DOKTORI (PhD) ÉRTEKEZÉS TÉZISEI

Átírás

1 DOKTORI (PhD) ÉRTEKEZÉS TÉZISEI VESZPRÉMI EGYETEM GEORGIKON MEZŐGAZDASÁGTUDOMÁNYI KAR NÖVÉNYTERMESZTÉSI ÉS KERTÉSZETI TUDOMÁNYOK DOKTORI ISKOLA Témavezető: Dr. habil. Fischl Géza a mezőgazdasági tudomány kandidátusa BURGONYAFAJTÁK REZISZTENCIAVIZSGÁLATA FITOFTÓRA- (PHYTOPHTHORA INFESTANS [MONT.] DE BARY) FERTŐZÉSSEL SZEMBEN ÉS EGYES KÖRNYEZETI TÉNYEZŐK HATÁSA A BETEGSÉG-ELLENÁLLÓSÁGRA Készítette: Dr. GERGELY LÁSZLÓ Keszthely 2004

2 1. A kutatás előzményei, célkitűzés A burgonyavész kórokozója egy sajátos biológiájú, hagyományosan gombaként rendszerezett mikroorganizmus, a Phytophthora infestans (Mont.) de Bary. Világviszonylatban a burgonya legfontosabb betegségének tekinthető, mivel a kórfolyamatnak kedvező hűvös és csapadékos időjárás esetén a termésveszteség elérheti a %-ot is, a teljes lombvesztés és gumórothadás következtében. A hírhedtté vált kórokozónak a feltételezett őshazájából, Mexikóból kiinduló két világméretű elterjedése (migrációja) súlyos társadalmi-gazdasági következményekkel járt. Az első váltotta ki az írországi éhínséget és tömeges kivándorlást a XIX. század közepén ( ), a második pedig az 1980-as évektől kezdődően teljesen átalakította a helyi populációk genetikai összetételét világszerte. Az egyik legfontosabb változás a P. infestans összetett virulenciájú rasszainak elterjedése volt, amely stratégiaváltást eredményezett a rezisztenciára nemesítésben. A sebezhetőnek bizonyult rassz-specifikus (vertikális) rezisztencia helyett a horizontális rezisztenciaformák (pl. szántóföldi rezisztencia) kerültek előtérbe napjaink nemesítési programjaiban. Hazánkban a fajtaminősítés korábbi gyakorlata szerint a burgonyavésszel szembeni rezisztenciavizsgálatok az országos fajtakísérletekben fellépő természetes lomb- és gumófertőzéseken alapultak, Hinfner Kálmán ( ) munkássága nyomán. Az utóbbi évtizedekben azonban a meleg és aszályos évjáratok növekvő gyakorisága, valamint a fajtakísérletek hatékonyabb vegyszeres növényvédelme miatt ezzel a módszerrel már nem biztosítható a rezisztenciavizsgálatok folyamatossága. A megváltozott körülmények olyan provokációs vizsgálati módszerek kifejlesztését és/vagy adaptálását tették szükségessé, amelyekkel megbízhatóan és folyamatosan értékelhető a burgonyagenotípusok nem rasszspecifikus (horizontális) fitoftórarezisztenciája, a lombozaton és a gumón egyaránt. A burgonyavész elleni integrált védelem egyik fontos elemével, a fajták ellenálló képességével (genetikai védekezés) 1988 óta foglalkozom, amikor elkezdtem a burgonya rezisztenciavizsgálatait az Országos Mezőgazdasági Minősítő Intézet Növénykórtani Osztályán, Budapesten. A burgonyafajták állami elismeréséhez nélkülözhetetlen rezisztenciavizsgálatok módszertani nehézségei (a természetes fertőzések korlátozott felhasználhatósága, a lombozat és a gumók eltérő rezisztenciája, a fertőzési- és fertőzöttségértékelési módszerekben rejlő bizonytalanságok) nagy kihívást jelentettek számomra. Ez arra ösztönzött, hogy 1997-ben jelentkezzem a PATE Az integrált növényvédelmi módszerek elméleti alapjai, és ezen belül a Környezeti tényezők hatása a gombabetegségekkel szembeni ellenálló képességre című doktori programjára, amellyel reményeim szerint hozzájárulhatok a burgonya integrált növényvédelmének fejlesztéséhez. 1

3 Kutató-fejlesztő munkám során a következő célokat tűztem ki: 1. Burgonyafajták és -fajtajelöltek burgonyavésszel szembeni horizontális rezisztenciájának mérésére alkalmas provokációs vizsgálati módszerek kidolgozása és/vagy adaptálása. 2. A lombozat rezisztenciavizsgálati módszereinek összehasonlító elemzése. 3. A gumók rezisztenciavizsgálati módszereinek összehasonlító elemzése. 4. A lomb és a gumók rezisztenciája közötti összefüggés vizsgálata. 5. A burgonyavésszel szembeni horizontális rezisztencia tartósságának vizsgálata. 6. Egyes környezeti tényezők hatásának vizsgálata a fajták ellenálló képességére. 7. Államilag elismert burgonyafajták horizontális fitoftórarezisztenciájának jellemzése mindkét növényi testtájon. 2

4 2. Anyag és módszer 2.1. A rezisztenciavizsgálatok anyaga és helyszínei Valamennyi vizsgálat anyagát az Országos Mezőgazdasági Minősítő Intézethez (OMMI) állami elismerés céljából bejelentett burgonya-fajtajelöltek és/vagy a már államilag elismert burgonyafajták képezték. A horizontális rezisztencia mértékét meghatározó vizsgálatokban a felhasznált fertőző anyag minden esetben hazai Phytophthora infestans izolátumok keverékéből állt és legkevesebb 7 virulenciafaktort tartalmazott, megfelelően reprezentálva a honi populációk összetett rasszkarakterét. Az izolátumok származási helye: H-K/91, 2001/04: Dula Bencéné (Heves megyei Növény- és Talajvédelmi Szolgálat, Eger); H-3.1/93, US-8: Bakonyi József (Növényvédelmi Kutatóintézet, Budapest); 2001/21/3: Wolf István (Veszprémi Egyetem, Burgonyakutatási Központ, Keszthely). Az izolátumokat paradicsom növények lombján tartottuk fenn (Heves megyei NTSZ) és fogékony burgonyafajták lombozatán szaporítottuk fel (OMMI, Monorierdő). A lombozat fitoftóra-ellenállóságának vizsgálatát az OMMI Fajtakitermesztő Állomásán, Monorierdőn (fóliasátras teszt), valamint az OMMI Növénykórtani Állomásán, Röjtökmuzsajon (szabadföldi teszt) végeztük, külön erre a célra szolgáló provokációs kísérletekben. A gumók fitoftórás megbetegedésének mértékét a fajtakísérletekben fellépő természetes fertőzések nyomán (OMMI, Növénykórtani Állomás, Röjtökmuzsaj), valamint laboratóriumi módszerekkel (egészgumós mesterséges fertőzés, gumókorongok elicitoros kezelése) vizsgáltuk A lombozat fitoftórarezisztenciájának vizsgálati módszerei Fóliasátras provokációs vizsgálatok Az általunk kidolgozott provokációs vizsgálati módszert, amely egész növények mesterséges fertőzésén alapszik, 1990 óta alkalmazzuk a burgonyafajtajelöltek rezisztenciavizsgálatára. A vizsgálandó genotípusok 1. szaporítási fokú gumóiból db rügydugványt vágtunk ki, amelyeket a rügynyugalom vegyszeres megszakítása (0,1 %-os gibberellinsav (GA 3 ) +1%-os tiokarbamid oldatában 10 perces áztatás, majd csapvizes lemosás) után fóliasátorban kialakított tőzegágyba ültettünk ki, kétismétléses, véletlenblokk-elrendezésű mikroparcellás kísérletbe (30 növény/parcella). Fertőző anyagként a P. infestans két hazai izolátumának (H-K/91, H-3.1/93) 1:1 arányú keverékét használtuk, amelyek összetett rasszkarakterűek (virulenciatípus: illetve (8).10.11) és legkevesebb 7 domináns rezisztenciagén (R-gén) letörésére képesek a burgonyában. 3

5 A mesterséges fertőzést 3 x 10 4 sporangium/ml sűrűségű vizes szuszpenzió lombra permetezésével végeztük a növények lombleveles korában, a késő délutáni órákban (30 ml/parcella). A milliliterenkénti sporangiumszámot Bürker-kamra segítségével határoztuk meg. A fertőzöttség mértékét (fertőzött lombfelület %) 1-10-es skálájú bonitálással állapítottuk meg az inokulációt követő napon, fajtánként megbecsülve a megbetegedett levélfelület nagyságát az összes lombfelülethez képest (Gergely 1999). A genotípusokat fitoftórás lombfertőzöttségük alapján 5 fogékonysági osztályba soroltuk be. A besorolás az egyes fajták fertőzöttségének a mindenkori kísérleti átlagtól való eltérésén alapszik. Így a kísérleti átlagot 100%-nak tekintve, egy adott genotípus rezisztens (1), ha fertőzöttsége a kísérleti átlag értékének 25%-át nem haladja meg, mérsékelten rezisztens (2), ha fertőzöttsége a kísérleti átlag értékének 25-75%-a, közepesen fogékony (3), ha fertőzöttsége a kísérleti átlag értékének %-a, közepesnél fogékonyabb (4), ha fertőzöttsége a kísérleti átlag értékének %-a és nagyon fogékony (5), ha a fertőzöttsége meghaladja a kísérleti átlag 175%-át. Azokban az esetekben, amikor a fertőzöttség kísérleti átlaga nagyobb 50%-nál, a besoroláskor a tényleges fertőzöttség százalékos értékei a rezisztencia/fogékonyság következő fokozatainak felelnek meg: (1) 0-20% = rezisztens, (2) 21-40% = mérsékelten rezisztens, (3) 41-60% = közepesen fogékony, (4) 61-80% = közepesnél fogékonyabb, (5) % = nagyon fogékony (Hinfner és Homonnay 1966). A legutóbbi 5 éves időszakban ( ) 60 burgonya-fajtajelölt és államilag elismert fajta lombozatának horizontális rezisztenciáját vizsgáltuk. A burgonyavésszel szembeni horizontális rezisztencia tartósságát 18 burgonyagenotípus egymástól távoli évjáratokból (1990, 1995, 1997, 2001) származó lombfertőzöttségi értékeinek összehasonlításával állapítottuk meg. Az összehasonlíthatóságot az tette lehetővé, hogy a fogékony (Cleopatra) és a közepesen fogékony (Désirée) standard fajták a teljes vizsgálati időszakban szerepeltek a provokációs kísérletekben Szabadföldi provokációs vizsgálatok A lombozat mennyiségi jellegű szántóföldi rezisztenciájának mérésére a Shaner és Finney (1977) által leírt ADPC (Area under the Disease Progress Curve) módszert alkalmaztuk, amely a betegség kifejlődésének és terjedésének ütemét genotípusonként határozza meg a járványgörbe alatti terület nagyságával az integrálszámítás gondolatmenetét követve. Három éven át ( ) 36 államilag elismert burgonyafajta lombozatának szántóföldi rezisztenciáját vizsgáltuk fungicidmentes, kétismétléses, mikroparcellás kísérletekben (10 növény/parcella). A vizsgálandó geno- 4

6 típusok blokkjait a vírusellenálló Százszorszép fajtával ültettük körbe (belső fertőzési forrás), amelyet mesterségesen fertőztünk a P. infestans 3 hazai izolátumának (H-K/91, 2001/04, 2001/21/3) 1:1:1 arányú keverékével. A H-K/91 izolátum összetett rasszkarakterű (lásd: pont), a másik két izolátum virulenciatípusa nem ismert. Az inokulációt a lombzáródás után 1-2 héttel végeztük el a növényállomány előzetes beöntözését követően, 2-3 x 10 4 sporangium/ml sűrűségű vizes szuszpenzió lombra permetezésével, az esti órákban. A betegség spontán terjedését szükség szerint esőszerű öntözéssel segítettük elő. A kísérletekben 3 kontroll fajta szerepelt: a White Lady (1=rezisztens), a Désirée (3=közepesen fogékony), és az Impala (5=nagyon fogékony). A lombozat fertőzöttségét 5-8 naponkénti bonitálással állapítottuk meg az első tünetek fellépésétől a vegetáció végéig a fertőzött lombfelület %-ában, évjárattól függően 4-6 alkalommal. A szántóföldi rezisztencia mértékének kifejezésére használt ADPC-értékeket a következő képlet alapján számoltuk ki: n ADPC= [(X i+1 + X i )/2] [t i+1 - t i] i = 1 ahol x i = a fertőzöttség mértéke az i-edik megfigyeléskor, t i = az időpont (napokban) az i-edik megfigyeléskor, n = a megfigyelések száma (Shaner és Finney 1977). A genotípusok fogékonysági osztályokba való besorolását a legfogékonyabb fajtához viszonyított relatív ADPC-értékek (RADPC) alapján végeztük el az alábbiak szerint (Jenkins és Jones 2003): 1 = 0,00-0,20 (rezisztens) 2 = 0,21-0,40 (mérsékelten rezisztens) 3 = 0,41-0,60 (közepesen fogékony) 4 = 0,61-0,80 (közepesnél fogékonyabb) 5 = 0,81-1,00 (nagyon fogékony) A gumók fitoftórarezisztenciájának vizsgálati módszerei Rezisztenciavizsgálatok fajtakísérletekben fellépő természetes fertőzés nyomán 27 államilag elismert burgonyafajta gumóinak fitoftórás megbetegedését vizsgáltuk azokban az évjáratokban (1996, 1998, 1999), amelyekben a tenyészidőszak végén lehullott csapadék értékelhető mértékű gumófertőzést eredményezett. A fertőzöttség mértékét fajtánként 2x100 gumós mintákon állapítottuk meg tüneti értékeléssel, a betakarítást követő 2 hónapos tárolás után (fertőzött db%). A jellegzetes külső tünetek (a gumóhéjon fellépő ólomszürke, enyhén besüppedő, kemény tapintatú foltok) észlelésekor a 5

7 gumókat a köldökön át félbevágtuk a héj alatti szövetekbe beszűrődő, rozsdabarna szárazkorhadás ellenőrzése céljából. Bizonytalan tüneti diagnózis esetén a gumófeleket nedves kamrába helyezve 18 C-on inkubáltuk és óra elteltével sztereomikroszkóppal ellenőriztük a Phytophthora infestans sporulációját. A genotípusok fogékonysági osztályokba való besorolását a pontban leírtak szerint végeztük el A gumók horizontális rezisztenciájának vizsgálata laboratóriumban Két éven át ( ) 35 államilag elismert burgonyafajta gumóinak horizontális fitoftórarezisztenciáját vizsgáltuk. Vizsgálatainkban Sato (1995) egészgumós fertőzési technikáját alkalmaztuk, amelyet kiegészítettünk egy digitális képfeldolgozáson alapuló fertőzöttségértékelési módszerrel. Genotípusonként 4-4 db érett, közepes méretű gumót 4-5 hónapon át tároltunk +3-5 C-on. A vizsgálat előtt a gumókat 24 órán át szobahőmérsékleten kondicionáltuk, majd felületileg fertőtlenítettük tízszeres hígítású Hypo - ban, amit csapvizes öblítés követett. Ezután a gumókat főzőpohárba helyezve előkezelésnek vetettük alá 2 órás, csapvizes áztatással (a bakhátban való átnedvesedés szimulálására). Az inokuláció előtt a csapvizet leöntöttük és helyére sporangiumszuszpenziót öntöttünk (30-50 sporangium/ml), amelyben a gumókat 18 C-on, 4 órán át tartottuk. A fertőző anyag három hazai P. infestans izolátum (H-K/91, 2001/04, 2001/21/3) 1:1:1 arányú keverékéből állt. A fertőzés után alapos csapvizes öblítést végeztünk, majd a gumókat fedeles műanyag dobozokba, átnedvesített szűrőpapírra tett műanyag hálóra helyeztük és 7 napon át 18 C-on, sötétben inkubáltuk. A fertőzöttség értékeléséhez a gumókat a köldökön át hosszanti irányban átmetszve az egyik gumófelet eltávolítottuk, majd a fajtánként megtartott 4-4 gumófélről digitális felvételeket készítettünk. A színes felvételeken raszteres képfeldolgozó programmal (Photoshop 6.0) értékeltük a megbetegedett (barnára színeződött) szövetrészek nagyságát a szignifikáns mintarészek összterületének (pixel) és a gumóminták összterületének (pixel) hányadosa alapján, %-ban (Berke 1994). A statisztikai értékeléshez Microsoft Excel programot használtunk. A genotípusok fogékonysági osztályokba való besorolását a pontban leírtak szerint végeztük Burgonyagumó-korongok elicitoros vizsgálata 2001-ben 29 államilag elismert burgonyafajta gumóinak a P. infestans micéliumából nyert sejtmentes homogenátummal (mint elicitorral) szembeni érzékenységét vizsgáltuk az Érsek és munkatársai (1989) által leírt módszer szerint. A 6 hónapig +3-5 C-on tárolt, majd a kezelés előtt 2 napig szobahőmérsékleten kondicionált gumókat felületileg fertőtlenítettük 10-szeres hígítású Hypo -ban. Ezután a belőlük dugófúróval kivágott 18 mm átmérőjű szövethengereket 2 mm vastag korongokra szeleteltük. A korongokat 6

8 többszöri desztillált vizes öblítés után fedeles műanyag dobozokba, nedves szűrőpapírra helyeztük (genotípusonként 8 db-ot) és szobahőmérsékleten szikkasztottuk a kezelésig. A kezelés során 6 korongra µl elicitorpreparátumot, 2 korongra (kontroll) ugyanennyi desztillált vizet cseppentettünk, majd a cseppeket lapos végű üvegbottal szélesztettük. Rövid szikkasztás után a dobozokat 18 C-on, sötétben, 72 órás időtartamra inkubáltuk. Az inkubálást követően a kezelt és kezeletlen gumókorongokról genotípusonként fekete-fehér felvételeket készítettünk. A szöveti hiperszenzitív reakció (nekrózis) mértékét digitális képfeldolgozással értékeltük, a burgonyagumó-korongok kontrollhoz viszonyított felületi elszíneződésének meghatározásával (Berke 1994). Az elicitorpreparátumot a Phytophthora infestans US-8 rasszának szelektív borsóagar táptalajon nőtt 1 hetes micéliumából készítettük. Az 1,1 g légnedves, de előzőleg fagyasztott micéliumtömeget 20 ml desztillált vízzel turmixgépben homogenizáltuk, majd ultrahanggal teljes erősségre kapcsolt MSE készülékben 10 percig kezeltük. Ezt követően az 5000 g-vel 25 percig centrifugált anyag felülúszóját 20 percig sterilizáltuk Összefüggés-vizsgálatok Kétváltozós lineáris regresszióanalízissel vizsgáltuk: 1. a burgonyafajták lombozatának kétféle módszerrel (fóliasátras és szabadföldi teszt) meghatározott fitoftórarezisztenciája (n = 25), 2. a gumók természetes és mesterséges fitoftórafertőzöttsége (n = 27), 3. a gumók horizontális fitoftórarezisztenciája és elicitorérzékenysége (n = 27), 4. a lombozat és a gumók horizontális fitoftórarezisztenciája (n = 34), 5. a fajták tenyészideje és a gumók horizontális fitoftórarezisztenciája (n = 31), valamint 6. a tenyészidőszak egészében illetve annak végén (augusztus-szeptember) lehullott csapadék mennyisége és a gumók természetes fitoftórafertőzöttsége (n = 10) közötti összefüggést Meteorológiai megfigyelések A fóliasátras rezisztenciavizsgálatokban (Monorierdő) a növényállományban elhelyezett termohigrográffal mértük a fertőzéstől az első tünetek megjelenéséig tartó inkubációs időszak hőmérsékleti és légnedvesség értékeit. A szabadföldi provokációs kísérletekhez (Röjtökmuzsaj) a helyben telepített automatikus mérőállomás szolgáltatta a meteorológiai adatokat. 7

9 3. Eredmények 3.1. Burgonyafajták lombozatának fitoftórarezisztenciája A legutóbbi 5 év ( ) rezisztenciavizsgálati eredményei alapján a fóliasátras provokációs kísérletekben jelentős különbségeket állapítottunk meg a genotípusok lombfertőzöttségében. A fertőzöttség szélsőértékei 0-3% (minimum) és 85-95% (maximum) között változtak, a fertőzött lombfelület %-ában (F%). Az összes vizsgált genotípus (n=60) közül mindössze 5 (8%) mutatott kielégítő ellenállóságot (rezisztens és mérsékelten rezisztens típusok: F%=0-20 illetve 21-40). További 10 fajta (17%) átmeneti típusként viselkedett (F%=41-60), és 45 fajta (75%) közepesnél fogékonyabbnak vagy nagyon fogékonynak bizonyult (F%=61-80 illetve ). A legnagyobb ellenállóságot a korai érésű Derby és Vitara fajtajelölteknél, valamint a középérésű White Lady, Raja és Solara államilag elismert fajtáknál észleltük. Ezzel szemben a legfogékonyabb lombú genotípusok a korai Berber, Adora, Annabelle, Arosa és Amorosa, valamint a középérésű Lady Rosetta, Redstar, Aladin, Margarita és Dura voltak. A fogékony gazda-parazita kapcsolatot nagy kiterjedésű és dúsan sporuláló léziók jellemezték. A rezisztens kölcsönhatásban egyes genotípusokon hiperszenzitív reakciót (HR), míg másokon mérsékelt léziónövekedést és/vagy gyengébb sporulációt észleltünk. A léziók növekedésében és lombozaton való kiterjedtségében megállapított igen jelentős különbségek a sporuláció intenzitásában nem érvényesültek. Mindössze az 5 legnagyobb ellenállóságot mutató fajtánál fordult elő közepes mértékű sporuláció, az összes többi fajtát intenzív spóratermelés jellemezte. Az 5 éves vizsgálati időszak alatt néhány genotípusnál (Derby, Cupido, Innovator, Cicero, Raja, White Lady) nyilvánvalóvá vált a rasszspecifikus (vertikális) rezisztencia sebezhetősége, mivel a fertőzésre korábban hiperszenzitív reakcióval válaszoló fajták lombozatán 2000-től változó kiterjedésű, sporuláló léziókat figyeltünk meg. Közülük a White Lady betegedett meg a legkisebb mértékben (F%=3,0), a Cupido, az Innovator és a Cicero fajták azonban az átmeneti típusokra jellemző megbetegedés tüneteit mutatták (F%=47,5-60,0). Az államilag elismert fajták és a fajtajelöltek fogékonysági osztályainak átlaga egyaránt 3,9 volt, ami azt jelzi, hogy a fajtaválasztékban a burgonyavészre fogékony lombú fajták vannak többségben. A burgonyavésszel szembeni rezisztencia tartósságának vizsgálata során megállapítottuk, hogy miközben a korai standard Cleopatra fajta lombja következetesen fogékonynak bizonyult, néhány középkésői fajta (pl. Désirée, Kondor, Agria) megőrizte közepes mértékű horizontális rezisztenciáját a teljes (12 éves) vizsgálati ciklusban. A rezisztenciavizsgálat első évében (1990) három hazai fajtajelölt (Kastia, Galant, Luna) lombozatán kiemelkedően nagyfokú horizontális rezisztenciát észleltünk (F%= 2,5-5,0). 8

10 Sajnálatos módon ezek a későbbi vizsgálatokból kimaradtak, mert néhány nemkívánatos tulajdonságuk meghiúsította állami elismerésüket. A későbbiekben ugyanakkor feltűntek olyan mérsékelten rezisztens fajták is (pl. Solara, Signal), amelyek azóta állami elismerést kaptak és felkerültek a Nemzeti Fajtalistára. Az általunk kidolgozott fóliasátras provokációs kísérlet megbízhatónak és jól reprodukálhatónak bizonyult a lombozat fitoftórafertőzéssel szembeni horizontális rezisztenciájának vizsgálatára. A módszer alkalmas a betegséggel szembeni főbb viselkedési típusok (rezisztens, átmeneti, fogékony) elkülönítésére és arányuk megállapítására egy adott fajtaszortimentben. Nagy előnye, hogy a burgonyavészre kedvezőtlen időjárású évjáratokban (pl. 2003) is szolgáltat információkat, azaz folyamatossá teszi az adatközlést a fajtaminősítés számára. Mivel használatával nagyszámú genotípus ellenállósága viszonylag rövid idő (45-50 nap) alatt, kevés költséggel vizsgálható, a pontban leírt vizsgálati eljárás 1990 óta szerves részét képezi az OMMI fajtakísérleti módszertanának. A lombozat burgonyavésszel szembeni szántóföldi rezisztenciáját mérő provokációs kísérleteinkben ( ) a járványgörbe alatti területet kifejező ADPC-értékek kísérleti átlagai alapján megállapítottuk, hogy a 2000-es évjárat volt a legkedvezőbb, a 2001-es pedig a legkevésbé hajlamosító a betegség kifejlődésére. A legnagyobb szántóföldi ellenállóságot a magyar nemesítésű White Lady, a német Panda és a holland Raja fajták mutatták. Ezzel szemben a legfogékonyabbnak következetesen nagy ADPC-értékekkel az Adora, Lilla, Lady Rosetta, Impala és Agata fajták bizonyultak. A legnagyobb ellenállóságot mutató White Lady fajta lombján a burgonyavész első tünetei nappal később jelentek meg a fogékony fajtákhoz viszonyítva. Az inkubációs időszak meghosszabbodása főként az R-gént is hordozó (a fóliasátras tesztekben HR-rel reagáló) genotípusokra volt jellemző. A horizontális rezisztencia legfontosabb és legáltalánosabb tényezőjének a léziók mérsékelt ütemű növekedése bizonyult. A sporuláció mértékében megnyilvánuló különbségek megállapítására a szabadföldi kísérletekben nem volt lehetőség, ami a sporangiumképződésre kedvezőtlen időjárási tényezőknek tulajdonítható (magas napi középhőmérséklet, csapadékhiány, alacsony relatív páratartalom). A jelentős évjárathatások miatt a burgonyafajták szántóföldi rezisztenciájának meghatározását legalább 3 egymást követő év ADPC-értékeinek átlagára kell alapozni. A mennyiségi jellegű rezisztencia mérése a lombfertőzöttség többszöri értékelésén és a járványgörbe alatti terület kiszámításán alapuló módszerrel megbízhatóan elvégezhető. A genotípusok fogékonysági osztályokba való besorolása a mindenkori fajtasor legfogékonyabb fajtájához viszonyított relatív ADPC-értékek (RADPC) alapján ugyancsak megbízhatónak bizonyult. A lombozat fitoftórarezisztenciájának megállapítására használt fóliasátras és szabadföldi provokációs vizsgálatok eredményei jó megfelelést 9

11 mutattak: a genotípusok kétféle módszer szerinti fogékonysági osztályba sorolása között szoros összefüggést igazoltunk (r=0,80, P=5%). A mindkét vizsgálatban szerepelt államilag elismert fajták (n=25) fogékonysági besorolása megegyezett vagy csak egy fokozatnyi különbség mutatkozott ugyanazon fajta növénykórtani minősítése között Burgonyafajták gumójának fitoftórarezisztenciája A legutóbbi évtizedben mindössze 3 évben (1996, 1998, 1999) fordult elő értékelhető mértékű fitoftórás gumófertőzés a burgonya kisparcellás fajtakísérleteiben. A fertőzöttség kísérleti átlagai (17,1, 8,1 és 7,5 db%) alapján ezekben az évjáratokban voltak a legkedvezőbbek az időjárási feltételek a betegség spontán fellépésére, ami összefügg a tenyészidőszak egészében és annak végén (augusztus-szeptember) lehullott csapadék mennyiségével. A vizsgálat helyszínén (OMMI Növénykórtani Állomás, Röjtökmuzsaj) mindhárom évben a fitoftórás szárazkorhadás volt a meghatározó gumóbetegség. Az egyéb gombás és baktériumos gumórothadások (Fusarium spp., Alternaria spp., Erwinia spp.) csak sporadikusan fordultak elő a mintákban. Az államilag elismert burgonyafajták (n=29) természetes gumófertőzöttsége alapján a legkisebb mértékben a White Lady, Solara, Rosara, Raja, Panda és Santé fajták gumói betegedtek meg, fertőzöttségük (Fdb%) 3 év átlagában nem érte el az 5%-ot. Ezzel szemben a legnagyobb fogékonyságot a Lady Rosetta, Góliát, Romina és Karlena fajták gumómintái mutatták (Fdb%>20). A vizsgált genotípusok fogékonysági osztályainak kísérleti átlaga (3,0) alapján a gumók átlagos rezisztenciaszintje közel 1 minősítési osztállyal meghaladta a lombozatét (3,9). Egész gumók mesterséges fertőzésén alapuló laboratóriumi rezisztenciavizsgálatainkban ( ) 35 államilag elismert burgonyafajta nem rassz-specifikus (horizontális) fitoftórarezisztenciáját értékeltük. A természetes gumófertőzés folyamatát jól modellező inokulációs vizsgálatokban egyetlen fajta sem kapott rezisztens (1) minősítést. 11 fajta mérsékelten rezisztensnek (2) bizonyult, további 15 fajta átmeneti viselkedést (3) tanúsított és 9 fajta mutatott különböző mértékű fogékonyságot (4, 5). A genotípusok természetes és mesterséges gumófertőzöttsége között szoros pozitív korrelációt mutattunk ki (r=0,86, P=5%). Ennek alapján a meleg és aszályos évjáratokban, amikor a fajtakísérletekben nem alakul ki értékelhető mértékű természetes fertőzés, az egészgumós inokulációs módszerrel megbízhatóan vizsgálható a gumók horizontális ellenállósága. A pontban leírt módszer jól reprodukálható és a digitális képfeldolgozáson alapuló fertőzöttségértékeléssel kiegészítve lehetővé teszi a megbetegedett gumószövetek pontosabb, mennyiségi meghatározását. A fajták tenyészideje és a gumók horizontális fitoftórarezisztenciája között nem találtunk összefüggést (r= 0,01, P=5%). 10

12 A gumókorongok elicitoros kezelése során a legintenzívebb hiperszenzitív reakciót azoknál a fajtáknál mértük (Lady Rosetta, Amorosa, Romina), amelyek a legfogékonyabbnak bizonyultak az egészgumós tesztben, azaz nincs horizontális típusú fitoftórarezisztenciájuk. Az elicitorra legkevésbé érzékeny fajták közül néhánynál (pl. White Lady, Panda) ugyanakkor nagyfokú horizontális rezisztenciát figyeltünk meg a gumón és a lombozaton egyaránt. A gumók elicitorérzékenysége és horizontális fitoftórarezisztenciája közötti fordított összefüggés azonban csak a szélsőségesen viselkedő (rezisztens vagy nagyon fogékony) genotípusok egy részénél érvényesült. A feltárt közepes negatív korreláció (r= 0,56, P=5%) nem teszi lehetővé az elicitoros módszer rezisztenciavizsgálatokban való felhasználását A lombozat és a gumók fitoftórarezisztenciájának összefüggése Korábbi rezisztenciavizsgálatainkban (1998, 1999) a lombon és a gumón kifejeződő ellenállóság között gyenge kapcsolatot mutattunk ki (r=0,24-0,44, P=5%). Ugyanakkor a legutóbbi években közepes erősségű összefüggést (r=0,65, P=5%) igazoltunk a különböző növényi testtájak fitoftórarezisztenciája között, ami a 2000 óta bevezetett módszerfejlesztéseknek tulajdonítható Környezeti tényezők hatása a burgonyavésszel szembeni ellenálló képességre A fóliasátras provokációs vizsgálatokban a kórfolyamat számára optimális környezeti feltételek (léghőmérséklet, relatív páratartalom, szabad víz) és/vagy a rövidebb megvilágítási idő néhány fajtánál a fogékonyság növekedését eredményezte. A szabadföldi rezisztenciavizsgálatokban ( ) az évenkénti ADPC-rangsorok alapján igazoltuk, hogy bizonyos fajták (White Lady, Panda, Raja) szántóföldi rezisztenciája évjárattól függetlenül, változó környezeti feltételek között is következetesen megnyilvánult. Ezzel szemben néhány fajta (pl. Red Scarlett, Ukama, Cicero) érzékenyen reagált az évjárathatásokra. Az időjárási tényezőknek a burgonyavész fellépésére gyakorolt meghatározó szerepét bizonyítja, hogy 2003 nyarán a rendkívül magas napi középhőmérséklet és az alacsony relatív páratartalom teljesen meghiúsította a rezisztenciavizsgálat elvégzését a kétszeri inokuláció és az esőszerű öntözés ellenére. Az időjárási tényezők közül a tenyészidőszakban lehullott összes csapadék (>400 mm), valamint a tenyészidőszak végének (augusztusszeptember) csapadékmennyisége (>160 mm) gyakorolta a legnagyobb hatást a gumók természetes fitoftórafertőzöttségére. 11

13 3.5. Burgonyafajták fitoftóra-ellenállóságának jellemzése Államilag elismert burgonyafajták mindkét növényi testtáján kifejeződő horizontális fitoftórarezisztenciájáról először közöltünk mennyiségileg meghatározott és nem becsült adatokat Magyarországon. A Nemzeti Fajtalistán szereplő genotípusok közül a magyar White Lady, a német Panda és a holland Raja fajták mind a lombozaton, mind a gumón nagyfokú szántóföldi rezisztenciával tűntek ki. Ezzel szemben a minősített fajtasorban 11 olyan genotípus található, amelyeknek mindkét testtáján közepesnél nagyobb vagy kifejezetten nagymértékű fogékonyságot állapítottunk meg. Közülük is a Lady Rosetta, a Romina és az Aladin fajták bizonyultak a legfogékonyabbaknak. 12

14 4. Új kutatási eredmények 1. Megbízható és jól reprodukálható rezisztenciavizsgálati módszert dolgoztam ki burgonyagenotípusok horizontális fitoftórarezisztenciájának meghatározására a lombozaton. Az egész növények inokulációján alapuló fóliasátras provokációs vizsgálat 1990 óta részét képezi az OMMI fajtakísérleti módszertanának. 2. Szabadföldi provokációs kísérletekben ( ) a lombfertőzöttség többszöri értékelésén és a járványgörbe alatti terület (ADPC) kiszámításán alapuló módszerrel kimutattam, hogy legalább három egymást követő év ADPC-értékeinek átlagával megbízhatóan jellemezhető a burgonyafajták fitoftórával szembeni szántóföldi rezisztenciája. 3. Megállapítottam, hogy a rezisztenciavizsgálatokba bevezetett, digitális képfeldolgozáson alapuló fertőzöttségértékelési módszerrel pontosabban és megbízhatóbban mérhető a burgonyafajták gumóinak horizontális fitoftórarezisztenciája, mint a hagyományos (bonitálásos) fogékonyságelbírálással. 4. A gumók elicitorérzékenysége és horizontális fitoftórarezisztenciája között közepes negatív összefüggést igazoltam (r= 0,56, P=5%), ami nem teszi lehetővé az elicitoros módszer rezisztenciavizsgálatok céljára való felhasználását. 5. Államilag elismert burgonyafajták komplex, mindkét növényi testtájra (lombozat, gumó) kiterjedő horizontális fitoftórarezisztenciájáról először közöltem mennyiségileg meghatározott, és nem becsült adatokat Magyarországon. 6. Szabadföldi provokációs kísérletekben ( ) az évenkénti ADPCrangsorok alapján igazoltam, hogy bizonyos fajták (pl. White Lady, Panda, Raja) burgonyavésszel szembeni szántóföldi rezisztenciája évjárattól függetlenül, változó környezeti feltételek között is következetesen kifejeződött. Ezzel szemben több fajta (pl. Red Scarlett, Ukama, Cicero) érzékenyen reagált az évjárathatásokra. 13

15 5. Javaslatok A lombozat rezisztenciavizsgálati módszereinek összehasonlító elemzése alapján a fóliasátras provokációs kísérletet tartom legalkalmasabbnak a fajtaminősítés céljára, megbízhatósága és reprodukálhatósága miatt. Az államilag elismert fajták burgonyavésszel szembeni szántóföldi rezisztenciájának mennyiségi meghatározására azonban a szabadföldi provokációs vizsgálat (ADPC-módszer) ajánlható, mivel használatával a burgonyafajták köztermesztésben várható viselkedése is előre jelezhető. A gumók nem rassz-specifikus (horizontális) fitoftóra-ellenállóságának mérésére az egészgumós inokulációs módszer és a digitális képfeldolgozáson alapuló fertőzöttségértékelés javasolható. A módszer használatával azokban az (aszályos és meleg) évjáratokban is megbízható adatokat kaphatunk, amelyekben nem alakul ki értékelhető mértékű természetes fertőzés a fajtakísérletekben. Mivel a vizsgálati módszerek standardizálásával is csak közepes összefüggés igazolható a lomb és a gumók fitoftórarezisztenciája között, indokoltnak tartom a rezisztenciavizsgálatok mindkét növényi testtájra való kiterjesztését. Figyelembe véve, hogy a horizontális rezisztencia nem biztosít teljes lombvédelmet (részleges ellenállóság), a kórokozó mérsékelt, de hosszantartó sporulációja megnöveli a gumófertőzés kockázatát. Ezért a rezisztenciára nemesítésben arra kell törekedni, hogy az új fajták lombozata és gumója egyaránt legalább közepes rezisztenciaszintet mutasson. Az integrált és különösen az ökológiai termesztés számára azok az államilag elismert burgonyafajták javasolhatók, amelyeket a nagyfokú fitoftórarezisztencia mellett többszörös betegség-ellenállóság jellemez (pl. White Lady, Santé). Ezek a fajták jelentősen hozzájárulhatnak a burgonya növényegészségügyi helyzetének javításához és a környezet peszticidterhelésének csökkentéséhez. 14

16 6. Az értekezés témaköréből írt publikációk Tudományos közlemények 1. Gergely, L. und Förster, H. (1995): Prüfung der Laubresistenz der Kartoffelsorten gegen Phytophthora-Befall im Inokulierungsversuch. Bericht 46. Arbeitstagung der Arbeitsgemeinschaft der Saatzuchtleiter im Rahmen der Vereinigung österr. Pflanzenzüchter, BAL Gumpenstein, Gergely L. (1999): Burgonyafajták lomb- és gumóellenállósága a burgonyavésszel (Phytophthora infestans [Mont.] de Bary) szemben. Növényvédelem, 35: Gergely L. (2000): Burgonya-fajtajelöltek fitoftórafertőzöttségének értékelése lombozaton és gumón. Növényvédelem, 36: Gergely L. (2001): Burgonyafajták és -fajtajelöltek lombozatának eltérő fogékonysága a burgonyavésszel szemben. Növényvédelem, 37: Gergely, L., Lönhárd, M. and Proksza, P. (2003): Durability of dual resistance of potato varieties to late blight (Phytophthora infestans [Mont.] de Bary) and common scab (Streptomyces scabies [Thaxt.] Waksman et Henrici). Acta Phytopathologica et Entomologica Hungarica, 38: Gergely, L. (2004): Field resistance of registered potato cultivars to late blight agent, Phytophthora infestans. Georgikon for Agriculture, 7: Ismeretterjesztő közlemények 1. Gergely L. (1991): Genetikai védelem a burgonyavésszel szemben. Agrofórum, 2 (2-3): Proksza P. és Gergely L. (1991): Az évi burgonya fajtakísérletek eredményei. Burgonyatermesztés, 17 (2): Gergely L. (1993): A genetikai védelem lehetőségei a burgonya legfontosabb betegségeivel szemben. Integrált termesztés a szántóföldi kultúrákban 9., Budapest,

17 4. Gergely L. és Proksza P. (1993). A burgonyafajta-választék különös tekintettel a betegség-ellenállóságra. Agrofórum, 4 (3): Proksza P. és Gergely L. (1993): Az évi burgonyakísérletek eredményei. Burgonyatermesztés, 19 (1-3): Proksza P. és Gergely L. (1994): Tájékoztató a kisparcellás burgonya fajtaösszehasonlító kísérletek évi eredményeiről. Burgonyatermesztés, 20 (2): Proksza P. és Gergely L. (1996): A burgonyafajta-minősítés időszerű kérdései és a fajták ismertetése. Agrofórum, 7 (2): Gergely L. (1999): Burgonyafajták rezisztenciavizsgálata az Országos Mezőgazdasági Minősítő Intézetben. Mag (kutatás, termesztés, kereskedelem), 13 (2): Gergely L. (2000): Burgonyafajták betegség-ellenállóságának vizsgálata az Országos Mezőgazdasági Minősítő Intézetben. Burgonyatermesztés, 1 (2): Gergely L. ( ): Korai és középérésű burgonyafajták kisparcellás fajtaösszehasonlító kísérleteinek kórtani adatai. In: Békési P. Gergely L. és munkatársai: Az OMMI Növénykórtani Osztályának évi munkái, OMMI, Budapest. 11. Gergely L. ( ): Államilag elismert burgonyafajták kórtani tulajdonságai és jellemzése. In: Czirák és munkatársai: Burgonya leíró fajtajegyzékek. OMMI, Budapest. 12. Lönhárd M., Proksza P. és Gergely L. (2003): A burgonya (Solanum tuberosum L.) ellenálló képességének állandósága és hatékonysága a burgonyavésszel, a varasodással, a burgonyarákkal és a gyökérrontó fonálféreggel szemben. Burgonyatermesztés, 4 (3): Előadások 1. Gergely L. (1994): Burgonyafajták lombrezisztenciájának értékelése fitoftóra (Phytophthora infestans [Mont.] de Bary) fertőzéssel szemben. Növényvédelmi Fórum 94, Keszthely, Előadások összefoglalói,

18 2. Gergely L. (1996): Burgonyafajták lombrezisztenciájának vizsgálata fitoftóra (Phytophthora infestans [Mont.] de Bary) fertőzéssel szemben. 42. Növényvédelmi Tudományos Napok, Budapest, Előadások összefoglalói, Gergely L. (1996): A burgonya legfontosabb betegségeivel szembeni genetikai védelem. I. Tiszántúli Növényvédelmi Fórum, 1996, Debrecen, Előadások összefoglalói, Gergely L. (1997): Burgonyafajták lomb- és gumórezisztenciája fitoftóra (Phytophthora infestans) fertőzéssel szemben. VII. Keszthelyi Növényvédelmi Fórum, 1997, Keszthely, Előadások összefoglalói, Gergely L. (1997): A burgonya fitoftórás és alternáriás betegségeivel szembeni védekezés lehetőségei. Summit-Agro Hungária Kft. Növényvédelmi rendezvénye, Budapest, Gergely L. (1998): A betegség-ellenállóság szerepe a burgonya integrált termesztésében. Burgonya Ágazati Fórum, PATE, Keszthely, Gergely L. (1998): Burgonyafajták és -jelöltek lombellenállóságának vizsgálata fitoftóra (Phytophthora infestans) fertőzéssel szemben. 44. Növényvédelmi Tudományos Napok, Budapest, Előadások összefoglalói, Gergely L. (1998): A rezisztens burgonyafajták szerepe a fenntartható mezőgazdasági termelésben. XL. Georgikon Napok, Keszthely, A versenyképes magyar mezőgazdaság az évezred küszöbén, II. kötet: Gergely L. (1998): Rezisztenciaviszonyok egyes zöldségnövények gazdaparazita kapcsolataiban. Biológiai alapok a növénytermesztésben országos konferencia (Rezisztencia a növény- és környezetvédelem szolgálatában), Budapest, Gergely L. (1999): Rezisztenciavizsgálatok a burgonya fajtakísérletekben. Burgonya Ágazati Fórum, PATE, Keszthely, Gergely L. (1999): Burgonya-fajtajelöltek lomb- és gumórezisztenciájának vizsgálata fitoftóra (Phytophthora infestans) fertőzéssel szemben. 45. Növényvédelmi Tudományos Napok, Budapest, Előadások összefoglalói,

19 12. Gergely L. (2000): Burgonya-fajtajelöltek lomb- és gumórezisztenciájának vizsgálata fitoftóra (Phytophthora infestans [Mont.] de Bary) fertőzéssel szemben. 46. Növényvédelmi Tudományos Napok, Budapest, Előadások összefoglalói, Gergely L. (2000): Foliar resistance of potato varieties to late blight (Burgonyafajták lombozatának ellenállósága a burgonyavésszel szemben). EAPR-Eucarpia szekcióülés, Varsó, Breeding research for resistance to pathogens and for quality traits, 3. (abstr.) 14. Gergely L. és Hertelendy P. (2000): Burgonya-fajtajelöltek rezisztenciavizsgálatának eredményei, II. Nemzetközi Növényvédelmi Konferencia, Debrecen, Előadások összefoglalói, Gergely L. (2001): Burgonya-fajtajelöltek lombozatának ellenállósága a burgonyavésszel szemben. 47. Növényvédelmi Tudományos Napok, Budapest, Előadások összefoglalói, Gergely L. (2002): A vertikális rezisztencia sebezhetősége a burgonyavész elleni védekezésben. 48. Növényvédelmi Tudományos Napok, Budapest, Előadások összefoglalói, Gergely L. (2003): Államilag elismert burgonyafajták szántóföldi rezisztenciája a burgonyavésszel szemben. XIII. Keszthelyi Növényvédelmi Fórum 2003, Előadások összefoglalói, 17. Egyéb magyar nyelvű közlemények 1. Fischl G. és Gergely L. (1990): A burgonya fómás gumókorhadása a termőhely és a fajták függvényében. Növénytermelés, 5: Lönhárd M., Proksza P. és Gergely L. (2002): A burgonya vírusokkal szembeni ellenálló képességének állandósága és hatékonysága az országos fajtavizsgálatok és a hazai nemesítési tapasztalatok tükrében. Növénytermelés, 3: