTÁSA A kóró törpepók Theridion impressum L. Koch ANYAG ÉS MÓDSZER A VIZSGÁLAT HELYSZÍNE ÉS A KÍSÉRLETI ELRENDEZÉS A KÍSÉRLET MENETE A BEGY JTÖTT HÁLÓTARTALMAK FELDOLGOZÁSA A BEGY JTÖTT PETEGUBÓK FELDOLGOZÁSA ETETÉSI KÍSÉRLET ADATRENDEZÉS, STATISZTIKAI ÉRTÉKELÉS EREDMÉNYEK EGYEDSZÁMVIZSGÁLAT A Theridion impressum n stények A Theridion impressum hímek A Theridion impressum petegubók Id beli eloszlás Térbeli eloszlás Az egy t re es n stény-, hím- illetve petegubószámok A BEGY JTÖTT HÁLÓTARTALMAK EGYEDI NÖVÉNYVIZSGÁLAT A BEGY JTÖTT PETEGUBÓK Id beli eloszlás Térbeli eloszlás A térbeli eloszlás tövenkénti elemzése ETETÉSI KÍSÉRLET ÚJ TUDOMÁNYOS EREDMÉNYEK KÖVETKEZTETÉSEK ÉS JAVASLATOK TÉRBELI ELOSZLÁS ID BELI ELOSZLÁS PETEGUBÓVIZSGÁLAT HÁLÓTARTALOM-VIZSGÁLAT ÉS EGYEDI NÖVÉNYVIZSGÁLAT ETETÉSI KÍSÉRLET ÖSSZEFOGLALÁS SUMMARY

4 8. FÜGGELÉK IRODALOMJEGYZÉK KÖSZÖNETNYILÁNÍTÁS

5 4

6 1. BEVEZETÉS A biológiai tudományok fejl dése a XX. században a fizikai és kémiai kutatások eredményeinek köszönhet en felgyorsult. A felhalmozódott tudásanyag és a laboratóriumi technika páratlan fejl dése tette lehet vé a biológia új ágának, a molekuláris biológiának, mint önálló részdiszciplínának a megjelenését. Az új tudomány m velése egyenesen vezetett oda, hogy a kutatókban felmerült az él szervezetek genomjában található információs anyag m vi megváltoztatása. A génsebészet els sikerei és kudarcai, alapkutatási szinten, az 1970-es években a kutatólaboratóriumok falai között zajlottak. Az emberi populáció lélekszámának számottev növekedése, a mez gazdasági terményeket, élelmiszer-alapanyagokat, késztermékeket pusztító baktériumok, gombák, rovarok, gyomok és vírusok kártétele a mez gazdasági kultúrnövények genetikai módosítására ösztönözte a kutatókat. Az örökít anyag módosítása révén olyan tulajdonságokkal sikerült felruházni bizonyos szántóföldi növényeket és kés bb állatfajokat is, amelyekkel azok természetes állapotukban nem rendelkeztek. Néhány példa: Round-Up szója (glifozát-rezisztens), Bt-kukoricák (Bacillus thuringiensis inszekticid hatású endotoxinjait termelik), glufozinát toleráns Liberty TM szi olajrepce stb. (Szigeti é.n.). A növénytermeszt k és állattenyészt k egy része immár nem elégszik meg a körülöttünk él haszonnövények és -állatok hagyományos eljárásokkal végzett nemesítési eredményeivel. Napjainkban -f ként az amerikai kontinensen- mindennapos gyakorlattá vált a genetikailag módosított növények köztermesztése illetve az e növényekb l származó termények takarmánnyá és élelmiszerré való feldolgozása. Mivel sem a szakmai társadalom, sem a civil lakosság körében nem egységes a transzgénikus él lények biztonságos mez gazdasági, élelmiszeripari hasznosításával kapcsolatos vélemény, szükséges ezen él lények további tesztelése. A transzgénikus növények tesztelésénél azonban nem csak az emberi szervezetre gyakorolt hatást kell vizsgálni. Fontos, hogy milyen változásokat idéz el a biodiverzitásban, milyen hatással van a nem-célszervezetekre. A Szent István Egyetem Növényvédelemtani Tanszékén 2001 és 2003 között folyt ilyen vizsgálat egy EU-5 projekt keretében. A projekt célkit zései közé tartozott a genetikailag módosított kukorica állományában a Bt transzgén és a termelt toxin hatásának vizsgálata egyes fitofág, predátor és parazitoid fajokra, valamint a tápláléklánc egyes elemeire. 5

7 E kísérletsorozathoz csatlakoztam magam is, ahol a Bt transzgénikus kukorica nemcélszervezetekre gyakorolt hatását mértük fel trofikus kapcsolatokon keresztül. Modellszervezetként, el zetes munkáink alapján (Tóth et al. 2002a) a generalista ragadozó, T. impressum pókfajt választottuk ki. Célkit zésünk az volt, hogy egy szabadföldön végzett kísérlet keretében megvizsgáljuk, hogy a Bt toxint termel kukoricán és az izogénes párján található T. impressum pókfaj denzitásában, szaporodási mutatóiban, zsákmányspektrumában és térbeli elhelyezkedésében van-e különbség. 6

8 2. IRODALMI ÁTTEKINTÉS 2.1. A kukoricatermesztés jelent sége A kukorica napjaink legfontosabb takarmánynövénye. Ma az egész földkerekségen termesztik, ahol ezt az éghajlat és talajviszonyok lehet vé teszik (Bocz 1996). Elterjedtsége ellenére származása rejtélyes, még ma sem tudjuk, hogy Amerika melyik országát tekinthetjük shazájának. Európába Kolombusz hozta be 1493-ban (Menyhért 1985). Magyarországra Olaszországból vagy Dalmáciából került be 1590-ben, de megjelent a törökök közvetítésével; illetve a Törökországban kereskedelmi úton járó utazók révén, Erdélyen keresztül is (Menyhért 1985). A világon a kukorica-term terület változásait az 1. táblázat szemlélteti. 1. táblázat. A világ kukorica-term területének (ezer ha) változásai 2000-t l 2005-ig (FAOSTAT 2005) Föld , , , , , ,1 Európa , , , , , ,6 Magyarország 1.192, , , , , ,0 A nagy term terület ellenére a fejlett országokban a többségét állatokkal etetik, míg a fejl d országokban közel 90 %-át élelmiszerként hasznosítják. Sajátos nemzeti eledeleket is készítenek bel le: Mexikóban és Guatemalában a maya indiánok ropogósra sült kukoricalepényt más néven tortillát, Olaszországban durvára rölt kukoricaszemb l kásaszer polenta -t, Dél- Amerikában a possoca -t, a volt Jugoszlávia területén a zgance -t; míg a román puliszka (mamaliga) is általánosan ismert (Gy rffy és Izsó 1970). A területnagyságánál fogva jelent s a környezet egészére (talajra, leveg re, él helyként a biodiverzitásra) gyakorolt hatása és komoly jövedelemforrást jelent a gazdálkodók számára (Kiss et al. 2002) között Magyarország els helyen állt az átlagtermés növekedésében az egymillió hektár felett termel országok között (Turi 2002). Jelenleg is egyike a legnagyobb területen termesztett haszonnövényeinknek, hiszen még mindig a takarmányaink legfontosabb alkotóeleme a kukorica, ami az energiaigény %-t, a fehérjeigény 40 %-t fedezi (Kiss 2000). Hazánk a 25 tagú EU-ban Franciaország után a második legnagyobb szemes kukorica területtel rendelkezett 7

9 2005-ben és a kib vült EU szemes kukorica vetésterületének 20%-át tudhatta magáénak (Nagy 2006). A kukoricából készült ipari termékek köre is egyre b vül - ezeket nagyrészt az élelmiszer-, textil-, gyógyszer- és papíripar használja fel (Radics 1994) - akárcsak a Magyarországon engedélyezett fajták száma, amely már 2002-ben elérte a 246-ot (Bujáki és Vajdai 2002) A transzgénikus növények A transzgénikus növények abban különböznek a hagyományosoktól, hogy egyrészt minden sejtjük sejtmagjában egy vagy több idegen gént tartalmaznak; másrészt minden sejtjük, vagy csak egyes szöveteiknek vagy szerveiknek sejtjei, egy vagy több idegen fehérjét termelnek. A növényi géntechnológia hihetetlen távlatokat nyit meg a kutatók, nemesít k számára, hiszen a transzgének horizontális rekombinációt is lehet vé tesznek. Így nem csak a növényekb l, hanem bármely, a Földön él fajból származhatnak a transzgének, akár alacsonyabb rend él kb l: vírusokból, baktériumokból, gombákból, rovarokból vagy magasabbrend szervezetekb l: növényekb l, állatokból vagy akár emberb l is (Heszky 2000). A gazdaságilag jelent s transzgénikus növények három nagy csoportra oszthatók: a, az els generációs transzgénikus növények esetében a cél a mez gazdasági termelés, az agrotechnika segítése volt. A genetikai módosítások célja ebben az esetben a biotikus (vírus, gomba, baktérium, rovar), illetve az abiotikus (herbicid) rezisztencia kialakítása volt. Bizonyítottan el nyt kínálnak az agrotechnikai m veletek költségeinek és környezeti hatásainak csökkentésében (Dudits 2005). A biotikus stresszhatásokkal szemben beépített rezisztenciával rendelkez gazdasági növények közül meg kell említeni a papaya gy r sfoltosság vírus leküzdésére génmódosítással alkalmassá tett transzgénikus növényeket (Souza 1999). Az Y vírus-rezisztens burgonyát (Torres et al. 1999), illetve a bakteriális levélfoltossággal szemben rezisztens rizst (Zhai et al. 2000). Az abiotikus stresszhatásokkal való megbirkózást jól példázzák az olyan módosított növények, amelyek gyökereikben több citromsavat termelnek, így jobban t rik a savas talajban található alumíniumot (de la Fuente et al. 1997); vagy a sótoleranciával rendelkez kukoricanövények, amelyekbe az Escherichia coli-ban található gutd gént építették be (Liu et al. 1999). Az említettek közül napjainkban a rovar- és herbicid rezisztens növényeket termesztik a legnagyobb területen (James 2004). 8

10 b, a második generációs transzgénikus növények létrehozásának célja a növények anyagcseréjének, növekedésének és fejl désének módosítása, f ként a fogyasztói és élelmiszeripari igények jobb kielégítésének érdekében. Az egyik legjelent sebb technológiai tényez a nagy hozamú fél-törpe búzaváltozatok kifejlesztése volt. A magasság csökkenését a japán NORIN gének (gibberellin érzéketlenséget biztosító törpeségi gének) okozták, amelyeket az 1950-es években még keresztezés útján vittek be búzafajtákba (Peng et al. 1999). A közelmúltban azonban sikerült izolálni ezeket a géneket, és kimutatták, hogy a leírtakkal pontosan azonos hatást fejtenek ki akkor is, ha más termesztett növényfajok transzformálására használják ket (Ikeda et al. 2001). Ezek a gének olyan rövidebb és er sebb növények kialakulásához vezettek, amelyek nagyobb m trágyamennyiség esetén sem d ltek meg, másrészt, közvetlenül növelték a terméshozamot azáltal, hogy csökkentették a sejtmegnyúlás mértékét a növény vegetatív részeiben. Így lehet vé tették a növény számára, hogy több energiát hasznosítson azokban a szaporodásért felel s részekben, amelyeket elfogyasztunk. (Peng et al. 1999). A közelmúltban el állítottak egy transzgénikus mustárfajtát, amely 4,3-szer annyi szelén felvételére volt képes, mint a vad típus. A szelén az állati és az emberi szervezet számára egyaránt fontos nyomelem, így ez a növény a talajtisztításon kívül fontos szerepet kaphat a Kalifornia nagy területén általánosan jelentkez szelénhiányos táplálkozás orvoslásában (Banuelos et al. 2005). Van olyan nézet, miszerint az els és a második generációs növények segítségével esetleg leküzdhet k a világon jelenlév élelmiszerellátási problémák. Napjainkban ugyanis mintegy 800 millió olyan ember él a Földön (a fejl d országok lakosságának 18 %-a), aki nem jut hozzá a szükségletei kielégítéséhez nélkülözhetetlen élelmiszermennyiséghez (Pinstrup-Anderson and Pandya-Lorch 2000; Pinstrup-Anderson et al. 1997). Egy korábbi felmérés szerint a fejl d országokban évente csaknem 12 millió, öt évesnél fiatalabb gyermeket érint halálesetek felének bekövetkezésében a hiányos táplálkozás volt a felel s (UNICEF 1998). Azt sem szabad elfelejtenünk, hogy a legtöbb harmadik-világbeli országban nincs sem lehet ség, sem infrastruktúra ahhoz, hogy az élelmiszer-felesleget biztonságosan tárolják, vagy oda szállítsák, ahol élelmiszer-sz kében van a lakosság. A modern technológiák segíthetik ugyan az eddigi gazdálkodási formákat, de nem mindegy, hogyan (Peth 1996). Jelenleg India például óriási, de hamar romló, penészesed, így emberi fogyasztásra hamar alkalmatlanná váló búzafelesleggel rendelkezik, miközben emberek milliói éheznek az országban. A legtöbb fejl d országban nincsenek meg a feltételei annak, hogy az újkelet technológiákat beillesszék a gazdálkodásba. A búza-felesleget tároló raktárak korszer tlenek és nem biztonságosak. Így a búza jelent s része nem az éhez lakosság igényének a kielégítésére szolgál, hanem tönkremegy a patkányok és egyéb 9

11 kártev k miatt (Pusztai és Bardócz 2004), bár állati fogyasztásra alkalmassá tételére már korábban is voltak próbálkozások (Lencsés 1971). c, a harmadik generációs transzgénikus növények esetében a cél olyan növények el állítása, melyeket, mint bioreaktorokat lehet felhasználni speciális molekulák el állítására. Ennek az irányzatnak az els sikeres terméke a GM banán, amely oltóanyagot termel. A biotechnológusok szerint ugyanis az emberek inkább elfogyasztják a vakcinát tartalmazó banánt, minthogy injekciós t vel szurkálják ket (Pusztai és Bardócz 2004). A gyomor és bélcsatorna fert z betegségei elleni oltóanyagokat már sikerült el állítani burgonyában is (Thanavala et al. 1995). A közelmúltban kimutatták, hogy egy olyan rákellenes antitest termeltethet a rizsszemekben és búzamagvakban, ami képes felismerni a rákos tüd -, eml - és vastagbélsejteket, és ezért a jöv ben a diagnózis felállításánál és a kezelésben egyaránt hasznos lehet (Stoger et al. 2000). Hasonló a helyzet a meténgb l származó Hodgkin-lymphoma kezelésére alkalmas költséges hatóanyag esetében. Jelenleg aktív kutatások folynak annak kiderítésére, hogy a GM technológia el segíthetné-e a növény hatóanyag-hozamának növelését, illetve, hogy lehet vé tehet -e ezeknek az anyagoknak a meténgnél könnyebben kezelhet növényekben történ termel dése (Leech et al. 1998). Az els transzgénikus növényt 1983-ban állították el német és amerikai kutatócsoportok egymástól függetlenül: egy baktériumból származó, az antibiotikummal (kanamicin) szemben ellenálló gént építettek be magasabb rend növények kromoszómáiba (Balázs 1998). A világon el ször az 1990-es évek elején Kínában engedélyezték transzgénikus növényfajta, egy vírusrezisztens dohányfajta, termesztését (Becka and Jozefyova 2000). A GM növények közül els ként a kés n puhuló (ún.: Flavr-Savr) paradicsom került forgalomba az USA piacain 1994-ben - (Heszky 2000) - amelynél a beültetett gén saját fajból származott (Venetianer 2005). Ezt követte 1996-ban egy genetikailag módosított paradicsomból készült s rítmény árusítása az Egyesült Királyságban, mely igen népszer vé vált a vásárlók körében. Azonban egy, a patkányokon végzett etetési kísérlet eredményei alapján a biztonsággal kapcsolatos aggodalmak nyilvánosságra hozatalát követ en (Darvas 1999b; Ewen and Pusztai 1999) óriási vita alakult ki világszerte (Darvas 1999c). Ezen kísérletek eredményeit egyesek bírálják (Venetainer 2005), míg mások szerint politikai beavatkozás történt (Rowell 2003; Baintner 2004), mindenesetre a GM paradicsomot kivonták a forgalomból (Tencalla 2004). 10

12 Összehasonlítva a többi országgal, az Amerikai Egyesült Államok vezette be és alkalmazta a leggyorsabban a transzgénikus növényeket. Ennek egyik oka, hogy k ismerték fel legel ször, hogy a transzgénikus növény el állítása fele annyi id t igényel, mint egy új növényvéd szer kikísérletezése és a költsége is egyötöde vagy egyhetede egy növényvéd szer el állítási költségének (Ollinger and Fernandez-Cornejo 1995). A transzgénikus növények vetésterülete napjainkban is fokozatosan növekszik (2. táblázat). 2. táblázat: A transzgénikus növények vetésterülete (millió ha) 1996-tól 2006-ig (Becka and Jozefyova 2002; Senior and Dale 2002; James 2002; 2003; 2004; 2005; 2006). Évszám Vetésterület , , , , , , , , , , , ben a transzgénikus kukoricát az összes transzgénikus növény vetésterületének a 19 %-án, azaz 9,8 millió hektáron termesztettek, míg 2002-ben már 12,4 millió hektáron, ami 21 %-ot jelent (James 2002), melynek 98 %-a az Egyesült Államok, Argentína és Kanada területére esett (Zdunczyk 2001) ben a transzgénikus növények területe a világon elérte az 58,7 millió hektárt. Ennek 62 %-án vetettek transzgénikus szóját, 21 %-án transzgénikus kukoricát, míg a GMO gyapot az összterület 12 %-át tette ki (James 2002). Az összterületb l 39 millió hektár az USA, 13,5 millió Argentina és 3,5 millió Kanada területére esett ben a herbicidtoleráns növények az 58,7 millió ha 75 %-át foglalták el, a rovarrezisztensek 15 %-ot (James 2002). A Bacillus thuringiensis fehérjéjét termel növények területe 14 millió hektár volt (Shelton et al. 2002). 11

13 2003-ban a transzgénikus növények vetésterülete elérte a 67,7 millió hektárt világszerte. Ennek 13,4 %-án, azaz 9,1 millió hektáron termesztettek transzgénikus kukoricát (James 2003). Az összterületb l 42,8 millió hektár az USA, 13,9 millió hektár Argentína és 4,4 millió Kanada területére esett (James 2003) ben 17 országban vetettek transzgénikus növényeket, összesen 81 millió hektáron hoz képest Spanyolországgal, Mexikóval, Paraguay-jal és a Fülöp szigetekkel b vült a termeszt k köre. A területb l 47,6 millió (ez a teljes terület 59 %-a) hektár esett az USA, 16,2 millió (20 %) Argentína, 5,4 millió (6 %) Kanada, 5 millió (6 %) Brazília és 3,7 millió (5 %) Kína területére (James 2004). A herbicidtoleráns növények 58,6 millió hektárt, míg a Bt-növények 15,6 millió hektárt, - azaz az összterület 19 %-át - foglalták el (James 2004) ben már a világ 21 országában termesztettek transzgénikus növényeket. A herbicidtoleráns növények 63,7 millió hektárt, míg a Bt-növények 16,2 millió hektárt - az összterület 18 %-át tették ki (James 2005) ban már 22 országban termesztettek transzgénikus növényt. Ebben az esztend ben lépte át a termesztési terület nagysága a lélektani 100 milliós határt, ebb l 69,9 millió hektár a herbicidtoleráns növények, 19 millió hektár a Bt-növények területe, ebb l 25,2 millió hektár a Bt kukorica. Ebben az esztend ben jelent meg el ször a köztermesztésben egy herbicid toleráns lucerna az USA-ban (James 2006). Megfigyelhet, hogy a transzgénikus növények területe majdnem kizárólag az amerikai kontinensre korlátozódik, ami igen súlyos megosztottságot tükröz. Ennek több oka is lehet, de az tény, hogy a legfontosabb szabadalmak, az újdonság érték géntechnológiai eredmények amerikai cégek tulajdonában vannak. Évr l évre n a szakadék, annak ellenére, hogy az EU országai jelent s összegeket fordítanak a kutatásra, segítik a kisvállalatok alapítását ezen a területen (Dudits 2000). Ennek okát már közvélemény-kutatások is próbálták kideríteni (Gaskell et al. 1999), de a helyzet azóta sem változott. A GMO élelmiszerek társadalmi megítélése a nyugat-európai országokban negatív, a lakosság mintegy 85%-a ellenzi termesztésüket és forgalmazásukat, továbbá azt is meg kell említenünk, hogy a GM-vet mag ára kb %-kal magasabb, mint a konvencionális szójáé (Pusztai és Bardócz 2004). Az amerikai közvélemény alapvet en megbízik a közérdek védelmére létrehozott állami szervekben (FDA, EPA), lelkesen fogadja a technikai-tudományos eredményeket, hisz a haladásban; míg Európában a zöld mozgalmak élveznek nagyobb bizalmat és er sebb a hagyományos értékek féltése, az újdonsággal szembeni bizalmatlanság (Gundel és Regusiné 2002). 12

14 Amikor hazánk csatlakozott EU-hoz, az unióban is tilos volt a GM-növények termesztése, és nem engedélyezték a ma már legálisan termeszthetõ 17 kukoricafajtát (Bohus 2006) jan. 20- án azonban hazánk moratóriumot hirdetett a MON 810-es Cry1A-toxint termel kukoricafajtacsoport kibocsátására (Darvas és mtsai. 2006), mert egyes kísérletek azt mutatták, hogy a génmanipulált MON 810-es kukoricahibridek által termelt toxin a talajban felhalmozódik, ami a talajéletet veszélyezteti, a növény pollenje pedig többek között, védett lepkék hernyóira is káros (Bohus 2006) szeptember 18-án döntött volna az Európai Bizottság szaktestülete arról, hogy mentes maradhat-e Magyarország a genetikailag módosított szervezetekt l (GMO). A tagállamok többsége pártolta ugyan a magyar GMO-mentességet, néhány állam tartózkodása miatt (a kétharmados min sített többség híján) azonban a kérdés nyitva maradt; a végs döntést az Európai Tanács hozza meg hónapok múlva (Bohus 2006). A 2007 január 01-t l 2013 december 31-ig terjed id szakra az EU elfogadta a közösségi kutatási és technológiafejlesztési tevékenységekre vonatkozó hetedik keretprogramot. A végrehajtott kutatás biztosítja majd azokat az ismereteket, amelyek alapot adnak többek között a géntechnológiával módosított szervezetekkel (GMO-k) kapcsolatos biztonsági szempontok, az élelmiszer-biztonsági el írások, a közösségi állat-egészségügyi, járványvédelmi és jóléti el írások biztonságát célzó politika támogatásához. A term földhöz köt d biológiai er források tekintetében a kutatás a következ kre összpontosít: a talaj term képességére, a haszonnövényekre és termelési rendszerekre- ezek teljes sokféleségében, beleértve a biogazdálkodást, a min ségi termelési rendszereket és a GMO-k környezetre és az emberekre gyakorolt hatásának figyelemmel kísérését és értékelését is (1982/2006/EK határozat) A rovarrezisztens transzgénikus növények A növények természetes védekezési mechanizmusuk révén rendelkeznek bizonyos fokú rezisztenciával a másodlagos anyagcseretermékeiknek köszönhet en. Ezen anyagok jelenléte miatt specializálódnak a növényev rovarok bizonyos növényfajokra. A növényfajok és a fajon belüli egyedek természetes rezisztenciája eltér. A hagyományos nemesítés ezt próbálta felhasználni a rovarrezisztens növények el állítására, de átüt sikert még nem sikerült elérni. A géntechnológia azonban a bakteriális gének felhasználásával jelent s eredményeket ért el az elmúlt 10 évben (Heszky 2000). A rovarrezisztencia gének származhatnak mikroorganizmusokból, növényekb l, s t állatokból is. 13

15 Az els rovarrezisztens fajták (gyapot, kukorica és burgonya) 1995-ben kerültek köztermesztésbe az USA-ban, melyekben a Bacillus thuringiensis (Bt) delta-endotoxin génje biztosította a rovarrezisztenciát (Heszky 2000). A rovarrezisztens növényeket egyesek a vegyszeres kezelések alternatívájának tekintik, mert a Bt növények vetésével csökken a vegyszerfelhasználás, ezzel gazdasági, egészségügyi és környezetvédelmi szempontból is sokat nyerünk (Shelton et al. 2002; Carrie`re et al. 2003). A gyapotban például a lepke kártev k megfékezésére széles hatásspektrumú szereket kénytelenek használni. A szerfelhasználás azonban %-al csökkent a Bt gyapot bevezetésével (Fitt et al. 2004) Mikroorganizmus-eredet gének Bacillus thuringiensis (Bt) delta endotoxin gén A Bacillus thuringiensis egy világszerte elterjedt, spóraképz, talajban él Gram-pozitív baktérium (Hornok 1995), mely a spóraképzés során a rovarokat károsító kristályos fehérjét ( Bt toxin, delta-endotoxin) termel. A baktérium spóráit és endotoxinját, mint mikrobiális eredet rovaröl szert, már az 1950-es évek óta használják a növényvédelemben (Heszky 2000). A Bt toxin hatásmechanizmusa nem ismert teljesen. Miután a rovar elfogyasztotta, a kristályos fehérje oldhatóvá válik és a középbélben lév lúgos ph, valamint a proteázok aktiválják. Ennek hatására protoxinokká, majd kés bb kisebb polipeptidekké esik szét a rovarok emésztése során (proteolitikus aktiválás). Ezt követ en a toxinok a középbél epitél hámsejtjeinek glikoprotein receptoraihoz kapcsolódnak. Miután a toxin bejutott a membránba, azon pórusok keletkeznek, megszakad elektromos és ph gradiense (McGaughey and Whalon 1992). A delta-endotoxinok tehát a B. thuringiensis alapú készítmények tulajdonképpeni hatóanyagai, amennyiben a bélfalban lév receptorokhoz köt dve 2 órán belül leállítják a perisztaltikus mozgást, sérüléseket okoznak rajta, s a keletkez lyukon keresztül a bélüregben lév mikroorganizmusok szaprofita aktivitásból patogén aktivitásba mennek át. Ez az oka annak, hogy a delta-endotoxinok önmagukban is kifejtik hatásukat (Carlton 1988), és ehhez nem szükséges a B. thuringiensis sejt. A rovar Bt-toxinra való érzékenységét az dönti el, hogy az aktív forma hozzá tud-e kapcsolódni a középbél epitél sejteinek receptoraihoz, vagy sem (Heszky 2000). A Bacillus thuringiensis különböz törzsei sokféle kristályos toxint termelnek, melyek más és más rovarfajokra hatnak. A specificitást a fehérje szerkezete és a rovar receptor molekulája adja. A Bacillus thuringiensis delta-endotoxin nevezéktanát el ször Höfte és Whiteley állította fel

16 ben. Ekkor a toxinokat négy nagy alcsoportba osztották aszerint, hogy mely rovarcsoportra fejtik ki hatásukat. A további kutatások során azonban bebizonyosodott, hogy egyes toxinok több rovarcsoportra is hatnak (Smith and Ellar 1994; Bradley et al. 1995), így besorolásuk ez alapján nehézkes lenne. Ezért a korábbi, hatásmechanizmuson alapuló csoportokra osztást megszüntették, a jelöléseket felülvizsgálták és bevezették a folyamatos számozást (Crickmore et al. 1998). Jelenleg 51 cry gént ismerünk. A transzgénikus növények többnyire a Cry1 és Cry3 módosított változatait termelik. Ennek f oka az, hogy az eredeti toxin bizonyos növényekben fitotoxikus volt, így némi változtatást kellett rajta végrehajtani (Darvas 1999a). A Bt toxin növényben való termel désér l eltér információk láttak napvilágot. Egyes feltevések szerint a növény öregedésével a Bt szint csökken tendenciát mutat a növényben (Tayabali 1995). Ezt kísérletekkel is igazolták: a fiatalabb kukoricában magasabb volt a Cry1Ab szint, mint id sebb korban, s t ekkor már elmaradt attól a szintt l, amit megkövetelnek a kukoricamoly második generációjának szabályozásához (Onstad and Gould 1998; Archer et al. 2000). Hasonló reakciót tapasztalt Olsen és Daly (1995) is, továbbá Fitt (1998) Bt gyapotban Cry1Ac esetében. Bourguet (2002) feltevése szerint viszont a Bt-fehérje az egész tenyészid alatt folyamatosan termel dik. Bt kukoricával 1996-ban több cég is (AgrEvo, Novartis, Mycogen, Monsanto, DeKalb Genetics) megjelent a piacon. A hibridek zöme a Cry1A(b) gén eredeti, illetve szintetikus változatát tartalmazza, a kukoricamoly (Osrtinia nubilalis) ellen hatásos A transzgénikus növények környezeti hatása A növények esetében alkalmazott GM technológiák esetében a környezeti hatásokkal kapcsolatos aggodalmak többsége a transzgénikus növény közeli rokonfajaiba történ génáramlás lehet ségéb l, az egzotikus gének vagy tulajdonságok nemkívánatos hatásainak esetleges érvényesüléséb l (pl. rovarrezisztencia vagy gyomirtó szer tolerancia), valamint a technológiával meg nem célzott organizmusokra gyakorolt potenciális hatásokból ered (Dudits 2000) Génármalás A termesztett növények géncentrumaira vagy sokféleségének forrásaira különös figyelmet kell fordítani, mert az ilyen régiókban sok olyan vad rokonfaj létezik, amelyekbe az új 15

17 tulajdonságok átkerülhetnek (Ellstrand et al. 1999; Mikkelsen et al. 1996; Scheffler et al. 1993; Van Raamsdonk and Schouten 1997). Különlegesnek min sül környezet esetén olyan technológiák segítségével lehet transzgénikus növényeket kifejleszteni, amelyek a lehet legkisebbre csökkentik annak esélyét, hogy a gének a pollenek közvetítésével áramoljanak vad rokon fajokba, és ott kifejtsék hatásukat. Az ilyen jelleg technológiák esetében hímsterilitást eredményez módszereket alkalmaznak, vagy a kloroplaszt-transzformáció folytán létrejöv anyai ágú örökl dést használják fel (Daniell 1999; Daniell et al. 1998; Scott and Wilkinson 1999) Rezisztencia vagy tolerancia Habár a Bt növények termesztése szignifikánsan környezetkímél bb és nagyobb gazdasági hasznot hoz, mint a hagyományos fajták; sikerük mégis rövid élet lehet a rezisztens rovarpopulációk megjelenésével. Jelenleg közel 500 rovar vagy atka rezisztens valamely növényvéd szerre, így minden esély megvan a Bt rezisztens kártev k megjelenésére is (Georghiou and Lagunes-Tejeda 1991). A Bt-kukorica termesztésének tehát egyik legnagyobb veszélye a rezisztens populációk kifejl dése (Tayabali and Seligy 1995; Gould 1998; Ives 2002) ben jegyezték fel az els olyan rovartörzset, amely a Bt-toxinra rezisztenciát mutatott. Ma közel egy tucat rovarfaj Bt-toxinra rezisztens törzsét tartjuk nyilván (Whalon és McGaughey 1998). Sok tudós egyetért abban, hogy a rezisztens populációk kifejl dése elkerülhetetlen, az egyetlen kérdés az, hogy ez mikorra várható (Mellon and Rissler 1999). Számos lepkefaj esetében kimutatták már a Bt toxin rezisztenciát laborban és egy esetben - Plutella xylostella - szántóföldön is (Tabashnik 1994; Tabashnik et al. 2003; Tabashnik et al. 2004; Ferré and Van Rie 2002). Lose és munkatársai 2002-ben végzett vizsgálataik alapján szintén felhívják a figyelmet a rezisztens Ostrinia nubilalis populációk kifejl désének veszélyeire. Ezek a vizsgálatok el revetítik a további rezisztenciák kifejl désének veszélyét. Egyel re még nincsenek olyan kísérleti eredmények, amelyek a tartós Bt toxin jelenlét miatt kialakuló rezisztenciáról számoltak volna be, de mivel a Bt toxin szintek változékonyságát már eddig is megfigyelték, a biotechnológusok szerint a Bt rezisztenciának is változatai fognak kifejl dni (Kennedy and Whalon 1995). Azonban, mivel a rovaroknál gyakori az összetett- és a keresztrezisztencia, így ezek esetleges kifejl dése a géntechnológia ezen irányzatának bukását jelentené (Alstad and Andow 1995). 16

18 A rezisztens populációk kifejl désének szabályozására hozták létre az ún. nagy dózis és menedék (high-dose/refuge) stratégiát. E modell alapja, hogy csak homozigóta rovarok rezisztensek a Bt toxinra. Abban az esetben, ha a rezisztencia gén heterozigóta formában van jelen a rovarban, annak érzékenysége kisebb, mint a rezisztencia gént nem tartalmazóké, de a Bt növény által termelt toxin még képes elpusztítani. A cél tehát az, hogy a rovarpopulációban minél nagyobb arányt érjenek el a rezisztenciagént nem hordozó, illetve a rezisztenciagénre nézve heterozigóta egyedek. Ennek gyakorlati megvalósítását jelenti a nagy dózis/menedék technológia. Lényege, hogy a Bt növényfajta táblái közé Bt-mentes fajtát is vetnek. Ezekben a sávokban a rezisztenciával nem rendelkez egyedek is élhetnek, szaporodhatnak. A Bt táblán lév homozigóta rezisztens egyedek ezekkel párosodva hozzák létre a heterozigóta utódokat, melyek aztán a Bt táblán elpusztulnak (Heszky 2000). A nagy dózis/menedék technológia csak akkor alkalmazható, ha a toxin rezisztencia recesszív módon örökl dik (Tabashnik et al. 1986; Roush et al. 1989). Mivel az Ostrinia nubilalis és a Heliothis virescens fajok esetében laboratóriumi körülmények között már találkoztak ezzel ellentétes jelenségekkel (Sims et al., 1991; Huang et al. 1999), ezért nagyon fontos, hogy minden toxin esetében a rezisztencia örökl désmenetét leteszteljük minden kulcskártev nél (Tabashnik et al. 1992; 2002; Liu and Tabashnik 1997; Tang et al. 1997; Zhao et al. 2000; Liu et al. 2001; Alida et al. 2004) A nem-célszervezetekre gyakorolt hatás A B. thuringiensis tartalmú készítmények nem mérgez ek sem az eml sökre, sem a madarakra, és a halakra sem (Darvas 1999a). Néhány fehérje viszont allergiát válthat ki az erre érzékeny emberekb l. Ezt meger sítették Bernstein és munkatársai is 1999-ben, akik a Bt vegetatív részeivel és spóráival szembeni humorális immunglobulin G (IgG) és immunglobulin E (IgE) antitest választ vizsgálták. Ho Mae-Wan (1998), (angol tudós) szerint azonban nem létezik olyan eljárás, amivel biztosan meg lehetne állapítani a génmódosított élelmiszerek által okozott allergiás reakciókat. Az allergiás reakciók általában csak azután jelentkeznek, hogy az els allergén elfogyasztása az alanyt érzékennyé tette rá. A magas metionin-tartalmú GM szója el állításakor a brazil dió metionin-dús fehérjéit vitték be a szójába. Ugyanis az eml sök nem képesek szintetizálni ezt az esszenciális aminosavat. Bejuttatva a brazil dió génjeit, a szója metionin-tartalma kielégít vé vált. Szerencsére még miel tt ez a szója forgalomba került volna, kiderült, hogy a génekkel a brazil dió allergiát kiváltó tulajdonságát is átvitték a GM növénybe. Így el lehetett hárítani az ezzel kapcsolatos veszélyeket 17

19 (Bindslev-Jensen and Poulsen 1997). Nem sikerült azonban ezt megel zni a t kehal génnel módosított GM paradicsom esetében. Itt a t kehalra allergiás emberek vére a GM paradicsomra is allergiás reakciókkal válaszolt (Ye et al. 2000). Az esetlegesen kiváltott allergia mellett a másik legnagyobb veszély a nem-célszervezet rovarokra gyakorolt hatás, amivel egyre több labor és szabadföldi vizsgálat foglalkozik, hiszen a jelenleg ismert összes él lény közel 57 %-a rovar és ezek mintegy fele fitofág (Szentesi 1990). Candolfi és munkatársai 2000-ben megadták a szempontokat a nem-célszervezet ízeltlábúakkal kapcsolatos fél-szántóföldi és szántóföldi kísérletek végzéséhez és a kapott adatok kiértékeléséhez, de a mai napig nincs elfogadott eljárás annak mérésére, hogy hogyan hatnak a rovarrezisztens növények az ízeltlábú károsítókra és nem-célszervezetekre (Dutton et al. 2003). A teljesebb kép megismeréséért tekintsünk át néhány, a nem-célszervezetekre gyakorolt hatás vizsgálatával kapcsolatos kísérletet. A közönséges fátyolka (Chrysoperla carnea) lárváit laboratóriumi körülmények között Bt és izogénes kukoricán felnevelt levéltetvekkel (Rhopalosiphum padi) etették. Nem észlelték a transzgénikus kukoricának káros hatását, sem a fátyolka kezdeti fejl désmenetére, sem a mortalitására nézve (Manachni et al., 1999). Dutton és munkatársai (2002) szintén a közönséges fátyolkát vizsgálták. Bt-kukoricán nevelt levéltet vel (Rhopalosiphum padi) és takácsatkával (Tetranychus urticae) táplálták a rovar lárvákat. Sem a túlélésben, sem a fejl dében nem találtak szignifikáns különbséget. Háziméhekkel (Apis mellifera) végeztek etetési kísérletet, amelyek megtisztított és aktivált Cry1Ba delta-endotoxint tartalmazó pollen alapú táplálékot kaptak. A méh életét azonban nem befolyásolta, hogy milyen táplálékkal etették (Malone et al. 1999). A következ kísérletben szintén háziméheket neveltek fel Cry1Ab és Cry1F tartalmú pollen táplálékon. A pollen nem volt semmilyen hatással a fejl d méhlárvákra, viszont ugyanez a Cry1F tartalmú pollen táplálék teljesen elpuszította a viaszmoly lárvákat (Hanley et al. 2003). Zwahlen és munkatársai 2000-ben kukoricán károsító tripszen (Anaphothrips obscurus) és az azt fogyasztó poloskán (Orius majusculus) folytattak vizsgálatokat. A tripszeket Bt és izogénes tápnövényen nevelték, majd ezekkel etették a poloskákat. Eredményeik szerint a poloskák mortalitásában semmilyen különbséget nem találtak a két kezelés között. Egy 2 éves szántóföldi vizsgálatban a Danaus plexippus n stényeinek peterakását figyelték Bt kukoricában. Az eredmények azt mutatták, hogy a n stények azonos számú petét helyeztek el a Bt és az izogénes kukoricatáblába. Megállapították, hogy a Bt kukorica pollenjének és portokjainak 18

20 nem volt mérhet hatása a Danaus plexippus peterakására és lárváinak túlélésre (Jesse and Obrycki 2003). Egy hároméves szántóföldi kísérletben a katicabogarak faji összetételét, szezonális aktivitását és dominancia megoszlását térképezték fel, de nem találtak különbséget a Bt és az izogénes kukoricáról származó adatok között (Szekeres et al., 2004). Egy 1999-ben szintén fátyolkákkal végzett kísérlet azonban ett l eltér eredményeket hozott. A fátyolkákat Spodoptera littoralis lárvákkal etették, amelyeket olyan táplálékokon neveltek, amelyek Cry1Ab toxint és Cry1Ab és Cry2A protoxint tartalmaztak. Megállapították, hogy a Cry1Ab protoxinnak kitett fátyolkalárvák mortalitása % volt, a Cry1Ab toxinnak kitetteké %-os, míg a Cry2A esetében 47 % volt. A kontroll csoport mortalitása szignifikánsan alacsonyabb - 26 %-os - volt (Hilbeck et al. 1999). Jesse és Obrycki (2002) szerint sok nem-célszervezet lepkefaj potenciális veszélyeztetett a Bt kukorica által, bár a pontos adatok a veszély mértékével kapcsolatban még hiányoznak. Az általuk laborkísérletben vizsgált lepkefaj Euchatias egle esetében azonban nem tudtak kimutatni semmilyen negatív hatást. Pókokkal is folytattak kísérleteket Bt kukorica hatásvizsgálatához, de egyik esetben sem tapasztaltak negatív hatást a pókokra nézve: sem Csehországban (Sehnal et al. 2004), sem Németországban (Volkmar et al. 2004), és Olaszországban (Lozzia 1999) sem. Sehnal és munkatársai (2004) a pókokon kívül a levéltetveket, tripszeket és a poloskákat is vizsgálták, de itt sem találtak a kezelések között szignifikáns különbséget. A toxinnak a talaj ökoszisztémájában betöltött szerepér l is eltér információk állnak a rendelkezésünkre. A Bt toxinok toxicitását számos talajlakó gerinctelen fajra (Acarina, Nematoda, Collembola) vizsgálták laboratóriumi körülmények között (Saxena and Stotzky 2001; Carter et al. 2004) de ezekb l nem lehet egyértelm következtetéseket levonni a szántóföldi körülményekre vonatkozóan (Favre et al. 1993). Laborkísérletekben, a talajban él lebontást végz szervezetek közül a Porcellio scaber testéb l és ürülékéb l ki tudták mutatni a Cry1Ab fehérjét, ami azt jelenti, hogy a vizsgált állat Cry1Ab fehérje emésztése és kiválasztása csak részleges. Ez felveti annak a lehet ségét, hogy a Bt kukorica lassabban bomlik le a talajban (Wandeler 2002). O Callaghan és munkatársai (2005) nem találtak közvetlen hatást a célszervezeteken kívüli egyedekre a Bt kukoricában lév Cry toxinok vizsgálata során, ami szerintük nem meglep a Bt termékek biztonságos és céltudatos felhasználása mellett (Glare and O Callaghan 2000). 19

21 2.3. A modell-szervezet kiválasztása A Bt-kukorica nem célszervezetekre gyakorolt hatását trofikus kapcsolatokon keresztül kívántam felmérni. Ehhez el ször egy megfelel modellszervezetet kellett keresni. Napjainkban, az ökológiai hatásvizsgálatokban egyre nagyobb szerepet kapnak azok a kísérletek, ahol indikátorszervezeteként (Buchar 1983; Clausen 1986; Ru i ka 1987; Maelfeit et al. 1990; Buchar 1991; Ru i ka and Bohá 1994; Churchill 1997) vagy biológiai kontroll szervezetként pókokat alkalmaznak (Riechert and Lockley 1984; Young and Lockley 1985; Nyffeler and Benz 1987; Bishop and Riechert 1990; Curtis and Corrigan 1990), mivel nagyon érzékenyek a vegetáció apró változásaira (Duffey 1966; Robinson 1981; Greenstone 1984). Tanulmányok alapján a kukoricásokban legnagyobb egyedszámban a következ pókcsaládok egyedei fordulnak el : farkaspókok (Lycosidae), karolópókok (Thomisidae), futópókok (Philodromidae), vitorlapókok (Linyphiidae); keresztespókok (Araneidae) és a törpepókok (Theridiidae) (Volkmar and Uhlemann 1995; Provencher et al. 1988; Tálasné 1999; Horváth 2001; Tóth el at. 2001; Tóth et al. 2002a; Tóth et al. 2002b). Mivel a farkaspókok, a karolópókok (Gertsch 1979; Wing 1984) és a futópókok nem hálószöv fajok, és naponta maximum 1-2 zsákmányállatot fogyasztanak el (Nyffeler és Benz 1988), így táplálkozásuk nehezen követhet nyomon. A farkaspókok n stényei petecsomójukat potrohuk hasi oldalán magukkal cipelik (Dudich és Loksa 1975), így szaporodásuk figyelemmel kísérése is nehézségekbe ütközik. A vitorlapókok és a keresztespókok hálószöv fajok ugyan, de a zsákmány maradékát apró darabokra morzsolják és kidobják a hálóból, miután a bels ségeit elfogyasztották. E sajátos táplálkozási szokás miatt szintén körülményes a zsákmányspektrumuk meghatározása. Ezek alapján a törpepókok (Theridiidae) családjára esett a választás. E családból a kísérleti területünkön leggyakrabban a Theridion impressum pókfaj fordult el A kóró törpepók Theridion impressum L. Koch Ez az a faj, melyet szántóföldi és laboratóriumi tesztszervezetként egyaránt használnak (Pekár 1998, 1999a, 2002; Schröder et al. 1999; Tóth et al. 1998, 2000, 2001, 2002b). Ahogy a család régebbi neve (gömbhasú pókok) is mutatja, az ide tartozó fajoknak gömböly vagy hengeres a potroha. Egyesek kifejezetten az emberi kultúra nyomába szeg dtek, s így világszerte elterjedtek (Crome 1971). A család néhány, Földközi tengernél vagy a dél-orosz sztyeppéken él tagjainak marása veszélyes az eml sökre és az emberre is. Ebbe a családba tartoznak a hírhedt, félelmetes mérg Latrodectus nem fajai, - köztük az Észak-Amerikában jól ismert fekete özvegy (Latrodectus 20

22 mactans) is (Dudich és Loksa 1975), - melyekb l hazánkban egyetlen faj sem shonos (Szalkay és Pál 1976). A T. impressum (1. ábra) fejtora barnás, potrohán világos alapon, 5-7 pár fekete folt van. Nagysága 1,7-1,9 mm (Loksa 1984), lábai viszonylag hosszúak (Loksa 1989). Ez a faj igen elterjedt Európában (Stojicevic 1907; Drensky 1929; Nicolic and Polenec 1981; Maurer and Hanggi 1990; Blagoev 2002), Ázsiában, és Észak-Amerikában, 2000 m tengerszint feletti magasságig (Heimer and Nentwig 1991; Samu and Szinetár 1999). Habár Fowles (1994) wales-i tanulmánya szerint a faj nem tartozik a gyakori pókfajok közé, a T. impressum el fordulását közel 30-féle él helyen regisztrálták már. Így például homokd néken, a legtöbb tengerparti területen, zsombékokon, mocsarakban, sztyeppéken, szántóföldeken, gyümölcsösökben, száraz, homokos tengerpartokon és nedves, füves területeken egyaránt (Young and Lockley 1989; Hanggi et al. 1995). Domináns fajnak mutatkozott az alma és a barackosok lombozatában is (Bogya 1999). Hurokhálói kusza kinézet ek (Benjamin and Zschokke 2003). A szöv szemölcsökb l kiválasztott nyúlós váladékot felhasználva a hátsó lábak fogazott sertéivel befonja az elfogott zsákmányállatokat (Whitehouse 1987), amelyeknek kutikulái a pók számára értékes rész elfogyasztása után a ragadós fogószálakon függnek a hálóban (Steiner 1984)(2., 3. ábra). Ez a zsákmányelfogási viselkedés egyedi a pókok között, a Theridiidae családon kívül csak a Nesticidae családnál láthatunk ilyet (Coddington 1986). Térhálója hetekig megmarad, ellentétben a síkhálókkal, amelyek élete legtöbbször egy-két nap (Zschokke 2000). A faj hálóját -f ként éjszaka (Benjamin and Zschokke 2003) lépcs zetesen, huzamosabb ideig építi, ez teszi lehet vé, hogy hosszabb ideig is alkalmas legyen a háló a zsákmányfogásra (Carico 1986; Eberhard 1987; Opell 1999). Gyakorisága és széles zsákmányspektruma (Árpás et al. 2004) mellett ez volt az a f tulajdonság, ami miatt ezt a fajt választottuk, hiszen a Theridion által elfogyasztott áldozat egyértelm en meghatározható a viszonylag hosszú élettartamú hálóban maradt áldozatok teteme alapján. A Theridion anyapók gömböly, többnyire kékes színben játszó petegubóját védett helyre készíti (Roberts 1995) és a kicsinyek kikeléséig rzi (4. ábra)(lendl é.n.), majd a petegubó elhagyása után, felöklendezett táplálékkal eteti ket (Kullmann 1969). A telet általában juvenilis állapotban vészelik át (Pekár 1999b). 21

23 1. ábra: Theridion impressum hím (fent) és n stény (lent) (Fotó: Árpás, 2003). 2. ábra: Theridion impressum n stény a hálójába ragadt zsákmányállatok tetemével (Fotó: Tóth, 2002). 22

24 3. ábra: Theridion impressum n stény tojásgubójával (Fotó: Tóth, 2001). 4. ábra Theridion impressum n stény kicsinyeivel táplálkozás közben (Fotó: Tóth, 2002). 23

25 3. ANYAG ÉS MÓDSZER 3.1. A vizsgálat helyszíne és a kísérleti elrendezés Kísérletünket a Budai-hegységhez tartozó dombvidéken, a Budapestt l 30 km-re fekv Sóskút határában állítottuk be, a Sóskút Fruct Kft. gyümölcstelepén. A kibocsátás, a vonatkozó FVM engedély alapján történt egy szilva, kajszi és szibarack ültetvényekkel körülvett izolált szántón, 2001, 2002 és 2003-ban. Választásunk azért esett erre a területre, mert számos géntechnológiai el írást kellett betartanunk (kísérleti tér bekerítése, éjjel-nappali rzés, valamint a más kukoricásoktól való távolság), melyeket más kukoricatermeszt körzetekben nem tudtunk volna biztosítani. A kísérleti terület talajtípusa csernozjom, 2,8 % humusztartalommal. A területen a parcellákat sakktáblaszer elrendezésben, 6 ismétlésben helyeztük el (Függelék 1. ábra) ben egy parcellában 42 sor és egy sorban átlagosan 120 növény volt, míg 2002-ben 40 sor volt parcellánként és soronként 120 növény ban a Bt és az izogénes parcellákban az els és a hátsó sor átlagos t száma 40 volt. A 40. sorban 73, a 18. sorban 92, a 28. sorban 87, míg a 1. sorban átlagosan 84 növény volt. A sorokban jóval kevesebb növény kelt ki, mint az el z esztend ben, köszönhet en a vegetációs id során tapasztalt csapadékhiánynak. A parcellákat 2,8 m kezel út választotta el egymástól. Az izogénes parcellákat DK 440, a transzgénikus parcellákat DK 440 BTY, MON 810 hibridkukoricával vetették be. A 12 parcellát a 6 m széles köpenyvetés (pollencsapda) vette körül, melybe az izogénes hibrid került. A vegetációs id folyamán az egyes parcellák növényeit a Cry1Ab toxin jelenlétére tesztelték. A növényi szövetekben jelenlév toxin kimutatására Lateral Flow QuickStix TM tesztet használtak (EnviroLogix Incl. Portland USA). Mind a Bt, mind az izogénes parcellákon véletlenszer en kiválasztott növényekr l 2-2 levelet mintáztak. Mindegyik Bt parcella növényeiben kimutatták a Cry1Ab toxin jelenlétét, míg az izogénes parcellák és a köpenyvetés növényeiben ennek hiányát. A kísérleti területek táblatörzskönyvei: El vetemény: 2001 paradicsom 2002 napraforgó 2003 napraforgó Talajm velés: mindhárom évben azonos technológia: 24

26 szi mélyszántás (32-36 cm) simítózás magágykészítés kétszeri kombinátorozással Tápanyagutánpótlás: mindhárom évben megegyezik: sz: 216 kg/ha NPK Tavasz: 68 kg/ha NH 4 NO 3 Talajkezelés: 2001-ben a vetéssel egyid ben sorkezelés, 0,75 kg/ha Diazinon 5G Vetés id pontja: május április április Kelés id pontja (állomány 50%-a kikelt): május május április 29. Magszám: szem/ha Gyomszabályozás: preemergensen a vetés napján, vagy a vetést követ 2 napon belül, 6 l/ha Guardian Extra Vegetációs id ben mechanikai gyomirtás Betakarítás: szárzúzás, égetés, beszántás október november október A kísérlet menete Felvételezéseinket 2001-ben a június 28-tól augusztus 29-ig terjed id szak során nyolc, 2002-ben június 27-t l szeptember 25-ig tizenkett, míg 2003-ban június 18-tól szeptember 03-ig összesen tizenhárom alkalommal végeztük. Ezen id szak alatt minden felvételezés során 25

27 parcellánként kb. 500 növény - a parcellát körben szegélyez növények és két bels sor, a 18. és a 28. sor növényei (Függelék 2. ábra) - leveleit vizsgáltuk át. Ez hetente kb növény megfigyelését jelentette. Steiner (1984) szerint a Theridion-ok gyakran tartózkodnak talajközelben és kistest ek révén nagyobb társaikkal ellentétben jobban ki vannak téve a vízvesztés veszélyének is, ezért hálóikat védett helyekre készítik (Duffey 1975), így a biztosabb észrevétel és a kisebb zavarás érdekében az alsóbb levelek fonákjának alapos ellen rzésére tükröket használtunk. Néha a csapadékos id járás miatt nem tudtuk megközelíteni a területet, ilyenkor elmaradt a felvételezés, ezt az adatok kiértékelésénél figyelembe vettük ben a kijelölt növényeket átnézve feljegyeztük a T. impressum hálóinak helyét, majd a petegubójukat rz n stény pókokat petegubóval és hálótartalommal együtt begy jtöttük. A petegubókat laborban kikeltettük és megszámoltuk a kikel lárvákat. A kikelt lárvák egy részét felhasználtuk egy etetési kísérletben ben és 2003-ban továbbfejlesztettük a vizsgálati módszerünket és minden alkalommal feljegyeztük a: n stények és a hímek helyét, petegubó készítés id pontját, petegubó-kikelés idejét. begy jtöttük: az elhagyott hálókat, a lárvák által elhagyott petegubókat. A petegubókat, amelyb l már kikeltek a lárvák, csipesszel kiemeltük a pókhálóból és a továbbiakban egyedileg kezeltük. Laborban, a kikeltetett és a szabadföldr l üresen begy jtött petegubók estében is -, megszámoltuk a bennük található el lárva-b rök, peteburkok és elhalt el lárvák számát. Az elhagyott, zsákmányállatokkal teli hálókat a levéllel együtt olló segítségével eltávolítottuk a növényr l és papírba csomagoltuk, amire egyedi azonosítót írtunk, majd laborban elvégeztük a zsákmányállatok meghatározását A begy jtött hálótartalmak feldolgozása Az elhagyott hálókat mikroszkóp alatt megvizsgáltuk és meghatároztuk a benne lév zsákmányállatokat, majd rendek, illetve a pókok, az ugróvillások és az atkák esetében alosztályok szerint besoroltuk. A Rhaphidioptera és a Planipennia rendbe tartozó fátyolkákat nem különbözettük meg, hanem a régebbi mindkét rendet magában foglaló Neuroptera elnevezést használtuk, amely utal a két pár gazdagon erezett szárnyra (Bakonyi 1995; Benedek 2006). Vizuális 26

28 értékelés alapján gondosan elkülönítettük a szintén a hálóban lév, de a pók áldozatául nem es ízeltlábúaktól ben és 2003-ban a hálón belül elkülönítettünk egy alul nyitott, ún. zseb és egy zseben kívüli részt, melyeknek tartalmát külön-külön feljegyeztük. A T. impressum ugyanis peterakáshoz harangszer szövedéket készít amit mi zsebnek neveztünk el -, és ebben rzi petegubóját (Loksa 1984). Az elkülönítésre azért volt szükség, mert a pókháló határai nehezen állapíthatók meg, míg a zseb egyértelm en körülhatárolható. A zseb a háló azon része, ahol a pók rzi a petegubóját. A zseb falát kezdetben finom pókfonal, majd a vegetációs id el rehaladtával a pók által elfogyasztott zsákmányállatok tetemei és a lehullott kukorica portokok alkotják. Ez utóbbiak a vékony selyemfonalból készült pókháló észrevételét nagyban megkönnyítik. A hálótartalom-elemzés eredményét 2001-ben és 2002-ben összevetettük egy ugyanazon a kísérleti területen végzett egyedi növényvizsgálat adataival (Tóth et al., 2004), hogy megállapítsuk, a hálótartalom-elemzés kell en reprezentálja-e az adott területen jellemz rovarok egyeds r ségét. Az egyedi növényvizsgálat hetenként és parcellánlént növény teljes átvizsgálását jelentette (Szekeres et al. 2004; Szekeres et al. 2006; Szentkiralyi et al. 2006) 3.4. A begy jtött petegubók feldolgozása Az elhagyott petegubókat sztereomikroszkóp alatt megvizsgáltuk és a tartalmát kielemeztük. Mindhárom évben petegubóként külön megszámoltuk a peteburkokat, az elhalt petéket és az elhalt el lárvákat (Függelék 3. ábra), illetve 2001-ben a begy jtött petegubóból kikelt lárvák számát és a benne található el lárva-b röket is. A következ két évben már nem tartottuk szükségesnek a lárvák és el lárva-b rök számlálását, mivel megállapítottuk, hogy a peteburkok számából egyértelm en lehet következtetni a számukra. Több módszerrel próbálkoztunk a feldolgozásnál. Kipróbáltuk a becsléses módszert, ami nem vezetett eredményre, mert a peteburkok takarták egymást. Ugyanezen okok miatt nem volt célravezet a fényképezéses módszer sem (Függelék 4. ábra). Végs megoldásként tehát a csipesszel történ egyenkénti számolást választottuk, amelyet szárazon végeztünk el Etetési kísérlet 2001-ben az izogénes parcellákról származó petegubókból kikel lárvák megszámolása után, az egy napon kikel egyedek közül az els petegubón kívüli vedlésük után kiválasztottunk 180 db életképes, közel egyforma lárvát. Az els vedlést azért vártuk meg, mert ekkora a n stény már biztosan nem gondozza, eteti a lárvákat (Agnarsson 2004). Ezeket 27