Gomba gombának farkasa: Trichoderma-alapú mikofungicidek a biológiai védekezésben
A gombakártevők elleni védekezés napjainkban elsősorban kémiai módszerekkel, fungicidek alkalmazásával történik. Ezek a szerek azonban jelentős költségekkel járnak, környezeti terhelést okoznak, és a szermaradványok akár élelmiszereinkbe is bekerülhetnek. Továbbá, a kémiai fungicidekkel szembeni rezisztencia kialakulása miatt egyre szűkül az eredményesen használható növényvédőszerek köre. Ezért – különösen a biotermesztést folytató gazdák számára – növekszik az igény a hatékony, biológiai védekezési módszerek alkalmazása iránt. Ebben a kontextusban ígéretes megoldást kínálnak a Trichoderma nemzetség tagjai, amelyekből számos biofungicid és növénykondicionáló készítmény fejleszthető.

Mikofungicidek
A cikk címéből az olvasóban valószínűleg felmerülnek a kérdések: Mit is jelent a mikofungicid kifejezés? Vajon kémiai anyagokról beszélünk? És mi köze van a „gomba gombának farkasához”? A szójáték arra utal, hogy a mikofungicidek olyan hasznos gombák, amelyek segítségével vegyszermentes, biológiai úton védhetjük növényeinket a kórokozó gombáktól. Nem kémiai szerekről, hanem élő szervezetek alkalmazásáról van szó, melyek célzott bejuttatásával gátoljuk a káros gombák terjedését és kártételét.
A „mikofungicid” kifejezés a „biopeszticid” szóból ered. A biopeszticidek olyan mikroorganizmusokon alapuló növényvédő készítmények, amelyek a kórokozók és kártevők elleni védekezést szolgálják. Ha az előtagot (bio-) a felhasznált biokontroll szervezeteknek megfelelően módosítjuk, akkor „mikopeszticidekről” beszélünk, utalva arra, hogy a készítmény gombák alapú, míg az utótag (-peszticid) a célszervezet, azaz a kártevő nevére utal (1. ábra).
A növénykórokozó gombák gyakran súlyos betegségeket okoznak, sőt akár teljesen elpusztítják a gazdanövényeket, ami jelentős gazdasági károkat eredményez, különösen haszonnövénytermesztés esetén. Ebben az esetben a hasznos gombák alkalmazásával beavatkozhatunk a kórokozó és a gazdaszervezet közötti kölcsönhatásba (2. ábra). Ilyenkor célunk, hogy a jótékony gomba kiszorítsa, gátolja vagy akár elpusztítsa a káros gombát, miközben közvetlenül pozitív hatást gyakorol a haszonnövényre.
A Trichoderma nemzetség
A növénykórokozó gombák elleni biológiai védekezés egyik legígéretesebb eszköze a Trichoderma tömlősgombák nemzetsége. Ezek a zöldes árnyalatú, fonalas penészgombák táptalajon jellemzően telepeket képeznek, és elsősorban elhalt növényi maradványok lebontásából nyerik be tápanyagaikat. A rizoszféra területén gyors növekedésük, elágazó hifa rendszerük és ivartalan spóratermelésük (konidiumiák) révén hatékonyan terjednek.
A Trichoderma nemzetség tagjai gyakran kerülnek elő a növénykórokozó gombákkal szembeni antagonista tevékenységek kapcsán. Az antagonizmus alatt olyan élőlények közötti ellenhatást értünk, amely lehet egyszeri vagy folyamatos, egyirányú vagy kölcsönös. A Trichoderma fajok kiemelkedő versenyképességgel rendelkeznek a tápanyagokért folytatott harcban, gyors növekedésük révén képesek kiszorítani a kórokozó gombákat a gyökérfelületről és a rizoszférából.
Emellett számos Trichoderma faj termel különféle gombaellenes vegyületeket (például gliotoxin, gliovirin, peptaibolok, 6-pentil-piron, viridin, alkoholok, ketonok, szeszkviterpének), melyek gátolják vagy elpusztítják a növénykórokozó gombákat. Bizonyos törzsek képesek felismerni más gombák hifáit, rátekeredni azokra, lebontani a sejtfalakat, majd a célgombák belső tartalmát tápanyagként hasznosítani.
A Trichoderma fajok több fonalas gombát is parazitaként képesek megtámadni, így hatékonyan küzdenek az Alternaria, Armillaria, Botrytis, Fusarium, Monilia, Phytophthora, Pythium, Rhizoctonia, Sclerotinia és Verticillium fajok ellen. Emellett nemcsak a kórokozó gombák elleni védekezésben játszanak szerepet, hanem közvetlenül serkentik a haszonnövények növekedését is – például növényi hormon-szerű anyagok termelésével és a tápanyagok növény számára történő hozzáférhetővé tételével.
Továbbá, a Trichoderma alkalmazása serkenti a növények védekező mechanizmusait, úgynevezett indukált szisztémás rezisztencia révén, így a gyökérszintű kezelés védelmet biztosít a levélszinten támadó kórokozók (gombák és baktériumok) ellen is. A körülbelül 300 ismert Trichoderma faj közül a Trichoderma asperellum, T. atroviride, T. gamsii, T. harzianum, T. virens és T. viride törzsek különösen előnyösek tulajdonságaik miatt, így ideális alapot nyújtanak a növénykórokozó gombák elleni biológiai védekezést célzó mikofungicid, illetve növénykondicionáló készítmények előállításához.

Trichoderma-alapú készítmények fejlesztése
A Trichoderma-alapú mikofungicid és növénykondicionáló készítmények esetében több elvárásnak kell megfelelnünk. Olyan „Szupertrichodermát” keresünk, amely képes a gyors növekedésre és intenzív konídiumtermelésre, miközben ártalmatlan a növényekre, állatokra és emberekre. Fontos, hogy kiváló antagonista képességekkel rendelkezzen a növénykórokozó gombákkal szemben, hatékonyan bontsa a szármaradványokat, és a kémiai peszticid-maradványokat detoxifikálja. Ezen felül elvárjuk, hogy a készítmény kémiai fungicidekkel szemben rezisztens legyen, így azokkal kombinálva is alkalmazható legyen, valamint széleskörű rizoszféra-kompetenciával rendelkezzen, hogy számos haszonnövény gyökérzónájában működjön. Emellett előnyös, ha a készítmény serkenti a növények növekedését és kórokozókkal szembeni ellenállását.
Joggal merülhet fel a kérdés: létezik-e olyan Trichoderma törzs, amely egyszerre teljesíti az összes fenti elvárást? Valószínűleg nem egyetlen törzs sem képes mindezre, de több, egymást kiegészítő hatású Trichoderma törzs együttes alkalmazásával olyan készítmények fejleszthetők, amelyek a legtöbb kritériumnak megfelelnek.
A Trichoderma törzsek ezen kívül más mikroorganizmusokkal, például nitrogénkötésre alkalmas Azospirillum vagy Azotobacter fajokkal, illetve foszformobilizálásra képes Bacillus és Streptomyces törzsekkel kombinálhatók. Így olyan mikrobaközösségek – vagyis konzorciumok – hozhatók létre, amelyekben az egyes komponensek előnyei egymást kiegészítve, sőt, erősítve működnek.
A készítményfejlesztés hosszú, több lépésből álló folyamat, amely során a talajmintákból izolált Trichoderma törzsekből indulunk ki, majd laboratóriumi vizsgálatokon keresztül jutunk vissza a mezőgazdasági terepre. Az első lépés a talajmintákból történő izoláció és tiszta tenyészetek létrehozása. Célszerű olyan mezőgazdasági területek talaját választani, ahol a később kifejlesztendő készítményt alkalmazni kívánjuk, hiszen a jótékony mikofungicid hatású gombák gyakran eleve jelen vannak, csupán populációjuk nem elég nagymértékű a védőhatás kifejtéséhez. A törzsek fajszintű azonosítása – az örökítőanyag bázissorrendjének meghatározása – fontos információkat nyújt a Trichoderma sokféleségéről, ami elősegíti a rizoszféra-kompetenciával rendelkező törzsek kiválasztását. Ezt követi a laboratóriumi tesztelés, amely során a törzsek kórokozó gombákkal szembeni biokontroll képességét mérjük, például a Biokontroll Index (BCI) értékének meghatározásával. Az ún. konfrontációs tesztek során Petri-csészék táptalajára először a növénykórokozó gombát oltjuk le, majd a vizsgált Trichoderma törzseket ültetjük el egymástól 3 cm távolságra. Egy hetes tenyésztés után készült fényképek alapján képelemző szoftverrel meghatározzuk a Trichoderma által elfoglalt területet, majd a Trichoderma és a kórokozó gomba együttes területét, melynek arányát százalékos értékben fejezzük ki. Így összehasonlíthatóvá válik a különböző törzsek biokontroll képessége.


A jó antagonista tulajdonságok mellett vizsgálhatjuk a törzsek tápanyagfeltárási – például szárbontási vagy foszformobilizációs – képességét is, amely révén az ígéretes növénykondicionáló törzsek kiválasztása válik lehetővé. Ezt követően a környezeti tényezők (például hőmérséklet, pH, vízaktivitás) különböző értékeinek hatását is tanulmányozzuk, hogy előre megjósolhassuk az egyes törzsek szabadföldi viselkedését.
Fontos szempont a Trichoderma törzsek kémiai fungicidekkel szembeni ellenálló képessége is, hiszen ez lehetővé teszi, hogy csökkentett mennyiségű gombaellenes növényvédő szerrel, integrált védekezési rendszerben alkalmazzuk őket. A mezőgazdasági talajok kémiai terhelése ugyanis elősegíti a rezisztens vonalak kialakulását – nemcsak a kórokozó, hanem a jótékony mikofungicid hatású gombák esetében is –, ami újabb érvet szolgáltat a biológiai védekezésben alkalmazandó készítmények fejlesztése mellett.
A következő lépésben cserepes kísérletekkel vizsgáljuk a szelektált Trichoderma törzsek közvetlen hatásait a haszonnövények szár- és gyökérnövekedésére, biomassza-képzésére és fotoszintetikus aktivitására. A kedvező tulajdonságok fokozása érdekében a kiválasztott törzseket nemesítési módszerekkel – például protoplaszt-fúziós technikával – is fejleszthetjük, amely lehetővé teszi a kedvező jellemzők kombinálását. Bár a Trichoderma törzsek genetikai módosítása vagy gének növényekbe történő bevezetése technikailag megoldható, a hazai GMO-szabályozás miatt a természetben előforduló vad típusú törzsek alkalmazása az elfogadott irány.
A fejlesztési folyamat során ki kell alakítani a megfelelő fermentációs technológiát, valamint optimalizálni kell a kiszerelési és kijuttatási eljárásokat. A készítmény hatékonyságát további laboratóriumi, üvegházi és szántóföldi kísérletekkel vizsgáljuk. Például a nitrogénkötő és foszformobilizáló baktériumok mellett egy T. atroviride törzset tartalmazó Azoter F készítmény hatását vizsgáltuk búzaszemek csírázásán (4. ábra).

A) 10 ml desztillált víz,B) 10 ml hígított trágyalé,C) 10 ml hígított trágyalé + 1 ml Azoter F készítmény.
A kísérlet során minden Petri-csészébe 10 réteg papírvattát helyeztünk, majd az egyes csészéket desztillált vízzel, hígított trágyalével, illetve trágyalé és Azoter F készítmény kombinációjával kezeltük. Egy hét elteltével a legintenzívebb csíranövény-fejlődést a Trichoderma és baktériumtartalmú készítmény mellett figyeltük meg.
Szabadföldi kísérletek során a készítmény hatását a termesztett haszonnövények számos paraméterére (például növénymagasság, termésmennyiség, gyökértömeg, illetve gabonatermények esetén a kalászszám, kalászonkénti szemszám, ezermagtömeg) vizsgáljuk, összehasonlítva azt a kezeletlen kontroll-, illetve más növénykondicionáló készítményekkel és műtrágyával kezelt növények eredményeivel.
A készítményfejlesztési folyamat utolsó lépése az engedélyeztetés, amely sikeres lefolytatása után a termék piaci bevezetését követően megkezdődik a gyártás, melyet folyamatos minőségellenőrzésnek kell kísérnie.
A Szegedi Tudományegyetem Természettudományi és Informatikai Karának Mikrobiológiai Tanszékén több mikroorganizmus alapú biológiai védekezési eljárás kidolgozása is zajlik a fenti stratégia mentén. A tanszék munkatársai az Európai Unió és a Magyarország Kormánya által támogatott GINOP-2.3.2-15-2016-00052 projekt keretében vizsgálják a súlyos gyökérrothadást okozó erdészeti kártevő, az Armillaria (tuskógomba) nemzetség patológiáját és a biológiai védekezés lehetőségeit, míg a 2018-ban indult, Magyarország–Szerbia IPA Határon Átnyúló Együttműködési Program által támogatott PLANTSVITA projekt célul tűzte ki olyan mikrobiológiai készítmények kifejlesztését, melyek savas és lúgos kémhatású talajtípusokra adaptáltak.
Ez a cikk áttekintést nyújt a Trichoderma-alapú mikofungicidek szerepéről a biológiai védekezésben, a kapcsolódó elméleti háttérről, valamint a készítmények fejlesztéséhez szükséges lépésekről.