MAGAS FEHÉRJETARTALMÚ ÉS KEDVEZŐ AMINOSAV ÖSSZETÉTELŰ SZÓJATÖRZSEK NEMESÍTÉSÉNEK GAZDASÁGI JELENTŐSÉGE NAPJAINKBAN 1 Hajósné Novák Márta- 2 Wágner László- 3 Kőrösi Ferenc 1 SZIE, MKK, Genetika és Nemesítés Tanszék, Gödöllő, 2 Veszprémi Egyetem, Georgikon Mezőgazdaságtudományi Kar, Állatélettani és Takarmányozástani Tanszék, Keszthely, 3 SZIE, MKK, Környezetgazdálkodási Intézet, Gödöllő Abstract Mutant VL40 soybean line with 43.8-44.5 % crude protein, 2.21% lysine, 0.76% methionin and 1.13% cystine content in the seeds has been developed from a Vietnamese local variety adapted to Hungarian environmental conditions. As a physical mutagen, 100-300 Gy chronic gamma irradiation was being applied and combined selection for yield components accomplished. From the mutant VL40 plants,on average, as many as 118 pods and 215 seeds with 227 g of 1000-seed weight were counted. They yielded 49 g of seeds. Growing soybeans with higher than 40% protein content and without yield less,, farmers could potentially achieve a protein yield of about 800-900/ha. Standard soybeans containing 36% protein produce soybean meal with 44% protein content and 79.26% crushing yield. Mutant soybeans with more than 40% protein content are assumed to produce a new soybean meal with 48% or more protein content. Increased protein density and better balanced amino acids in soybean meal improve feed efficiency. Bevezetés A szójabab nagy fehérjetartalma (30-40%), kedvező aminosav összetétele, valamint olajtartalma (18-22%) révén már régóta az emberiség fontos élelmiszer- és nélkülözhetetlen takarmánynövénye. A fehérje és az olaj viszonylagos piaci értékének gyakori változása miatt magas fehérje-, magas olaj-, vagy közepes fehérjeés olajtartalmú szójafajtákra is mutatkozik kereslet. Mivel a beltartalmat, így a fehérjetartalmat is sok gén határozza meg, ezért növelése napjainkban is elsősorban hagyományos nemesítési módszerekkel keresztezés és szelekció, valamint mutáció és szelekció történik. A különböző fizikai mutagén kezelésekkel előállított mutációs populációk nagyon jó nemesítési alapanyagot jelentenek az előnyös beltartalmú szójatörzsek előállítására. Az elmúlt harminc év alatt szójából 58 fajtát állítottak elő X- és gamma, valamint termikus neutron sugárkezeléssel (Bhatia és mtársai, 1999). Közülük kilenc esetében a fehérje tartalom nőtt meg. A fehérjének azonban nem csak a mennyisége, hanem a minősége is fontos. A tíz esszenciális aminosav közül a búza szemben a lizin, a kukoricában a triptofán, a szójában pedig a metionin a limitáló aminosav. Ezek mennyisége a fehérje tartalommal általában negatív korrelációban van. Búzánál 15% feletti fehérje tartalom esetén a lizin tartalom nem emelkedik 3% fölé (Adams, 1973). A FAO/IAEA adatbázisában szója esetében nem találtunk olyan közleményt, amely a fehérje tartalom növekedésével párhuzamosan az aminosav összetétel megváltozásáról is beszámolt.
Napjainkban az Európai Unióhoz történő csatlakozás, a növénytermesztés és az állattenyésztés közötti egyensúly megbomlása, továbbá a Nyugat-Európában terjedő BSE járvány miatti import szójadara árának növekedése Magyarországon is újra a figyelem középpontjába állítja ezt az értékes, az ország számára deviza megtakarítást biztosító növényfajt. A takarmányfehérje-termelés 4 éves nemzeti fejlesztési programja 35 000 Ft/ha termelési és 5 000 Ft/ha feldolgozási támogatás bevezetését tervezi a fehérjenövényekre, így a szójára is (Bódis László, szóbeli közlés). Ez növelné a szója-termőterületet és import megtakarítást is jelenthetne. Mindezek figyelembe vételével krónikus gamma-besugárzásával olyan nemesítési alapanyagot kívántunk előállítani, amelyből szelekcióval korai, bőtermő, 40% körüli fehérje tartalmú, kedvező aminosav összetételű mutáns szójavonalak nemesíthetők. Anyag és módszer Gödöllőn, a Genetika és Nemesítés Tanszék sugárkertjében egy, a hazai viszonyokhoz adaptálódott vietnámi (VL40) tájfajtát vetettünk el, amely a tenyészidő alatt, a Co 60 sugár forrástól való távolságtól függően, 100-300 Gy dózist kapott. A szelekciót pedigré módszerrel a koraiságra az M 2 nemzedékben, az agronómiailag fontos tulajdonságokra (első hüvely magassága, hüvely/növény, 1000-szemtömeg, növényenkénti szemtermés, harvest index, szárdőlés, pergési veszteség) az M 3 -ban, a fehérjetartalomra és az aminosav összetételre pedig az M 4 nemzedékben kezdtük meg. A fehérjetartalmat automata Khjeldal módszerrel, az aminosav összetételt pedig Biotronik LC 5000 típusú automata aminosav analizátorral határoztuk meg. A mutáns szójatörzsek termőképességét egy évben, két termőhelyen (Gödöllő és Szarvas), kétismétléses, véletlen blokk elrendezésű szántóföldi kísérletben vizsgáltuk 2 m 2 es parcellákon. Az adatokat normál eloszlással és variancia-analízissel értékeltük ki az SPSS 8.0 software programmal (Mendenhall 1987). A fehérje tartalomban bekövetkezett variabilitás változást pedig függvény indexszel mutattuk ki a Statgraphics plus 5.0 program felhasználásával. Fehérje tartalom Eredmények és következtetések A Magyarországon termesztett szójafajták fehérje tartalma több év átlaga alapján 37% körül alakul. A kísérleteinkben használt szója tájfajta genetikailag meghatározott fehérje tartalma a függvény indexek szerint 40,5%, amely krónikus gamma besugárzás után 46-47%-ot is elérhet (1. ábra). Ez azt jelenti, hogy indukált mutációval a VL40 szója tájfajta fehérje tartalmának genetikai variabilitását 5,5-6,5%-kal lehet növelni. A kérdés azonban az, hogy ebből mennyi realizálódik kedvező és kedvezőtlen évjáratban? A szelekció első évében, 1996-ban szemtelítődéskor hűvös, csapadékos idő volt, ezért a kontroll növények nyers fehérje tartalma a szemben 37,2% volt, míg a besugárzott növényeké 1,9%-kal volt magasabb, azaz 39,1% volt. 1999-ben viszont, amikor a szemtelítődés idején meleg volt, az egyik 250 Gy vonal fehérje tartalma 41,9% volt, amely 2000-ben 43,8-44,5% között alakult. Egy három éves évjárathatás vizsgálatunk szerint hűvös, esős ősszel a fehérje tartalom 3%-kal csökkenhet, míg száraz napfényes ősz esetén statisztikailag megbízhatóan 3%-kal nőhet (2. ábra). Vagyis a magas fehérje tartalmú mutáns szója vonalak potenciálisan 6-7%-kal
magasabb fehérje tartalmából kedvezőtlen évjáratban csak a fele realizálódik, de ez is még egy 40-41% körüli érték szemben a köztermesztésben lévő fajták 36-37%-os jellemző értékével. A szója mag nyersfehérje tartalmát nem csak az évjárat, hanem a N ellátottság is befolyásolja. Ennek hatását még nem vizsgáltuk. Valamennyi vizsgált évben a kijuttatott N hatóanyag 60 kg/ha volt. 40 30 Control Index 20 10 250 Gy 150 Gy 0 37 39 41 43 45 47 Feh érje tartalom (%) 1. ábra. Kontroll és mutáns VL40 szója vonalak függvény indexei Aminosav összetétel A szója mag tápértékét az esszenciális aminosavak mennyisége határozza meg. Az esszenciális aminosavak közül a magas fehérje tartalmú (44,5%) mutáns szója vonal lizin tartalma 2,61 % volt, ami 0,29%-kal megbízhatóan magasabb, mint a köztermesztésben lévő 37%-os fehérje tartalmú fajtáké, cisztein tartalma pedig 1,13 %, ami viszont 0,71%-kal magasabb a köztermesztésben lévőkénél. A szója metionin tartalma 0,5% körül van, amelyet a besugárzás nem változtatott meg. Ez nagyon alacsony érték, és nehéz megnövelni. Az előzőekben említett aminosavak vonatkozásában két év adatai alapján évjárathatást nem tapasztaltunk.
Fehérjetartalom (%) 46 44 42 40 38 36.5 36 34 32 30 1996 41.3 36.1 38.1 39.3 38.95 33.2 1999 2000 44.5 41.8 250 Gy 150 Gy Kontroll 2. ábra. Évjárat hatása a kontroll és a mutáns VL40 szója vonalak fehérje tartalmára Terméskomponensek és termés A fehérje tartalommal párhuzamosan a legfontosabb terméskomponensekre is szelektáltunk. A 1. táblázat a magas fehérje tartalmú mutáns szója vonal legfontosabb agronómiai tulajdonságait tartalmazza. A mutáns szója vonal növényein 118 hüvely, 215 szem van, amelyek 1000-mag tömege 227 g és szemtermésük elérheti a 49 g-ot is. Vagyis a fehérje tartalmat terméscsökkenés nélkül sikerült növelni. Ezt látszanak igazolni az egy évben két termőhelyen végzett termés összehasonlító kísérlet eredményei is, amelyek szerint a két termőhely parcellánkénti magtermései között szignifikáns különbség volt, viszont a mutáns szójatörzsek termőképessége mind Gödöllőn, mind pedig Szarvason a kontrolléval megegyezően alakult (2. táblázat).
1. táblázat. Kontroll és mutáns VL40 szója vonalak terméskomponensei és parcellánkénti szemtermése (g/pc) 2000-ben Kezelés Hüvely/ Növény (db) Mag/ növény (db) 1000-mag tömeg (g) Termés/ növény (g) Kontroll 86,5±6,3 165,0±3,9 172,7±10,7 28,4±2,4 mvl40 118,0±11,6 215,4±10,2 227,0±11,5 49,0±3,2 SzD 5% SzD 1% 11,2 15,3 21,2 28,8 11,8 16,1 4,02 5,46 2. táblázat. Kontroll és mutáns VL40 szója vonalak parcellánkénti szemtermése (g/pc) két termőhelyen (Gödöllő és Szarvas) Kezelés Gödöllő Szarvas Különbség Kontroll 1026,90 294,0 732,9** mvl40 916,20 324,0 592,2** Különbség 110,7 30,0 SzD 5% * SzD 1% ** 624,2 291,97 248,4 456,1 Chung és Buhr (1997) adatai szerint a jövőben azokat a szójafajtákat keresik majd a termesztők, amelyek lizin tartalmát úgy sikerül 1,3%-kal növelni, hogy a termés és a fehérje tartalom nem változik. Illetve azokat, amelyeknek fehérje tartalmát a termőképesség csökkenése nélkül lehetett 40%-ra növelni. Ez utóbbi fajtákból előállított szójadara fehérje tartalma 48%, a kinyerés pedig 84,57%-os. Ebben az esetben azonban a szem olaj tartalmának 2%-os csökkenésével kell számolni. A KA mutáns 300 Gy szója vonalban, amelynek fehérje tatalma 40,0-40,5%, a szem olaj tartalma 1,4-2,1%-kal csökkent a fehérje tartalom növekedése miatt (Hajós és Kőrösi, 2001). A 44,5%-os fehérje tartalmú mutáns VL40 vonal esetében pedig az olajtartalom csökkenés csak 0,8-1,3%-os. A 44,5%-os fehérjetartalmú szójavonalból előállított fajta jól beleillik a takarmányfehérje-termelés 4 éves nemzeti fejlesztési programjába, mert termesztése esetén 800-900 kg/ha fehérje hozamot, és ezzel megfelelő jövedelmet biztosít a termesztőnek és a feldolgozónak. Továbbá értékes takarmány az egygyomrúaknak. Összefoglalás Egy magyarországi körülményekhez adaptálódott vietnami tájfajta krónikus gamma besugárzásával, majd a fehérje tartalomra és a legfontosabb agronómiai tulajdonságokra történő párhuzamos szelekcióval 44,5% fehérjetartalmú mutáns szója vonalat állítottunk elő, amelynek metionin tartalma a kontroléval azonos, lizin és cisztin tartalma pedig statisztikailag igazoltan magasabb. A fehérje tartalmat a termőképesség csökkenése nélkül lehetett növelni. Megfelelő agrotechnikával
történő termesztése esetén 800-900 kg/ha fehérje hozamot, és ezzel megfelelő jövedelmet biztosít a termesztőnek. Ipari feldolgozása gazdaságosabb, mint a 37%-os fehérje tartalmú fajtáké. Kedvező aminosav összetétele miatt pedig értékes takarmány. Irodalom Adams, M.W. (1973): In Nutritional improvement of food legumes by feeding PAG, UN, New York, pp. 143-153 Chung, C., - Buhr, B.J. (1997): Market Level Economic Impacts of Modified Soybeans, Agribusiness, 13, 5: 469-482. Bhatia, C.R., - Nichterlein, K., - Maluszynski, M. (1999): Oilseed cultivars developed from induced mutations and mutations altering fatty acid composition. Mutation Breeding Review, 11:2-36. Hajós-Novák, M., - Kőrösi, F. (2001): Mutants obtained by chronic gamma irradiation from a Carpathian-Ukrainian local soybean [Glycine max (L.) Merrill] variety: I. M 3 and M 4 generations. Acta Agronomica Hungarica, 49, 1:95-98 Mendenhall, W. (1987): Introduction to probability and statistics, 7 th edition. PWS- Kent Publishing Company, Boston. Köszönetnyilvánítás FAO/IAEA (RB 8753/R) és FKFP (0293/1999) által támogatott kutatási téma, amelyért köszönetünket fejezzük ki.