Eötvös Loránd Tudományegyetem Természettudományi Kar Biológia Doktori Iskola, Kísérletes Növénybiológia Doktori Program

Hasonló dokumentumok
A BÚZA MINŐSÉGÉNEK VÁLTOZÁSA EXTRÉM MAGAS HŐMÉRSÉKLET HATÁSÁRA CHANGES IN WHEAT QUALITY IN RESPONSE TO EXTREMELY HIGH TEMPERATURE

Doktori értekezés tézisei

Az őszi kalászosok hőstressztűrésének tanulmányozása

Zárójelentés. Gabonafélék stresszadaptációját befolyásoló jelátviteli folyamatok tanulmányozása. (K75584 sz. OTKA pályázat)

Zsombik László 1 Erdős Zsuzsa 2

AgriSafe tanulmányút School of Agriculture, Policy and Development, University of Reading

A szárazságstressz hatása a búza gametogenezisére, fertilitására és korai szemfejlődésére

AZ EMELT LÉGKÖRI CO 2 -KONCENTRÁCIÓ HATÁSA A BÚZA BETEGSÉGEKKEL SZEMBENI REZISZTENCIÁJÁRA

Anövények rendelkezésére álló vízkészletekkel való gazdálkodást egyrészt meteorológiai

Környezeti stresszek és az emelt légköri CO 2 -koncentráció hatása a gabonafélék antioxidáns enzimrendszerének működésére

Szabadföldi kísérletek

A KUKORICA STRESSZREZISZTENCIA KUTATÁSOK EREDMÉNYEIBŐL

Zárójelentés (T37195 sz. pályázat) Cím: Szalicilsav által szabályozott védekező mechanizmusok vizsgálata gabonafélékben.

Az emelt légköri CO 2 -koncentráció és egyes környezeti tényezők hatása az őszi búzára (Triticum aestivum L.)

A VETÉSVÁLTÁS ÉS TÁPANYAGELLÁTÁS HATÁSA ŐSZI BÚZA GENOTÍPUSOK NÉHÁNY FIZIOLÓGIAI, AGRONÓMIAI TULAJDONSÁGÁRA ÉS TERMÉSÉRE

MARTONVÁSÁR REGIONÁLIS KUTATÁSI ÉS KÉPZÉSI KÖZPONT

SZÁRAZSÁGTŰRÉSI VIZSGÁLATOK GABONAFÉLÉKEN

Zárójelentés OTKA K

AZ ALACSONY HŐMÉRSÉKLET HATÁSÁRA BEKÖVETKEZŐ REDOX ÉS GÉNEXPRESSZIÓS VÁLTOZÁSOK GABONAFÉLÉKBEN

AGRISAFE. Európai Uniós regionális kutatási- és képzési program bemutatása. Bevezetés

DOKTORI (Ph.D.) ÉRTEKEZÉS TÉZISEI

Szelekciós lehetőségek a búza minőség-orientált nemesítésében fehérjekémiai és DNS markerekkel

Pannon löszgyep ökológiai viselkedése jövőbeli klimatikus viszonyok mellett

Scientific publications with Acknowledgements to Agrisafe. Scientific publications in English:

Baranyáné Dr. Ganzler Katalin Osztályvezető

DEBRECENI EGYETEM EGYETEMI ÉS NEMZETI KÖNYVTÁR

Egyetemi doktori (PhD) értekezés tézisei FONTOSABB AGROTECHNIKAI TÉNYEZŐK HATÁSÁNAK VIZSGÁLATA AZ ŐSZI BÚZA TERMESZTÉSBEN

A domborzat mikroklimatikus hatásai Mérési eredmények és mezőgazdasági vonatkozások

Zárójelentés. In vitro szelekció és DH 0 növények előállítása

A kadmium okozta nehézfémstressz vizsgálata

Minőségi mutatók változása 16% nedvességtartalmú búzaminták esetében a tárolási idő függvényében

Lombtrágyázási technológiák

Agrárkönyvtári Hírvilág, XX. évfolyam 3. szám Ajánló bibliográfia. Árpa

SZERVES- ÉS MŰTRÁGYA HATÁSÁNAK ÖSSZEHASONLÍTÓ VIZSGÁLATA A KUKORICA PRODUKCIÓJÁRA TARTAMKÍSÉRLETBEN

A GABONAFÉLÉK EGYEDFEJLŐDÉSÉT ÉS KALÁSZOLÁSÁT MEGHATÁROZÓ GENETIKAI KOMPONENSEK TANULMÁNYOZÁSA

Szent István Egyetem. A szárazságstressz morfológiai, fiziológiai és termésbiológiai hatásának tanulmányozása durumbúzában

GOP

NÖVÉNYNEMESÍTÉS. Az Agrármérnöki MSc szak tananyagfejlesztése TÁMOP /1/A

Martonvásári őszi zabfajták

Tisztelt Olvasók! június 6-7-én (szerdán és csütörtökön) A 9óra 30perckor kezdődő program mindkét napon azonos. Kutatás + Marketing

A NÖVÉNY SZEREPE A VÍZTAKARÉKOS SZÁNTÓFÖLDI GAZDÁLKODÁSBAN


Rezisztens keményítők minősítése és termékekben (kenyér, száraztészta) való alkalmazhatóságának vizsgálata

Szimulált vadkárok szántóföldi kultúrákban

BÚZAFAJTÁK SZÁRAZSÁGTŰRÉSÉNEK ÉLETTANI INDIKÁTORAI

Őszi búzafajták magas hozamának megőrzése környezeti stressz hatása alatt

A nagy termés nyomában. Mezőhegyes, szeptember 11.

Fajtára keresni a CTRL majd az F gomb egyidejű lenyomásával megjelenő kis ablakban tud!

Őszi búzafajták magas hozamának megőrzése környezeti stressz hatása alatt

A termesztési tényezők hatása az őszi búza termésére és a terméselemekre 2000-ben

Globális változások lokális veszélyek

Hungary-Romania Cross-Border Co-operation Programme

A SZULFÁTTRÁGYÁZÁS HATÁSA AZ ŐSZI BÚZA KÉMIAI ÖSSZETÉTELÉRE ÉS BELTARTALMI ÉRTÉKMÉRŐ TULAJDONSÁGAIRA. DOKTORI (PhD) ÉRTEKEZÉS TÉZISEI KALOCSAI RENÁTÓ

SZAPORODÁSBIOLÓGIAI KUTATÁSOK A NÖVÉNYNEMESÍTÉS SZOLGÁLATÁBAN

Gabonacsíra- és amarant fehérjék funkcionális jellemzése modell és komplex rendszerekben

AZ ÁRPA SZÁRAZSÁGTŰRÉSÉNEK VIZSGÁLATA: QTL- ÉS ASSZOCIÁCIÓS ANALÍZIS, MARKER ALAPÚ SZELEKCIÓ, TILLING

kutatócsoport-vezető MTA-BCE Alkalmazkodás a Klímaváltozáshoz Kutatócsoport

Búza tartalékfehérjék mozgásának követése a transzgénikus rizs endospermium sejtjeiben

Jana Tibor impakt faktorokat tartalmazó közlemény listája

A fajta- és termesztéstechnológiai kísérletek vetése (Mosonmagyaróvár, október 28.) Közönséges őszi búza- és tönköly kísérletek eredményei

Búzafajták ozmotikus- és szárazságstressz alatti akklimatizációja, a glutation transzferázok szerepe a stresszválaszban

MEZŐGAZDASÁGI TERMELÉS A VILÁGON. Búza Ausztráliában: előrejelzett termelést csökkentették

T-2 TOXIN ÉS DEOXINIVALENOL EGYÜTTES HATÁSA A LIPIDPEROXIDÁCIÓRA ÉS A GLUTATION-REDOX RENDSZERRE, VALAMINT ANNAK SZABÁLYOZÁSÁRA BROJLERCSIRKÉBEN

A kukorica vízfelhasználása. Összefoglalás. Summary. Bevezetés

A T sz. pályázat (Alacsony hımérsékleti stressztolerancia és antioxidáns aktivitás közti kapcsolat vizsgálata gabonaféléknél) zárójelentése

AZ ŐSZI BÚZA MINŐSÉGÉNEK JELLEMZÉSE AZ SDS SZEDIMENTÁCIÓS INDEX SEGÍTSÉGÉVEL. Szilágyi Szilárd Győri Zoltán Debreceni Agrártudományi Egyetem, Debrecen

A búza (Triticum aestivum L.) glutamin szintetáz enzim viselkedése abiotikus stresszfolyamatok (a szárazság- és az alumíniumstressz) során

Hibridspecifikus tápanyag-és vízhasznosítás kukoricánál csernozjom talajon

Kircsi Andrea, Hoffmann Lilla, Izsák Beatrix, Lakatos Mónika és Bihari Zita

Study of yield components of wheat-barley addition lines in pot experiment

AZ AEROSZOL RÉSZECSKÉK HIGROSZKÓPOS TULAJDONSÁGA. Imre Kornélia Kémiai és Környezettudományi Doktori Iskola

Ph.D értekezés tézisei A SZALICILSAV-FÜGGŐ VÉDEKEZÉSI MECHANIZMUSOK ÉS A STRESSZTOLERANCIA KAPCSOLATÁNAK VIZSGÁLATA BÚZÁBAN

NÖVÉNYGENETIKA. Az Agrármérnöki MSc szak tananyagfejlesztése TÁMOP /1/A

A VÁGÁSI KOR, A VÁGÁSI SÚLY ÉS A ROSTÉLYOS KERESZTMETSZET ALAKULÁSA FEHÉR KÉK BELGA ÉS CHAROLAIS KERESZTEZETT HÍZÓBIKÁK ESETÉBEN

Nyugat-magyarországi Egyetem. Doktori (Ph. D.) értekezés tézisei

Opponensi vélemény. címmel benyújtott akadémiai doktori értekezéséről

Kalászos gabona koordináció szeptember 3.

A XXI. SZÁZADRA BECSÜLT KLIMATIKUS TENDENCIÁK VÁRHATÓ HATÁSA A LEFOLYÁS SZÉLSŐSÉGEIRE A FELSŐ-TISZA VÍZGYŰJTŐJÉN

AGROMETEOROLÓGIAI INTÉZETI TANSZÉK

Mikrohullámú abszorbensek vizsgálata 4. félév

Válasz. Dr. Bán Rita opponensi véleményére

Oszvald Mária. A búza tartalékfehérjék tulajdonságainak in vitro és in vivo vizsgálata rizs modell rendszerben

Földminőség, fenntartható és környezetbarát gazdálkodás

Szárazodás és annak következményei az Ugróvillás rovarokra (Collembola) TÉMAVEZETŐ: DOMBOS MIKLÓS PH. D.

Kukorica Ukrajnában: betakarítási jelentések rekord termelésről számolnak be

KUTATÓK ÉJSZAKÁJA. MTA Mezőgazdasági Kutatóintézet

Mikrobiális biomassza és a humuszminőség alakulása trágyázási tartamkísérletben

Az antioxidánsok és a poli(adp-ribóz) polimeráz szerepe a gabonafélék abiotikus stresszek által indukált öregedésében. Részletes jelentés

Az erdei avar széntartalmának becslése

2010. április NÖVÉNYVÉDŐ SZEREK ÉRTÉKESÍTÉSE

A GLOBÁLIS KLÍMAVÁLTOZÁS: Hazai hatások és válaszok

Dr. SZŐKE LAJOS. főiskolai tanár. A helyi meteorológiai mérések szerepe és alkalmazása a szőlő növényvédelmében

Kutatói pályára felkészítı akadémiai ismeretek modul

A Mezőhegyesi Ménesbirtok Zrt évi Őszi búza és árpa vetőmag ajánlata

A tápanyagellátás szerepe búzatermesztésnél

Növényvédelmi Tudományos Napok 2014

Francia Orobanche toleráns fajták gyakorlati alkalmazhatóságának vizsgálata az ULT Magyarország Kft. és a Nyidoter Kft.-nél

A takarmány mikroelem kiegészítésének hatása a barramundi (Lates calcarifer) lárva, illetve ivadék termelési paramétereire és egyöntetűségére

Növekvı arzén adagokkal kezelt öntözıvíz hatása a paradicsom és a saláta növényi részenkénti arzén tartalmára és eloszlására

NÖVÉNYGENETIKA. Az Agrármérnöki MSc szak tananyagfejlesztése TÁMOP /1/A

Átírás:

Eötvös Loránd Tudományegyetem Természettudományi Kar Biológia Doktori Iskola, Kísérletes Növénybiológia Doktori Program AZ ŐSZI KALÁSZOSOK HŐSTRESSZTŰRÉSÉNEK TANULMÁNYOZÁSA Doktori értekezés tézisei Balla Krisztina Témavezetők: Dr. Veisz Ottó, Dr. Karsai Ildikó Biológia Doktori Iskola vezetője: Dr. Erdei Anna Programvezető: Dr. Szigeti Zoltán Magyar Tudományos Akadémia Mezőgazdasági Kutatóintézet Martonvásár 2011

Bevezetés A búza mezőgazdaságilag kiemelkedően fontos növény, könnyen alkalmazkodik a különböző ökológiai feltételekhez. A jó genetikai termőképesség csak megfelelő termesztéstechnológia és környezeti viszonyok esetén használható ki. A szélsőséges időjárási tényezők, elsősorban a csapadék mennyisége és a hőmérséklet alakulása jelentősen befolyásolhatják a termeszthetőségét. A globális klímaváltozás egyre növekvő mértékben kihat a növénytermesztésre. A magyarországi átlaghőmérséklet növekedése majdnem másfélszer gyorsabb, mint a Föld átlaghőmérsékletének emelkedése. A hirtelen lezúduló csapadék és erős felmelegedés komoly károkat okozhat a búzatermesztés területén. A magasabb átlaghőmérséklet felgyorsítja a növények fejlődését, mely a növénytermesztésben rövidebb vegetációs periódust eredményez. A gabonafélék érése alatti hőségnapok számának emelkedése amellett, hogy jelentős terméskiesést okozhat nagymértékben rontja a liszt sütőipari minőségét is. Az őszi búzában a virágzás utáni magas hőmérsékletek a szemtelítődés mértékének a csökkenését és ennek következtében jelentős termésveszteséget idéznek elő. Dolgozatomban az MTA Mezőgazdasági Kutatóintézetben folyó, hő- és szárazságstresszel kapcsolatos kutatások őszi búzákon végzett eredményeit ismertetem a növények eltérő fejlődési stádiumában a különböző stresszkezeléseknek az élettani és produkcióbiológiai tulajdonságokra kifejtett hatása szempontjából. Célkitűzések A következő kérdésekre kerestük a választ: 1. Milyen hatással van a magas hőmérséklet a fiatal és felnőttkori fejlődési stádiumban lévő őszi búzafajták termésprodukciójára és a búzaszemek minőségi összetevőire? 2. A különböző fejlődési stádiumban alkalmazott hőstressz hatással van-e a fajták antioxidáns enzimaktivitására? Van-e különbség a fajták stressztűrőképességében a különböző fejlődési fázisokban? Van-e kapcsolat az egyes antioxidáns enzimek aktivitásának változásai között? 3. Hogyan befolyásolja a szemtelítődéskor alkalmazott önálló és kombinált hő- és szárazságstressz az eltérő genetikai hátterű kalászosok biomassza felhalmozását és termésprodukcióját, valamint a szemek beltartalmi összetételét? Az alkalmazott kezelések szemtelítődéskor milyen változásokat okoznak a növények fiziológiai folyamataiban? 4. A dihaploid populáció vonalai között a korai embriófejlődési stádiumban alkalmazott magas hőmérséklet hatására kimutathatók-e különbségek az agronómiai jellegekben? Milyen hatást gyakorol a hőstressz a korai szemfejlődési stádiumban a stressznek kitett 2

növényeken termett búzaszemek csírázási képességére és a csíranövények kezdeti növekedési erélyére? Anyagok és módszerek Növénynevelési feltételek Kísérleteinket a martonvásári fitotron növénynevelő kamráiban (Conviron PGV-36) 2005 és 2010 közötti időszakban végeztük. A Plainsman V., a Fatima 2, az Mv Mambó, az Mv Mariska, a Maris Huntsman, a Bánkúti 1201, a Bezosztaja 1, az Mv Magma, az Mv 15, a GK Öthalom, a Franckenkorn (tönkölybúza) és az Mv Makaróni (durum búza) őszi búzafajtákat vizsgáltuk. Emellett 174 DH vonalból álló populációt hoztunk létre az előzetes vizsgálatok eredményei alapján hőtűrőnek (Mv Magma) és hőérzékenynek (Plainsman V.) bizonyult szülői fajtákkal. A kísérleteket a kiválasztott fajtákkal eltérő fenofázisban, bokrosodás végén - szárbaindulás elején (fiatalkori, Zadoks-32, Tottman és Makepeace 1979), illetve szemtelítődés időszakában (felnőttkori), kalászolás után 12 nappal (Zadoks-75) hajtottuk végre. A populáció 174 DH vonala és a szülők a hőstressz kezelést a kalászolást követő 6. napon, a korai szemfejlődés időszakában kapták. Hőstressz kezelések A stresszkezelésekkor a növények a fejlődési stádiumuknak megfelelő hőmérsékleti kezelésben részesültek. A fiatalkorban alkalmazott stressznél, azaz bokrosodás végénszárbaindulás elején a hőmérsékleti maximum naponta 8 órán keresztül 30 o C volt, az éjszakai minimum 20 o C. A felnőttkorban alkalmazott hőstressznél 35 o C, 38 o C és 41 o C-os 8 órán keresztül tartó kezelésnek tettük ki a növényeket. Az éjszakai minimum szintén 20 o C volt. Minden esetben 15 napos kezelést alkalmaztunk. Szárazságstressz és kombinált kezelés A talajnedvességet a természetes vízkapacitáshoz (NWC) viszonyítva állítottuk be, amit 100 %-os víztelítettségi állapotnak tekintettünk. A kontroll növényeknél ez az érték 60 70 %, a szárazságstressz kezelésnél pedig 40 45 % volt. A talajnedvességet napi rendszerességgel ellenőriztük és a hiányzó vízmennyiséget súlyra történő öntözéssel pótoltuk. A szárazságstresszt kapott növényeket a kontrollal megegyező hőmérsékleten 24/20 o C-on tartottuk. A szárazság+hő kombinált kezelésnél a vízmegvonás mellett 35 o C-os hőstressznek voltak kitéve a növények. A produkcióbiológiai tulajdonságok meghatározása Az aratási érettség elérése után mértük a növények hajtásszámát (db), a föld feletti összes 3

biomasszát (g), a növényenkénti szemtermést (g), szemszámot (db), amelyből kiszámítottuk az ezerszemtömeget (g), valamint Donald (1962) alapján meghatároztuk a harvest indexet. A szemtermés minőségének meghatározása A teljes őrlemény fehérjetartalmát Kjeltec 1035 Autoanalyzeren (Tecator, Svédország) szárazanyag tartalomra és 5,7 faktorral átszámítva határoztuk meg. A Zeleny-féle szedimentációs értéket (továbbiakban Zeleny-szám) teljes őrleményből Perten Inframatic 8611 (ICC 202, 159, MSZ 6367/17-89) készülékkel vizsgáltuk. A 7 µm alatti B-típusú keményítő szemcseméretének (térfogat %) meghatározása Mastersizer 2000 Ver. 5.22 (Malvern Instruments Ltd, Ausztrália) műszer segítségével történt. A búzaszemek fehérjeösszetevőinek %-os arányát SE-HPLC technikával határoztuk meg. Az oldhatatlan polimer fehérjék (UPP) mennyiségének meghatározásához Gupta és mtsai. (1993) módszerét használtuk. Mértük a glutenin/gliadin arányt és az albumin-globulin %-ot. A klorofilltartalomnak és a klorofill fluoreszcencia indukció Fv/Fm értékének mérése A klorofilltartalom meghatározására SPAD-502 típusú készüléket (Minolta, Japán) alkalmaztunk, amely a levél transzmittanciáját méri vörös és közeli infravörös tartományban. E két transzmittancia érték alapján kerül sor a numerikus SPAD-érték kiszámolására. A klorofill fluoreszcencia indukciós paramétereket a teljesen kifejlett zászlós levélen PAM-2000 fluorometerrel (Walz, Effeltrich, Germany) határoztuk meg. A sötétadaptált növényeken a PSII maximális kvantumhatásfokát vizsgáltuk (Fv/Fm). Az antioxidáns enzimrendszer vizsgálata Az eltérő fejlődési stádiumban hőstressz kezelt növények antioxidáns enzimaktivitás változását fotometriásan határoztuk meg. A glutation-reduktáz (GR), a glutation-s-transzferáz (GSH-S-Tr.), az aszkorbát-peroxidáz (APx), a kataláz (CAT), és a guajakol-peroxidáz (GPx) antioxidáns enzimek aktivitásának mérését végeztük el (Janda és mtsai. 2008). A csírázási képesség vizsgálata A dihaploid vonalak kontroll és hőstresszkezelt növényeiről származó búzaszemek csírázási képességét vizsgáltuk. Mértük a csíranövények hajtáshosszát (cm) és gyökérhosszát (cm), illetve számoltuk a gyökérszámát (db). Alkalmazott statisztikai próba Az adatokat kéttényezős variancia-analízissel értékeltük, a vizsgált tulajdonságok közötti összefüggéseket korreláció analízissel határoztuk meg. 4

Eredmények összefoglalása A szélsőségesen magas hőmérséklet az egyik leggyakrabban előforduló abiotikus stressz, mely a szárazsággal együttesen nagy veszélyt jelenthet hazánk növénytermesztésére, negatívan befolyásolva a kalászos gabonák termesztésének hatékonyságát. Ezért szükségesnek tartottuk a hőstressznek a kalászos gabonafélékre gyakorolt hatásának részletes kutatását. Ennek érdekében eltérő genetikai hátterű búzafajták stressztűrő-képességét tanulmányoztuk kontrollált fitotroni kísérletekben speciálisan szabályozott környezeti feltételrendszerek alkalmazásával. Főbb eredményeink az alábbiak: A hőstressz hatása különböző fenofázisokban A bokrosodás végén-szárbaindulás elején (fiatalkorban) alkalmazott magas hőmérséklet (30 o C) a vizsgált búzafajták főhajtásainak kalászolási idejét szignifikánsan lerövidítette és a képződött oldalhajtások jelentős részének elszáradását eredményezte. Megállapítottuk, hogy a fiatalkori fejlődési stádiumban alkalmazott hőstressz jelentősebb hatással volt a termésparaméterek alakulására, mint felnőttkori fejlődési stádiumban. A fiatalkorban stresszkezelt növények búzaszemeinek ezerszemtömeg értékében növekedést, míg a felnőttkorban (kalászolás után 12 nappal) hőstresszt kapott növényi szemtermés ezerszemtömegének jelentős csökkenését mutattuk ki. A fiatalkori hőstressz hatására több, mint 50 %-os szemszámcsökkenést mutattunk ki a fajták átlagában, mely drasztikus termésveszteséget vont maga után. A szemtelítődéskor alkalmazott magas hőmérséklet a búzafajták többségénél jelentős mértékben nem befolyásolta a szemszámot. Kimutattuk, hogy a szemtelítődés idején alkalmazott 38 o C-os hőmérséklet a termés, harvest index és ezerszemtömeg változását tekintve szignifikánsan erősebb stressznek bizonyult a 35 o C-os kezelésnél. Viszont a 41 o C már nem okozott nagyobb veszteséget a produkcióbiológiai tulajdonságokban, mint a 38 o C-os kezelés. Igazoltuk, hogy a szemek fehérje-összetevőinek lecsökkent UPP %-a és a Glu/Gli aránya a szemtermés minőségének gyengülésére utaltak a fehérjetartalom megemelkedésének ellenére is, amit csak a szemtelítődéskori 41 o C-os magas hőmérséklet váltott ki leginkább. A bekövetkezett minőségromlásra a Zeleny-szám visszaesése és a szemtermésben okozott jelentős csökkenés is utalt. 5

Kimutattuk, hogy a fiatalkori 30 o C-os hőstressz következményeként a relatív fehérjetartalom emelkedése jelentősen magasabb volt, mint a szemtelítődéskorban kiváltott fehérjetartalom növekedés. A kapott szignifikáns Zeleny-szám emelkedés viszont a Glu/Gli aránynak a szignifikáns csökkenésével járt együtt. Az antioxidáns enzimek szerepe a hőtűrésben Igazoltuk, hogy a magas hőmérséklet hatására a glutation-s-transzferáz, az aszkorbátperoxidáz, illetve a kataláz antioxidáns enzimek aktivitása szignifikánsan megnövekedett a stresszkezelt búzafajták többségében mindkét fenofázisban, melynek szerepük lehet a hőstressz káros hatásainak kivédésében. Megállapítottuk, hogy a guajakol-peroxidáz enzim aktivitása csökkent magas hőmérsékleten a búzák fiatalkori fejlődési állapotában. Így a GPx valószínűsíthetően nem játszik szerepet a búzanövények ellenállóképességének javításában. A glutationreduktáz a legkisebb érzékenységgel volt jellemezhető a hőstresszre adott enzimaktivitása alapján mindkét vizsgált fenofázisban. A fiatalkorban és felnőttkorban alkalmazott hőstressz hatására az antioxidáns enzimek aktivitásában bekövetkezett változások között pozitív (APx-CAT, GR-CAT, APx-GR) korrelációs kapcsolatot mutattunk ki, mely annak megerősítésére szolgál, hogy az antioxidáns enzimek komplex módon egymásra hatva fejtik ki hatásukat a hőstresszel szembeni védekezésben. A magas hőmérséklet és a szárazság hatásának vizsgálata Megállapítottuk, hogy szárazság hatására sokkal nagyobb csökkenés következett be a klorofilltartalomban, mint a magas hőmérséklet hatására. A hőstresszhez képest a szárazság okozta élettani változások folytán a levelek klorofilltartalma gyorsabban bomlásnak indult, így a kontrollhoz képest korábban érték el az aratási érettséget. A legnagyobb mértékű és leggyorsabb klorofill pigment leépülést a kettős stressz (H+SZ) váltotta ki. Míg a hőstressz nem eredményezett nagy különbséget a legtöbb búzafajta sötétadaptált zászlós levelein mért klorofill fluoreszcencia indukció Fv/Fm értékében, addig a szárazságstressz a PSII max. kvantumhatásfokában bekövetkezett változása alapján a vizsgált búzafajtákat szárazságra való érzékenységük szerint toleránsabb és érzékenyebb csoportba választotta szét. 6

Kimutattuk, hogy a szárazság és a szárazság+hőstressz lényegesen nagyobb hatással volt a növények produkcióbiológiai tulajdonságaira és termésminőségére, mint a hőstressz önmagában. Megállapítottuk, hogy míg a 7 μm alatti B-típusú keményítőszemcsék térfogat %-t a hőstressz kisebb, addig a szárazság és a szárazság+hő együttesen jóval nagyobb mértékben módosította. Az alkalmazott hő, szárazság és kombinált stresszek közül a szárazság okozott leginkább minőségromlásra utaló csökkenést a fehérjeösszetevők %-os megoszlásában (az UPP %-ban, illetve a Glu/Gli arányában). A szárazságstressz hatására bekövetkezett relatív fehérjetartalom emelkedés a kettős stressz hatására még hatványozottabb növekedésben nyilvánult meg. A magas hőmérséklet is befolyásolta a szemtermés minőségét, viszont nem olyan jelentős mértékben, mint ami szárazság hatására bekövetkezett. A hőstressz vizsgálata hasadó búzapopulációban Szemtelítődéskor, illetve korai embriófejlődés idején két különböző kísérletben a hőstressznek a Plainsman V. és az Mv Magma fajták produkcióbiológiai tulajdonságaira és klorofilltartalmára kifejtett hatását tanulmányozva igazoltuk az Mv Magma jobb hőtűrőképességét a Plainsman V. fajtával szemben. Létrehoztunk egy genetikai populációt, amelyben jelentős variabilitást azonosítottunk a hőstresszel szemben a produkcióbiológiai tulajdonságok és a klorofilltartalom változása alapján. Ez alkalmassá teszi a populációt későbbiekben a hőtűrés genetikai hátterének tanulmányozására. A főkalászon az egy kalászkában lévő szemek számának meghatározásából következtetni tudtunk a megtermékenyült virágokból továbbfejlődő magkezdemények számára. Megállapítottuk, hogy a korai embriófejlődési stádiumban alkalmazott magas hőmérséklet növelte a fejlődésnek indult szemkezdemények abortációját. A hasadó populáció produkcióbiológiai paramétereinek összefüggés-vizsgálata alapján szoros pozitív korrelációkat mutattunk ki nemcsak a hőstressz hatására megváltozott biomassza és termésprodukció különböző tulajdonságai között, hanem kontroll körülményeken vizsgált tulajdonságok között is. A hőstresszkezelésre megváltozott 7

eredményeket a kontroll eredményeivel összevetve szintén szorosabb pozitív összefüggéseket kaptunk számos termésbiológiai tulajdonság között. Megállapítottuk, hogy a magas hőmérsékletnek kitett búzák fő-, illetve mellékkalászának szemeiből fejlődött csíranövények hajtáshosszának, gyökérhosszának és gyökérszámának átlagolt értékeiben jelentősebb csökkenés nem volt kimutatható. A magas hőmérsékleti kezelés alapvetően nem befolyásolta a búzaszemek csírázási erélyét, néhány egyedi vonal esetében azonban mérhetők voltak hajtáshossz, gyökérhossz rövidülések is. A csíranövények hajtáshossz, illetve gyökérhossz változása és a 35 o C hatására módosult szemtermés között tapasztaltunk jelentősebb, szorosabb pozitív összefüggéseket, jelezve, hogy a hőstresszre kisebb terméscsökkenéssel reagáló vonalak szemtermésének csírázási erélye is jobb, mint a hőstresszre érzékenyebbnek bizonyult vonalaké. Következtetések Eredményeink bizonyítják, hogy hazánkban a vegetációs időszakban a szárazsággal együtt egyre gyakrabban fellépő hőstressz a kalászos gabonák jelentős termésveszteségéhez és minőségromlásához vezetnek. A kísérletekben vizsgált, köztermesztésben sikeresen szereplő fajták között is egymástól eltérő reakciótípusok találhatók, amelyek alkalmazkodóképességének különböző stressz-körülmények közötti vizsgálata hozzásegített a szélsőséges időjárási tényezők okozta hatások részletesebb megismeréséhez és megértéséhez. A létrehozott genetikai populáció lehetőséget teremtett a hőstressztűrés tanulmányozására, ami a hőtűrés genetikai alapjainak kutatását teszi lehetővé a jövőben. Így a kísérleteinkben vizsgált tulajdonságok környezeti reakcióinak ismerete segítséget nyújthat a megváltozott környezeti feltételekhez adaptált új fajták előállításában és termesztésbe vonásában. Irodalmi hivatkozások Donald, C. M. (1962): In search of yield. J. Austr. Inst. Agr. Sci., 28, 171-178. Gupta, R. B., Khan, K., MacRitchie, F. (1993): Biochemical basis of flour properties in bread wheats. I. Effects of variation in the quality and size distribution of polymeric protein. J. Cereal Sci., 18, 23-41. Janda, T., Cséplő, M., Németh, C., Vida, G., Pogány, M., Szalai, G. (2008): Combined effect of water stress and infection with the necrotrophic fungal pathogen Drechslera triticirepentis on growth and antioxidant activity in wheat. Cereal Res. Commun., 36, 53-64. Tottman, D. R., Makepeace, R. J. (1979): An explanation of the decimal code for the growth stages of cereals, with illustrations. Ann. Appl. Biol., 93, 221-234. 8

A tézisek alapjául szolgáló tudományos publikációk 1. Referált tudományos folyóiratban megjelent dolgozatok Balla, K., Bedő, Z., Veisz, O. (2006): Effect of heat and drought stress on the photosynthetic processes of wheat. Cereal Res. Commun., 34: (1) 381-384. (IF: 1,037) Balla, K., Bedő, Z., Veisz, O. (2007): Heat stress induced changes in the activity of antioxidant enzymes in wheat. Cereal Res. Commun., 35: 197-200. (IF: 1,19) Balla, K., Veisz, O. (2007): A kalászosok minőségének változása hő- és szárazságstressz hatására. Acta Agronomica Óvariensis, 49: (2) 451-455. Balla, K., Bedő, Z., Veisz, O. (2008): Study of physiological and agronomic traits in winter wheat under low water supplies. Cereal Res. Commun., 36: 1103-1106. Balla, K., Veisz, O. (2008): Temperature dependence of wheat development. Acta Agron. Hung., 56: (3) 313-320. Bencze, Sz., Balla, K., Bedö, Z., Veisz, O. (2008): Combined effects of water shortage and fungal diseases on the performance of cereals. Cereal Res. Commun., 36: 1099-1102. Veisz, O., Bencze, Sz., Balla, K., Vida, Gy., (2008): Change in water stress resistance of cereals due to atmospheric CO 2 enrichment. Cereal Res. Commun., 36: 1095-1098. Balla, K., Karsai, I., Veisz, O. (2009): Analysis of the quality of wheat varieties at extremely high temperatures. Cereal Res. Commun., 37: 13-16. Balla, K., Bencze, S., Janda, T., Veisz, O. (2009): Analysis of heat stress tolerance in winter wheat. Acta Agron. Hung., 57: (4) 437-444. Bencze, Sz., Balla, K., Varga, B., Veisz, O. (2009): A klímatényezők változékonyságának hatása a gabonafélék betegségeire. Növényvédelem, 45: (12) 703-709. Balla, K., Rakszegi, M., Bencze, Sz., Karsai, I., Veisz, O. (2010): Effect of high temperature and drought on the composition of gluten proteins in Martonvásár wheat varieties. Acta Agron. Hung., 58: (4) 343-353. Varga, B., Bencze, Sz., Balla, K., Veisz, O. (2010): Combined effect of the drought duration and elevated atmospheric CO 2 level on physiological and yield parameters of winter wheat. Acta Agron. Hung., 58:(4) 323-331. Bencze, Sz., Balla, K., Varga, B., Veisz, O. (2010): Effect of climate extremes on the grain yield and quality of cereals. Acta Agron. Hung., 58: (1) 115-120. Balla, K., Rakszegi, M., Li, Z., Békés, F., Bencze, Sz., Veisz, O. (2011): Quality of winter wheat in relation to heat and drought shock after anthesis. Czech J. Food Sci., 29: 117-128. (IF: 0,413) Bencze, S., Bamberger, Zs., Janda, T., Balla, K., Bedő, Z., Veisz, O. (2011): Drought tolerance in cereals in terms of water retention, photosynthesis and antioxidant enzyme activities. Cent. Eur. J. Biol., 6: (3) 376-387. (IF:0,685) Bencze, Sz., Keresztényi, I., Varga, B., Kőszegi, B., Balla, K., Gémes-Juhász, A., Veisz, O. (2011): Effect of CO 2 enrichment on canopy photosynthesis, water use efficiency and early development of tomato and pepper hybrids. Acta Agron. Hung., 59: (3) 275-284. 9

2. Konferencia kiadványok, konferencia összefoglalók Balla, K., Veisz, O. (2006): A magas hőrmérséklet hatásának élettani vizsgálata őszi búzán. Globális klímaváltozás: hazai hatások és válaszok. KvVM-MTA"VAHAVA" projekt. MTA, Budapest, 2006. március 9., http://www.vahava.hu/ Balla, K., Veisz, O. (2007): A búzafajták fejlődésének hőmérséklet függése. In: Kiss, J., Heszky, L. (szerk.) XIII. Növénynem. Tud. Napok. Összefoglalók. pp.132. Balla, K., Veisz, O. (2008): A magas hőmérséklet hatása a búza fejlődésére. In: Korsós, Z., Gyenis, Gy., Penksza, K. (szerk.) Magyar Biológiai Társaság XXVII. Vándorgyűlése. Előadások összefoglalói. pp. 221-225. Veisz, O., Balla, K., Bedő, Z. (2008): Effect of heat stress ont he quantitative and qualitative components of wheat grain. Proceedings of the 18th EUCARPIA General Congress. 654-658. Balla, K., Bencze, Sz., Veisz, O. (2009): A búza minőségének változása extrém magas hőmérséklet hatására. In: Veisz, O. (szerk.) Hagyomány és haladás a növénynemesítésben. pp. 21-25. Balla, K., Bencze, Sz., Veisz, O. (2009): A búza hő- és szárazságtűrésének elemzése. In: Lehoczky, É. (szerk.) 50 éves a magyar mezőgazdasági repülés. pp. 6-10. Veisz, O., Bencze, Sz., Balla, K., Karsai, I., Vida, Gy., Varga, B., Bedő, Z. (2009): Abiotikus stresszrezisztencia kutatások a gabonafélékben. In: Veisz, O. (szerk.) A martonvásári agrárkutatások hatodik évtizede. pp. 53-58. Veisz, O., Bencze, Sz., Balla, K., Vida, Gy. (2009): Az emelt légkori CO 2 koncentráció hatása a búza betegségekkel szembeni rezisztenciájára. In: Veisz, O. (szerk.) Hagyomány és haladás a növénynemesítésben. pp. 527-531. Bencze, Sz., Balla, K., Varga, B., Veisz, O. (2009): Az időjárási szélsőségek hatása a kalászos gabonák terméshozamára és a szemtermés minőségére. In: Berzsenyi, Z., Árendás, T. (szerk.) Tartamkísérletek jelentősége a növénytermesztés fejlesztésében. pp. 53-58. Cséplő, M., Balla, K., László, E., Rakszegi, M., Fischl, G., Veisz, O., Vida, Gy. (2009): A búza genotípusok malomipari minőségének változása a Pyrenophora tritici-repentis fertőzés hatására. In: Harcsa, M. (szerk.) Gazdálkodás- Klímaváltozás- Társadalom. pp. 65-68. Balla, K., Rakszegi, M., Bencze, Sz., Veisz, O. (2010): A magas hőmérséklet és a szárazság hatása a martonvásári búzafajták minőségére. In: Veisz, O. (szerk.) XVI. Növénynem. Tud. Napok. Összefoglalók. pp. 54. Bencze, Sz., Balla, K., Varga, B., Veisz, O. (2010): Az időjárási szélsőségek hatása a gabonafélékre. In: Agrár- és Vidékfejlesztési Szemle 2010.: "Agriculture and Countryside in the Squeeze of Climate Change and Recession". pp. 305-311. Balla, K., Karsai, I., Bedő, Z., Veisz, O. (2011): Studies on the heat tolerance of a doubled haploid population of microspore origin. In: Veisz, O. (ed.) Climate Change: Challenges and Opportunities in Agriculture, pp. 131-134. Bencze, Sz., Bamberger, Z., Janda, T., Balla, K., Veisz, O. (2011): Change in crop physiological parameters in a water-deficient environment. In: Veisz, O. (ed.) Climate Change: Challenges and Opportunities in Agriculture, pp. 139-142. 10