Ez lehet a megoldás a rezisztenssé váló gyomok ellen

A gyomirtó szerek (herbicidek) hatékonyságának csökkenése és a gyomok rezisztenciájának kialakulása komoly problémát jelent a mezőgazdaságban világszerte. A gyomirtó szer-rezisztens gyomok, melyek ellenállnak a kémiai szerek hatásának, fenyegetik az élelmiszertermelést, a mezőgazdasági produktivitást és a fenntartható mezőgazdasági gyakorlatokat. A rezisztencia kialakulásának mechanizmusait számos tudományos kutatás vizsgálja, mivel a biológiai és élettani aspektusok részletes megértése kulcsfontosságú a fenntartható gyomkezelési módszerek kifejlesztésében.

 Fotó: unsplash

A gyomirtó szerek alkalmazásának célja, hogy hatékonyan elpusztítsák vagy visszaszorítsák a nem kívánt növényeket anélkül, hogy káros hatással lennének a terményekre. A herbicidek különböző mechanizmusokon keresztül fejtenek ki hatást. Vannak olyanok, amelyek gátolják a növények fotoszintézisét, mások az aminosavak szintézisét, illetve van egy csoport, mely a sejtfal szintézisét célozzák. Azonban a folyamatos alkalmazásuk és a gyomok genetikai változékonysága miatt a célnövények képesek alkalmazkodni és idővel rezisztenciát alakítanak ki, így csökkentve a herbicidek hatékonyságát.

A gyomirtó szerek hatásmechanizmusai
A gyomirtók hatásának mechanizmusai igen sokfélék, de alapvetően két fő kategóriába sorolhatók. Az egyikbe azok tartoznak, amelyek a növény fiziológiai folyamataira hatnak, míg a másikba, amelyek közvetlenül a növényi biokémiai reakciókat célozzák meg. Az egyik legnagyobb csoportot a fotoszintézis gátlásán alapuló herbicidek alkotják, melyek közül az egyik legismertebb hatóanyag aa glifozát, amely a növényekben a shikimát utat blokkolja, ezáltal megakadályozza az aromás aminosavak, például a fenilalanin, triptofán és tirozin szintézisét. A glifozát ezen kívül az egyes növényi enzimek aktivitását is gátolja, megzavarva az anyagcsere-folyamatokat és előidézve a növények pusztulását.

Forrás: pixabay

A másik nagy csoport a sejtfal szintézisét blokkoló herbicidek, mint amilyen például a glufozinát. A glufozinát a glutamin szintetáz enzim gátlásával hat, amely a nitrogén anyagcserében fontos szerepet játszik. A sejtfal szintézisének blokkolásával a növények nem tudják fenntartani a szerkezeti integritásukat, ami a sejtek széteséséhez vezet. Ezen kívül léteznek olyan herbicidek is, amelyek a növényi növekedést, például a gyökérnövekedést gátolják, mint a dinitroanilin típusú vegyületek.

A rezisztencia mechanizmusai
A gyomok rezisztenciájának kialakulása az evolúció során különböző biológiai és élettani mechanizmusok révén valósul meg, melynek egy része a gyomnövények genetikai változékonyságából ered, mivel a gyomok populációja természetes módon is különböző genetikai háttérrel rendelkezik. Abban az esetben,ha a herbicid alkalmazása következtében egyes egyedek túlélik a herbicides kezelést és szaporodnak (magot termelnek), akkor a következő generációban is jelen lesz a rezisztencia. A herbicid alkalmazása tehát olyan szelekciós nyomást gyakorol a gyomnövényekre, amelynek eredményeként a rezisztens változatok szaporodnak, míg a herbicidre érzékeny egyedek elpusztulnak.

A rezisztenciát okozó genetikai változások többféle módon is megjelenhetnek. Az egyik legfontosabb mechanizmus a herbicid által célzott biokémiai reakciók módosulása. Például a glifozáttal szemben rezisztens gyomok esetében a célzott enzim, a 5-enol-pyruvilshikimát-3-foszfát-szintáz (EPSPS) mutációja fordul elő, amely megakadályozza, hogy a herbicid kötődjön az enzimekhez. Ennek következtében a gyomnövények képesek fenntartani az aromás aminosavak szintézisét, így elkerülhetik a glifozát hatását.

A rezisztencia másik fontos mechanizmusa az, hogy a gyomok képesek csökkenteni a herbicid felvételét vagy növelni annak kiürülését. Ez a transzportmechanizmusok módosulásával valósulhat meg, így a herbicid nem jut el a célzott szervhez, vagy a gyomok gyorsan kiürítik a mérget a sejtjeikből. A glifozát esetében például a gyomnövények gyakran olyan módosult transzporter fehérjéket alakítanak ki, amelyek gátolják a herbicid bejutását a növényi szövetekbe.

A harmadik, szintén jelentős mechanizmus a gyomokban előforduló enzimatikus detokszikálás, amikor a gyomnövények olyan enzimeket termelnek, amelyek képesek lebontani a herbicidet, mielőtt az kifejthetné hatását. A glifozát lebontását például a P450 monooxigenáz enzimek segítik elő, amelyek gyorsan deaktíválják a herbicidet, mielőtt az elérné a célzott biológiai utat.

Ezen kívül a növények másfajta fiziológiai alkalmazkodásokat is mutathatnak. Például a herbicidek hatására a gyomok növekedésének irányát módosíthatják, ami azt jelenti, hogy a növények a herbicid hatására gyorsabban új hajtásokat képesek generálni, így a sérült szövetek helyett új, herbicid-ellenálló szövetek alakulnak ki.

A gyomirtó szerek és a környezet
A gyomirtó szerek alkalmazása, különösen a széles spektrumú herbicidek, nemcsak a gyomok, hanem más növényeket, például vadnövényeket vagy mezőgazdasági kultúrákat is károsíthatnak, ha nem megfelelő módon alkalmazzák őket. Ezeken felül az állatvilág képviselőit közvetett úton károsítják, kifejezetten nagy kockázatot jelentve a vízi ökoszisztémákra. A gyomirtó szerek hosszú távon hatással lehetnek a talaj biológiai sokféleségére is, mivel a herbicid maradványok bejuthatnak a talajba, és károsíthatják a mikrobiális közösségeket.

A gyomirtó szerek alkalmazásának egy másik következménye lehet az, hogy az ellenálló gyomfajok dominanciája megerősödhet, így egyre kevesebb hely marad a nem rezisztens fajoknak, amelyeknek szerepe lehet a biológiai sokféleség fenntartásában. A herbicid-rezisztens gyomok elterjedése tehát nemcsak a mezőgazdaság , hanem a természetes ökoszisztémák számára is kihívást jelent.

Megoldási lehetőségek és fenntartható megközelítések
A gyomirtó szerek rezisztenciájának kezelése és megelőzése érdekében számos fenntartható mezőgazdasági gyakorlatot dolgoztak ki. Az integrált gyomkezelés (Integrated Weed Management, IWM) célja, hogy különböző módszereket alkalmazzanak a gyomok kontrollálására, csökkentve a herbicidok használatát. Az IWM kombinálja a mechanikai, biológiai, kémiai és kulturális módszereket, hogy fenntartható módon kontrollálja a gyomok növekedését.

Egy másik lehetőség a rotációs herbicid-használat, amikor különböző típusú herbicideket alkalmaznak a gyomok különböző mechanizmusainak megcélzására. Ez lehetővé teszi, hogy a gyomok ne alakítsanak ki rezisztenciát egy adott herbicid ellen. A szántóföldekben alkalmazott növényi biodiverzitás növelése szintén segíthet csökkenteni a gyomirtó szerek alkalmazásának szükségességét, mivel a nagyobb növényi sokféleség gátolja a gyomok terjedését.

Agrotrend.hu/ Novenyvedoszer.hu

szerzők:Kisvarga Szilvia (MATE), Horotán Katalin (EKKE, MATE)