190751. lajstromszámú szabadalom • Eljárás mixotfóf szövettenyészetek és herbicidrezisztens növények előállítására
2 190751 A vegyszeres gyomirtás egyik legnagyobb problémája, hogy a gyomirtószerek (herbicidek) általában nemcsak a gyomokat, hanem a haszonnövényeket is károsítják. A szelektivitás biztosítására számos megoldással próbálkoznak, (gy például a herbicidet csak preemergensen (vetés után, kelés előtt) használják, vagy magasnövésű haszonnövény esetén irányított permetezéssel biztosítják, hogy a herbicid csak a gyomra jusson. Fel lehet használni a haszon- és a gyomnövények közötti morfológiai, fiziológiai, biokémiai különbségeket is, amennyiben ezek azt eredményezik, hogy az adott herbicid és módszer mellett a haszonnövény jóval kevésbé érzékeny a gyomoknál. Ezek a módszerek fáleg a gabonaféléknél váltak be, viszont éppen emiatt a legveszélyesebb gyomnövények (kakaslábfű, csillagpázsit, vadcirok) is az egyBzíkűekhez tartoznak. A kiszorított gyomok helyére ugyaniB gyorsan benyomulnak azok a gyomfólók, amelyek az adott haszonnövényhez hasonló tulajdonságaik miatt elkerülik a herbicidkezelés károsító hatását. Leginkább a kukorica vegyszeres gyomirtása tekinthető megoldottnak, idetartozó probléma viszont, hogy vetésforgó alkalmazásakor a korábban gyomirtóazerrel kezelt területre a legtöbb haszonnövényfaj nem vethető, mert elpusztulnak, vagy jelentős terméscsökkenést mutatnak (Varga, M. JATE Növényélettani Tanszéke, Szeged]. A szelektivitás megbízható módja az lenne, ha az egyes haszonnövények genetikailag lennének rezisztensek a herbicidekre. Új tulajdonságú növények előállításának messze leghatékonyabb módja a sejttenyészetben történő mutánsizolálás [Maliga, P., Int. Rev. Cyt. Suppl. HA, 225-250 (1980)]. A növényi sejtek totipotensek, azaz egyetlen növényi sejtből is újra regenáltatható a teljes növény. Ezért sejttenyészetben néhány Petri-CBészényi területen potenciális növények millióit lehet tesztelni. Ez különösen fontos lenne a herbicidrezisztencia esetében, ahol egy ilyen tulajdonságú növénymegjelenésének valószínűségét egy a tízmilliárdhoz becsülik [Gressel, J., Outlook on Agriculture 9, 283-287 (1987)]. Ismeretesek szántóföldén véletlenszerűen megjelent herbicidreziBztens gyomok, melyekből e tulajdonságot haszonnövényekbe lehet bevinni. Ezt azonban legtöbbször a fajok közötti ivaros összeférhetetlenség meggátolja. Sejtgenetikai módszerekkel, amennyiben a herbicid rezisztenciára szővettenyészetben lehet szelektálni, nagy hatékonysággal elvégezhető a tulajdonságátvitel, nem keresztezhető fajok esetében is TMaliga, P. és mtsai: Academic Press, New York, 221-237 (1982)1. A szövettenyészetnek a herbicidek hatásmechanizmusának tanulmányozásában is számos előnye lehet az intakt növénnyel szemben. A szövettenyészetek sterilek, homogének, stacionárius és exponenciálisan növekedő állapotban egyaránt fenntart hatók, alkalmasak mikroteszl.ro. Szövettenyészol ben nincsenek felvételi problémák, non. zavarnak szállítási jelenségek és jól követhetők a gyors kinetikájú folyamatok is. Célszerűnek látszik tehát a herbicidrczisztens növények előállítására szövettenyésstési módszerek alkalmazása. Sok herbicid a fotoszintézis gátlásán keresztül fejti ki hatását (Fedtkc, C., Springer-Verlag, Berlin-New York (1983)]. A növények autotrófok, azaz képesek fényenergiát kémiai energiává alakítani, pontosabban fényenergia segítségével széndioxidból és vízből nagyenergiájú vegyületel, cukrot előállítani. Ennek a folyamatnak, a fotoszintézisnek központi eleme egy elektrontranszport-lánc. Az ebben folyó „eiektronáramol" gátolják a fotoszintézisgétló herbicidek, és a növény pusztulását az így keletkező szabad gyökök fotodeslrukciós hatása okozza. A klorofillmolekulák lebomlása miatt jellegzetes tünet a kezelt növények elsárgulása, kifehéredése. A problémát az jelenti, hogy a növényi szövettenyészetek heterotrófok; küJső cukorellátás nélkül elpusztulnak. Még a zöld színű szövettenyészetek sem (vagy csak igen kismértékben) fotoszintetizálnak. A fotoszintézisgátló herbicidek ezért szöveltenyészetben, standard laboratóriumi körülmények között (3% cukrot tartalmazó mesterséges táptalaj, 1000-2000 Ix megvilágítás) hatástalanok. Pontosabban, csak olyan koncentrációban hatnak, mely sótétben nevelt tenyészetek növekedését. is gátolja, tehát ahol nem az elsődleges, fotoszintézisgétló hatásról van szó. A probléma egyik lehetséges megoldása autotróf növényi szövetek előállítása, melyek intenzíven fotoszintetizálnak, és ezért cukor távollétében is nőnek. Az ilyen szőveltenyészetek [Yamada, Y. és misai, Univ. of Calgary Press, Calgary, 453-462 (1978); Katoh, K. és mtsai, Planta 144, 509-510 (1979)] azonban számos hátránnyal rendelkeznek. A megoldás szerint előbb egy szelekciós eljárással mugas fotoszintetikus aktivitású és klorofilltarlalmú sejtvonalakal kell előállítani, majd ezek növesztéséhez extrém körülményekre (10 000 lx fényintenzitás, 1% COj koncentráció) van szükség ahhoz, hogy kielégítő növekedést kapjanak. Az eljárás technikai hátránya, hogy hosszadalmas, bonyolult, sok átoltáat igényel, ami rontja a tenyészel tulajdonságait, és végsösoron ahhoz vezet, hogy a tenyészet növény regenerállatására már nem alkalmas. További porbléma, hogy a magas fotoszintetikus aktivitású és klorofilltartulmú sejtvonalak szelektálásával esetleg a növények alaptulajdonságait is megváltoztatják, így még ha végre is lehetne hajtani a növények regeneráltalását az Így kapott szövettenyészetből, akkor sem biztos, hogy aluptu-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
