„Az amerikai kukoricabogár lárvája ellen nincs csodaszer” – mondja Julie Peterson, a Nebraskai Egyetem entomológusa. A gazdák által rettegett lárva (Diabrotica virgifera) a kukorica gyökereit támadja meg, amelyek meggyengülnek és a szélben kidőlnek. A kár csak az Egyesült Államokban évente több mint 1 milliárd dollár, de Európában is ez a legjelentősebb kártevője a termesztett kukoricának. A kukoricabogár elleni küzdelem pedig egyre nehezebbé válik, mivel a faj ellenállóvá vált a szintetikus rovarirtó szerekkel, a génmódosított növényekkel, de még a vetésforgóval szemben is.
Védd magad
Most azonban végre úgy tűnik, hogy létezhet egy másik működő megoldás: a kukoricát rá lehet venni, hogy megvédje magát. Az indukált szisztemikus rezisztencia (ISR) nevű vakcinázási stratégia eddigi egyik legmegbízhatóbb tesztje nyomán a kutatók arról számoltak be, hogy mikrobákkal beoltott magok elvetésével felkészíthető a kukorica a védekezésre, elriaszthatók a lárvák, és így megvédhető a termés. A Phytobiomes Journal című folyóiratban nemrégiben közzétett eredmények szerint a kutatók által vizsgált baktériumtörzs működő, a gyakorlatban hatékony és környezetbarát alternatívát kínál a mérgező szintetikus peszticidekkel szemben, mondja Gustavo Santoyo, a Michoacana University of San Nicolás de Hidalgo molekuláris biológusa, aki nem vett részt az új vizsgálatban.
A lárva állapotában gyökérféregnek is nevezett amerikai kukoricabogár az ősi kukoricafajokkal párhuzamosan fejlődött ki, amikor azokat annak idején Mexikóban háziasították, és az elmúlt században folyamatosan terjedt el az egész Földön. A lárvák gyökerekkel táplálkoznak, és a legnagyobb kárt ott okozzák, ahol a gazdák évről évre ugyanazon a területen termesztenek kukoricát, és ugyanazokat a védekezési módszereket, különösen ugyanazokat a rovarirtókat alkalmazzák.
A missouri székhelyű NewLeaf Symbiotics vállalat kutatói egy tartósabb stratégiát kerestek, amely az indukált szisztemikus rezisztencián alapul. Ismert, hogy a jótékony baktériumok a vakcinákhoz hasonlóan képesek működni: felkészítik a növény védekező rendszerét, hogy az gyorsabban és hatékonyabban reagáljon, amikor tényleges kártevő vagy kórokozó jelenik meg. Ezt a jelenséget már korábbi kutatások során is próbálták univerzális védekezési módszerré fejleszteni a növénybetegségek ellen, de a megoldás hatékonyságának bizonyítása nagy méretekben eddig kihívást jelentett.
A mostani vizsgálatban használt új mikrobatörzs azonban számos esetben nagyon hatékonynak tűnik a rovarok ellen.
A kutatók az 1980-as évek óta találtak bizonyítékokat arra, hogy a talajbaktériumok egy elterjedt csoportja, az úgynevezett rózsaszín-pigmentált fakultatív metilotrófok, előnyös hatással lehetnek a növényekre, például javíthatják a magok csírázását és serkenthetik a növekedést. A NewLeaf kutatói évekig próbálták kiaknázni ezt a hatást a növények egészségének javítása érdekében.
2013-ban egy TS201 nevű törzzsel végzett terepi kísérletek során egy gazda észrevette, hogy a baktériummal beoltott parcellák növényei megmaradtak, miközben egy szélvihar a többi növényét elpusztította. „Ezt látniuk kell” – mondta telefonon a kutatóknak, emlékszik Natalie Breakfield, a NewLeaf tudományos igazgatója és az eredményekről beszámoló új tanulmány vezető szerzője. A kutatócsoport aztán felfedezte, hogy ezeknek a növényeknek több gyökere volt, mint a többi parcellában levőknek, ami azt sugallta, hogy ellenálltak a talajban élő gyökérférgek rágcsálásának.
A fegyvertár új eleme
A TS201 hatásait ezt követően 7 éven át kis parcellákban kutatták, és kimutatták, hogy a törzzsel beoltott kukoricanövények gyökerei kevésbé károsodtak, mint a kontrollparcellákban. Ezek a parcellák körülbelül 1,5%-kal több termést hoztak, ami hektáronként nagyjából 220 kilogramm többletet jelentett.
2022-ben az Egyesült Államok Környezetvédelmi Ügynöksége (EPA) biztonságosnak minősítette a TS201 kereskedelmi használatát, ami utat nyitott nagyobb kísérletek elvégzéséhez. Ezek a kutatások nyolc államban is hasonló hozamelőnyöket mutattak. „Úgy tűnik, hogy ez egy meglehetősen konzisztens hatás, ami biztató” – mondja Nick Seiter, az Illinois-i Egyetem entomológusa, aki nem vett részt a kutatásban.
Laboratóriumi vizsgálatok során Man Huynh mezőgazdasági entomológus és kollégái (Missouri Egyetemen és az Egyesült Államok Mezőgazdasági Minisztériuma) megállapították, hogy az amerikai kukoricabogár lárvái elkerülik a TS201 jelenlétében termesztett kukorica gyökereit.
Az új tanulmányban szintén ismertetett további kísérletek kimutatták, hogy a TS201-nek kitett kukoricanövényekben olyan gének aktiválódnak, amelyek nyomán egy illékony szerves vegyi anyag, metil-antranilát termelődik, amely felhalmozódik a gyökerekben és onnan felszabadul.
A gyökérféregnek ráadásul nem is kell jelen lennie ahhoz, hogy ez a folyamat elinduljon, ami azt mutatja, hogy a rezisztenciát nem a féreg, hanem a mikroba váltja ki. „Ritkán fordul elő, hogy a mikroba jelzéseit a terepi megfigyelésektől a molekuláris biológián át és a rovarok viselkedésének vizsgálatáig sikerül követni” – mondja Huynh, akinek kutatásait a NewLeaf támogatta.
A legújabb vizsgálatok alapján a növények gyakran profitálnak a hasznos mikroorganizmusok közösségeiből, de ebben az esetben a védelem egyetlen törzstől származik, mondja Jurriaan Ton, a Sheffieldi Egyetem növénybiológusa. „Itt egy kivétellel találkozunk” – mondja Ton. Lehetséges persze, hogy a TS201 más mikroorganizmusokat is aktivál vagy koordinál a terepen, teszi hozzá a szakértő. Huynh ugyanakkor rámutat, hogy a laboratóriumi kísérletekben steril talajt oltottak be, így az feltehetően csak TS201-et tartalmazott.
Seiter meglátása szerint a TS201 nem tűnik olyan hatékonynak, mint a szintetikus rovarirtók. Ugyanakkor a mikrobiális termék alkalmi használata hosszú távon előnyös lehet a gazdák számára, mert csökkenti a más termékekkel szembeni rezisztencia kialakulásának esélyét, magyarázza Peterson, aki nem vett részt a kutatásban. „Így öt év múlva a szintetikus rovarirtó továbbra is használható lesz, nem veszíti el az erejét” – mondja a kutató.
A TS201 más növényeknek is előnyös lehet. A NewLeaf elmondása szerint még nem közzétett kutatásaik alapján a baktériumtörzs nemcsak a amerikai kukoricabogár lárvájától védi a növényeket, hanem hét másik kártevő ellen is hatásos, köztük a zsizsikek és a drótférgek ellen. Az EPA nemrégiben a TS201 használatát szójával, rizzsel és gyapottal is jóváhagyta. „Szerintem mindez nagyon ígéretes” – mondja Peterson.
