202726. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és készítmény gyomnövények fotoszintézist gátló herbicid-rezisztenciájának leküzdésére
HU 202726B A találmány tárgya eljárás és készítmény gyomnövények herbicid-rezisztenciájának leküzdésére, valamint kombinált gyomirtószer. Ismeretes, hogy a szántóföldi, és kertészeti növénytermesztésben a terméscsökkentő tényezők között elsődleges szerepük van a gyomnövényeknek. A veszteség vüágviszonylagban még napjainkban is elérheti a 25-30%-ot. A védekezési, gyomirtási módszerek közül legnagyobb szerep a kémiai módszereknek, s így a herbicideknek jut. A felhasznált herbicidek több mint 50%-a növények egyik alapvető életfolyamatát, a fotoszintézist gátolják. A fotoszintézisgátló herbicidekkel (triazinok, karbamátok, uracüok, bipiridinek) szemben jelent meg a gyomirtószer-rezisztencia elsősorban az elmúlt években a gyomnövények körében. A triazinrezisztencis, amely a legelterjedtebb kukorica vetésekben, gyümölcsösökben, szőlőültetvényekben, gyomirtott utak és vasúti pályatestek mentén alakult ki. Eddig 18 genus 38 fajáról bizonyították, hogy triazin-rezisztens, az USA 23 körzetében, Kanada 4 tartományában, Európa 9 (Magyarország is) és Közép-Kelet 2 országában. A herbicid-rezisztencia „kivédésére” a gyomirtási gyakorlatban elterjedt a herbicidváltás. Triazin-rezisztens gyomnövények gyomirtására pl. karbamid- vagy uracilhatóanyagú herbicideket használtak. A gyomnövények nagyfokú adaptációs képességének eredményeként a herbicid-rezisztencia tovább fejlődött, több hatóanyagra rezisztens ún. cross-rezisztens biotípusok alakultak ki. Jelenleg már annyira felgyorsult a herbicid-rezisztencia kifejlődése, hogy a herbicid fejlesztések üteme ezzel nem tud lépést tartani. Ugyanis egy új herbicid hatóanyag kifejlesztése rendkívül költséges és hosszú időt vesz igénybe. Egy lehetséges megoldás kínálkozik az előzőekben körvonalazott probléma megoldására, olyan herbicid adjuvánsok alkalmazása, amellyel a herbicid-rezisztenciát „blokkolni” lehet és így a korábban már hatástalanná vált herbicideket újra lehet alkalmazni a gyomirtás gyakorlatában. Ennek felderítéséhez a herbicid-rezisztencia biokémiai mechanizmusának felderítése segített hozzá. A herbicid-rezisztencia mechanizmusának megismerésére beindított kutatómunka kezdetben arra irányult, hogy összehasonlítsák a herbicidek metabolizmusát az érzékeny, illetve rezisztens növényekben. Megállapították, hogy a gyomnövények rezisztens és érzékeny biotípusaiban az atrazin herbicidek metaboluzmusa azonos módon megy végbe. Hasonlóan a fentiekhez a kutatók nem tudtak különbséget kimutatni a Senecio vulgaris, Amaranthus retroflexus, a Chenopodium album és a Conyza canadensis érzékeny és rezisztens biotípusainál a herbicidek penetrációjában és transzlokálódásában. A herbicid-rezisztencia alapjának megismeréséhez jelentős mértékben járultak hozzá Radosevich és Devilliers kutatásai, akik kimutatták, hogy az atrazin a Senecio vulgaris, Chenopodium album és az Amaranthus retroflexus rezisztens biotípusában az izolált kloroplasztiszok fotokémiai aktivitását nem gátolta. Ezen felismerés irányította a kutatók figyelmét arra, hogy a rezisztencia mechanizmusát a 1 kloroplasztiszok szinjént folytatott kutatások tárhatják fel. Amtzen és munkatársai, Souza Machado és munkatársai, valamint Radosevich és munkatársai izolált kloroplasztiszokkal végzett vizsgálatai igazolták azon feltevés helyességét, hogy a rezisztencia lényege a kloroplasztiszok thylakoid membránjában keresendő. Amtzen és munkatársai és Pfister és munkatársai Amaranthus retroflexus triazin-rezisztens biotípusában a kloroplaszt thylakoid membránján fellépő változásokat vizsgálták. Véleményünk szerint a triazin-rezisztencia oka, hogy PS-II herbicid-kötőhelyének Qb proteinje genetikailag módosul, amely a herbicidkötés képességét csökkenti, ennek következtében a triazinok nem gátolják a fotoszintetikus elektrontranszportot. Hirschberg, -McIntosh az Amaranthus hybridus triazin-rezisztens és szenzitív biotípusában a Qb proteint kódoló psb A gén DNS szekvencia analízisét végezte el. A DNS egyik kódjában keletkezett pontmutáció eredményeként a Qb protein 228. pozíciójú aminosavja glicin, a rezisztens biotípusában ebben a pozícióban szerin található. Véleményünk szerint a szerin helyettesítése glicinnel a polipeptid 228. pozíciójában eredményezheti a triazinmolekula kötődési affinitásának változásait. Mivel a tényleges triazin kötőhely lokalizációja a Qb proteinen nem ismert, ezért nem tudni, hogy mely aminosav változása okozhatja a herbicid-kötődés módosulását. Ennek ellenére feltételezik, hogy egy aminosav mutációs megváltozása a polipeptid harmadlagos szerkezetének módosításával befolyásolhatja a herbicid-kötődés affinitását. A Qb protein módosulásán kívül újabb irodalmi adatok alapján feltételezhető, hogy a thylakoid membrán lipidösszetétel változása hozzájárulhat a herbicid-rezisztencia kialakulásához. A rezisztens és szenzitív növények kloroplasztjának lipidösszetétele és a lipidosztályok zsírsavöszszetétele különböző. A triazin-rezisztens növények thylakoid membránjában több a monogalaktozüdiglicerid (MGDG), kevesebb a digalaktozü-diglicerid (DGDG), nagyobb a MGDG/DGDG arány. A rezisztens kloroplaszt membránja gazdagabb telítetlen zsírsavakban, főként a linóién és panmitoleinsav aránya nagyobb. A triazin rezisztens kloroplasztok membrájának lipidmátrixa fluidabb (folyékonyabb), mint a szenzitív biotípusé. Ezen változások eredményeként a thylakoid membrán lipidmátrixának f iziko-kémiai állapota különbözik a két biotípusban. A thylakoid membrán lipidtartalmának és zsírsavösszetételének változása a herbicid-rezisztens kloroplasztokban a lipid kettős réteg deformációját okozhatja. A legnagyobb thylakoid lipidosztály, az MGDG, magas telítetlen zsírsav arányával (főként linolénsavat tartalmaz) meghatározó szerepet játszik a membrán fluiditás fenntartásában, a lamelláris és nem lamelláris lipid struktúrák egyensúlyának szabályozásában a thylakoid membránban. A galaktolipidnek (MGDG, DGDG) fontos szerepe van a grana thylakoidok (a PS-H-t tartalmazza) stabilizálásában. Geometriai adottságaik révén szerepük van a nagy molekulájú protein-komplexek (pl. Qb prote-2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
