Hogyan tud lépést tartani a gabonakutatás a klímaváltozással?
Fodor Nándor: Nem tud lépést tartani, úgy néz ki, gyorsabban változik a klíma. Önmagában a nemesítés kevés lesz, más eszközökhöz is hozzá kell nyúlni.
Például mihez?
F. N.: Amivel itt a nemesítés mellett foglalkozunk az a szimulációs modellezés, matematikai és informatikai eszközökkel, és ebben már a mesterséges intelligencia is benne van. A szántóföldi körülményeket modellezzük, hogyan lesz a napsugárzásból anyag, miként kerül a különböző szervekbe, hogyan alakul ki a termés, és mindezt napi léptékben lekövetjük. Így nyomon kísérhetjük egy virtuális növényzet fejlődését.
Hogyan kapcsolódik eEz hogy kapcsolódik a klímaváltozáshoz?
F. N.: A klimatológusoktól megkapjuk azokat az adatsorokat, amelyek szerintük majd a jövőben jellemzik a klímánkat. Magyarországra vonatkozóan hektáros léptékben megvannak a talajtakaró adatai, nekünk pedig megvannak a biológiai adatok, amelyek a szimulációhoz kellenek. Így a jövőbe tudunk tekinteni, hogy például 2050-ben vagy akár a század végén milyen évek várnak ránk, hol vannak azok a területek, amelyeket öntözni kell. Mert ott hálálja meg leginkább ezt a beavatkozást a kultúrnövényzet. Irreális mindenhol öntözésben gondolkodni. Olyan stratégiai döntéseket kell hozni, hogy ha csak öt százalékkal tudjuk növelni az öntözött területek nagyságát, akkor hol legyen ez az öt százalék. Az öntözés benne kell legyen a pakliban.
De akkor önmagában az öntözés is kevés?
F. N.: Ha mindent beleteszünk, nemesítést, agrotechnikát, amiben benne van a talaj kezelése és az öntözés is, kiegészülve a szürkeállományunkkal, akkor úgy néz ki, ez már elég lesz. Az aszály elsősorban a tavaszi vetésű növényeket sújtja, a kukoricát, napraforgót. Viszont az őszi kalászosok, mire beüt a krach, azaz az aszály, hőség, már túljutnak fejlődésük döntő szakaszán. De ha beletesszük a szürkeállományunkat, akkor még a kukorica és a napraforgó is termeszthető lesz Magyarországon, legalábbis a modelljeink ezt mutatják. Ám csak nagyon okszerű és fegyelmezett termesztési gyakorlat mellett.
Ez azért jó hír, mert jelenleg nem úgy tűnik, hogy ez a két növény megállja majd a helyét. De hogyan lehet „beváltani” ezt a jóslatot?
F. N.: A legegyszerűbbel kell kezdeni, mikor vessük el a kukoricát? Jellemzően április közepén vagy utolsó dekádjában vetik, aminek az az eredménye, hogy a virágzás már az aszályos időszakra esik, ráadásul gyakran egy hőhullám is bejön. Ez a kettő együtt halálos kombó. Ezt kellene elkerülni, amit legegyszerűbben a vetés előrehozatalával lehet elérni. Ezt modellezni könnyű, mi pedig rengeteg „mi lenne ha” típusú kísérletet tudunk elvégezni. A lényeg,A három héttel korábbi vetés lényegesen kisebb termésveszteséggel jár.
Ha nem lépünk, mekkora lehet a terméscsökkenés?
F. N.: A mostani magas hozamú területeken, akár 30-35 százalékos is. De a korábbi vetéssel 15-20 százalékot vissza lehet hozni a veszteségből, és ha jobb hibridet vetünk, szintén csökken a kiesés mértéke. Ha pedig mindent beleadunk, akkor még a jelenlegi termésszinteknél is jobb eredményeket lehet elérni úgy, hogy közben zajlik, lezajlott a klímaváltozás.
Hány fokos átlaghőmérséklet-emelkedéssel számolnak, másfél-két °C-kal?
F. N.: Nagyon diverz a kép. Ma 11,8 °C az átlaghőmérséklet, de egyes modellek 16 fokos átlaghőmérséklettel, azaz 4 °C-os emelkedéssel számolnak.
Az nagyon „szép”!
F. N.: Sajnos ez van. A telek és a nyarak is egyre melegebbek lesznek, miközben egyre csökken a csapadék mennyisége, akár 100 milliméterrel is. Nagyon Ddurva, hogy az elmúlt négy évből három aszályos volt, ráadásul kumulálódnak a hatások, a 2022-es nagy aszályból nem tért magához a rendszer. Az elmúlt száz esztendő legcsapadékosabb éve 2010 volt, a legszárazabb 2011, de ez utóbbi nem hozott sok problémát, mert előtte sok volt a csapadék, a talaj sok vizet tárolt el.
Milyen lehetőségek vannak a talajban lévő víz visszatartására?
F. N.: Sokféle, de előbb kell a víz, amit vissza lehet tartani. Kérdés például, hogy mi történik a szármaradványokkal? Ha ott hagyom, akkor szénként, szerves anyagként a talajban marad, javítja a szerkezetességet és a vízvisszatartó képességet. Lent Aa talajbankelltalajban kell megkötni a szenet, ha a légkörbe , azaz felkerül, az nem jó.
Miként lehet megkötni a szenet?
F. N.: Azt a növények megkötik, de ha elviszem a szármaradványt és csinálok belőle mondjuk bioetanolt vagy elégetem, úgy sokkal gyorsabban visszakerül a légkörbe. Félreértés ne essék, semmi ellen se akarok beszélni, de bizonyos dolgok hosszú távú következményét alaposan át kellene gondolni. Meggyőződésem, ha jól csináljuk a mezőgazdaságot – amelyet sokan kárhoztatnak a klímaváltozás kapcsán –, akkor éppen az agrárium fog nekünk sokat segíteni a klímaváltozás elleni küzdelemben.
Amit mond, abból az következik, hogy nem lesz más út, kénytelenek leszünk jól csinálni.
F. N.: Abszolút. Ráadásul más gazdasági ágak nem tudnak szenet megkötni, inkább a kibocsátásban „jeleskednek”. A múltban a növények megtették azt a szívességet, hogy megkötötték a szenet, gondoljunk a fosszilis tüzelőanyagokra, amit mi most visszajuttatunk a légkörbe.
Térjünk vissza a nemesítésre, hány modellt futtatnak és hogyan kell elképzelni a modellezést?.
F. N.: Sok modellt futtatunk, soha nem egyet, és mindig az átlagot vesszük. A klímaadatokat nagy kutatóintézetektől kapjuk, ezeket két-három évente felülvizsgálják, így ismerjük a klíma lehetséges alakulását 2100-ig. Amikor futtatunk, meg kell nézni, milyen új kérdésekre akarunk választ kapni. Például amikor valaki felhozta, hogy vessünk korábban, akkor beállítottuk a modellt, elvégeztük a szükséges szimulációkat és kiértékeltük az eredményeket kiértékeltük. A legintenzívebb időszakokban terabájtnyi szimulációs adatok keletkeznek egy-két nap alatt.
Ki használja fel az eredményeket?
F. N.: Első körben mi. De például az egyik nagy projekt eredményeit, elküldtük Áder Jánosnak, az akkori köztársasági elnöknek, sok könnyen megvalósítható esettanulmánnyal, amelyekről azt gondoltuk, mivel komolyan veszik a klímaváltozás elleni küzdelmet, érdekelheti őket.
Ebből megvalósult valami?
F. N.: Folyamatban van. Néhány hete volt egy megbeszélésem, amelyből úgy tűnik, hogy a legfelső szinten nagyon komolyan hozzá akarnak nyúlni a mezőgazdasághoz. Hol lenne érdemes öntözni és akár a GMO-val kapcsolatos álláspontot is felülvizsgálhatják.
Hogyan zajlik a hagyományos nemesítés?
F. N.: Rengeteg kísérletünk van, a búza esetén sok keresztezést folytatunk. A közelmúltban egyenként jártuk végig a kísérleti parcellákat, lemértüék, milyen magas, milyen bokrosodási képességgel rendelkezik, hány levele van. Mennyire zöld, mennyi a klorofill tartalma, milyen a kalász morfológiája, mennyi szem van a kalászokban, mennyi a termés, milyen kórokozók ellen védett stb., Rrengeteg paraméter megfigyelése zajlik egy parcellán. Emiatt nagyon szakemberigényes a felvételezések időszaka. Ezt ma egyre inkább drónok használatával próbáljuk kiegészíteni, a munka egy részét kiváltani. A lényeg a megfigyelés, ez az ősi módszer nem változik, de a begyűjtött anyag mennyisége és sokfélesége igen, amelyből ki kell szűrni a nyerő kombinációkat, mert ezekkel dolgozunk tovább. Felszaporítjuk őket, és jönnek az ellenőrző kísérletek. Mire ez a folyamat lezajlik, és egy új fajta engedélyt kap, az 7-10 év.
Ezt az időszakot, hogy lehet csökkenteni?
F. N.: Itt jön a mesterséges intelligencia, amelynek segítségével sokkal rövidebb idő alatt kiszűrhetők az előnytelen genetikai anyagok, vagyis azok, amikből nagy valószínűséggel nem lesz piacképes fajta. Ezzel akár három évet is nyerhetünk, így talán, visszautalva az első kérdésére, lépést tarthatunk a klímaváltozással.
Megint visszatérve a nemesítésre, milyen kutatási irányok vannak?
F. N.: A nemesítés hagyományos célja a termésnövelés és a minőség javítása – például hogy a búza bővebben teremjen, vagy jobb legyen a sütőipari felhasználása. Az utóbbi időben azonban, a klímaváltozás hatására, egyre nagyobb hangsúlyt kap a növények alkalmazkodóképességének javítása. Az egyik fontos kutatási irány lett például, hogy a búza jobban viselje az olyan környezeti stresszhatásokat, mint a szárazság, a hőség vagy a talaj kedvezőtlen állapota (abiotikus stressztolerancia). Emellett törekszünk a genetikai sokféleség bővítésére is, hogy minél többféle, hosszú távon is fenntartható fajta álljon rendelkezésre. Míg a klasszikus, úgynevezett konvencionális nemesítés mellett intézetünkben nagy szerepet kap a vadon élő rokon fajok bevonásával végzett előnemesítés is. Ezek a vad fajok az evolúció során sokkal jobban alkalmazkodtak a szélsőséges környezeti (abiotikus) viszonyokhoz, mint például az extrém szárazság, hőmérséklet-ingadozás, fagy vagy szikes, gyenge talajok, így értékes tulajdonságokat hordoznak. Ezeket próbáljuk úgynevezett introgressziós (génbevitel egyik fajból a másikba) nemesítéssel – keresztezéssel és szelekcióval – beépíteni a termesztett búzába. Jelenleg is azt kutatja a Génbanki osztály, hogy ezekben a fajokban található-e olyan értékes géneket hordozó kromoszómaszakasz, amelyet keresztezéssel beépítve a búzába, javíthatjuk annak abiotikus stressztűrő képességét is.
Ez GMO lenne?
F. N.: Nem, ez nem számít GMO-nak, hanem hagyományos növénynemesítés – még ha annak egy speciális formájáról is van szó. Az introgressziós nemesítés keresztezéseibe bevont fajok természetes úton is képesek kereszteződni a búzával, tehát ez egy biológiailag természetes folyamat az ember által megkönnyítve és felgyorsítva, amit már évtizedek óta alkalmaznak a növénynemesítésben. Ezért nem minősül GMO-nak. Világszerte egyre több kutatás irányul a vad fajok genetikai állományának, diverzitásának feltérképezésére, melyhez a legújabb technikai fejlesztések (pl újgenerációs szekvenálás, nagy áteresztőképességű fenotipizálás) olyan szemmel nem látható paraméterek elemzését teszik lehetővé, amelyek új alapokra helyezhetik a célzott génátvitelt. Központunk is rendelkezik ilyen vizsgálati platformokkal. Az értékes fajok, vonalak azonosítása után elkezdünk azon dolgozni, hogy ez a genetikai információ és az általa meghatározott előnyös tulajdonság hogy vihető át mai modern gabonába.
És egy ilyen tulajdonságot át lehet hozni tíz év alatt?
F. N.: Igen, ha megtaláljukom a megfelelői genetikai anyagot. Ez a kulcskérdés, mert tűt keresünk szénakazalban.
És a megtalálás mennyi időt vesz igénybe?
F. N.: Egyre kevesebbet. Ma már világszerte számos kutatóintézet és nemzetközi vállalat foglalkozik ilyen jellegű kutatásokkal, hatalmas adatbázisokat építettek ki, és a mesterséges intelligencia fejlődésével ez a terület hihetetlenül felgyorsult. Az így létrejövő tudás egy része számunkra is elérhető – akár közvetlenül megvásárolható vagy tudományos együttműködés révén hasznosítható. Emellett természetesen saját alapanyagaink értékelését is aktívan végezzük, több kutatócsoport bevonásával. Elsődleges célunk, hogy olyan vonalakat hozzunk létre, amelyek hosszú távon a hazai fajta-előállítás alapjául szolgálhatnak. Itt a kemény munkán túl némi szerencsére is szükség van, – hogy a legígéretesebb genetikai kombinációkat minél gyorsabban felismerjük.
Mi a másik nemesítési irány?
F. N.: Az abiotikus stressztűrés javítása mellett legalább ilyen fontos cél, hogy a növények ellenállóbbak legyenek a különféle betegségekkel és kártevőkkel szemben – vagyis a biotikus stresszrezisztencia fejlesztése. A klímaváltozás ezen a területen is komoly kihívások elé állítja a nemesítőket: a korábban ismert kórokozók folyamatosan új változatokban jelennek meg, amelyek ellen a régi rezisztenciagének már nem mindig hatékonyak. Ráadásul olyan betegségek vagy kártevők is megjelenhetnek, amelyek eddig nálunk nem voltak jellemzőek. Ezek lehetnek új gombafertőzések, rovarok, vagy akár olyan mértékű kártevő-inváziók, amelyekhez nem voltunk hozzászokva. Az enyhébb telek például már nem pusztítják el ezeket az állományokat, így a tavaszi nyomás is jóval erősebbé válik. Ezért kiemelten fontos, hogy a nemesítők olyan fajtákat hozzanak létre, amelyek genetikai alapon jobban ellenállnak ezeknek az új kihívásoknak is.
Ellenük lehet szelektálni?
F. N.: Abszolút! A növényeket ellenállóbbá lehet tenni különféle gombakórokozókkal szemben. A már említett introgressziós nemesítés egyik legnagyobb sikertörténete éppen az, hogy rokon vagy vad fajokból származó rezisztenciagéneket sikerült beépíteni a búzába olyan betegségek ellen, mint például a levélrozsda, a sárgarozsda, a szárrozsda vagy a lisztharmat. Világszerte több búzafajta tartalmaz már olyan kromoszómaszakaszokat, amelyek rokon fajokból – például rozsból vagy különböző vad búzafélékből – származnak. A legismertebb példa a rozs 1R kromoszómájának egy szakasza, amelyet a búza 1B kromoszómájával kombináltak. Ez a speciális kromoszóma számos martonvásári búzában is jelen van és többféle gombabetegséggel szembeni ellenállóságot biztosít. Hasonlóan értékes génforrások például a Thinopyrum és a Dasypyrum fajok is, amelyekkel mi is dolgozunk különböző hazai és EU-s finanszírozású kutatási programok keretében, az előnemesítés és nemesítés területén. De a rovarkártevő nehéz kérdés, az már GMO-s irány. A kártételt ez esetben úgy lehet megakadályozni, hogy elpusztítom a rovart, vagy hatást hozok létre, hogy a rovar ne akarja megenni a növényt. Ehhez vagy kijuttatok valamilyen szert a növényre, vagy beleépítek valamit a növénybe, amitől ő termel olyan anyagot, ami miatt az adott kártevő nem akarja megenni.
Hogyan látja a nemesítés jövőjét rövid és hosszú távon?
F. N.: Rövid távon a legnagyobb kihívást a klímaváltozás jelenti. A magyar búzanemesítés fő feladata az, hogy olyan fajtákat állítsunk elő kerüljenek előállításra, amelyek stabilan teremnek ezek között a változó körülmények között is. P, például jobban tűrik a vízhiányt vagy a kalászoláskori hőhullámot. Eközben a minőségi követelmények – például a sütőipari paraméterek – továbbra is kiemelten fontosak, mivel a martonvásári búzafajták mindig is kiváló minőségűek voltak, és ezt a hírnevet továbbra is fenn kell tartanunk. Hosszú távon a legnagyobb lehetőség a genetikai alapanyagaink bővítésében rejlik, a genetikai diverzitás, sokféleség növelése kiemelt fontosságú. Az a feladatunk, hogy ezeket a genetikai értékeket a modern nemesítési módszerekkel (molekuláris szelekció, újgenerációs genomszekvenálás, precíziós fenotipizálás) ötvözve beépítsük a mai fajtákba. Erősségeink közé tartozik a több évtizedes nemesítési tapasztalat, idén ünnepeltük intézetünk 75. fennállási évét, világszinten elismert néhai és jelenlegi kutatói gárdával, több nemzetközileg is elismert fajtával, motivált és hűséges jelenlegi dolgozói állománnyal. Emellett Magyarország földrajzi és agroökológiai szempontból kiváló tesztkörnyezet: kontinentális klímán, többféle talajtípuson tudjuk vizsgálni a fajták viselkedését, ami értékes információ más országok számára is.
Ugyanakkor fontos lenne, hogy ezek a hazai fejlesztésű fajták nagyobb támogatást és prioritást kapjanak a köztermesztésben, különösen a multinacionális cégek fajtáival szemben. A hazai viszonyok között nemesített fajták jobban illeszkednek a helyi viszonyokhoz, és hosszú távon a nemzeti agrár-önrendelkezés kulcselemei lehetnek. Ehhez viszont fontos lenne, hogy az állam nagyobb mértékben támogassa a kutatásokat és a hazai fajták elterjesztését, – például több forrást biztosítson a nemesítési programokhoz, és ösztönözze a hazai fajták használatát a gyakorlatban. Fejlesztendő területek között mindenképpen említhető a nemesítés és a termesztéstechnológia szorosabb összehangolása, a digitális eszközök (pl. szenzoros adatgyűjtés, automatizált fenotipizálás) szélesebb körű használata, valamint a fiatal kutatók, és nemesítők megtartása és utánpótlása. A technológia rohamosan fejlődik, de lépés előtt állunk, amit részben már megvalósítottunk, de az igazi nagy ugrás majd csak ezután jön. Olyan rendszert álmodtunk meg, amelyben az adatgyűjtés és az adatelemzés a legteljesebb mértékben automatizált, ami tényleg évekkel rövidítheti le a nemesítés, fajta-előállítás folyamatát. Ha mindez sikerül, akkor a magyar búzanemesítés a jövőben nemcsak önellátásban, hanem régiós szinten is meghatározó szerepet tölthet be – különösen olyan új kihívások idején, mint a klímaváltozás vagy az élelmezésbiztonság.
Napraforgóval foglalkoznak?
F. N.: Nem, pedig kellene. És nem csak azért, mert jó helyen állunk a világranglistán, hanem azért is, mert a repce egyre kisebb szerepet tölt be a vetésforgóban és a termesztésben.
Mit kell tudnunk a kukoricanemesítésről?
F. N.: A hibridkukorica piacán nagyon nagy a verseny, a világcégek uralják a piacot, amelyekkel velükmi nem tudunk versenyezni. Nehéz helyzetben vagyunk, forrásainkat nem lehet az ő lehetőségeikhez mérni. A másik nehéz kérdés a szakember utánpótlás. Tőlünk most két nagy kukoricanemesítő ikon megy nyugdíjba és csak egy marad. A tudás még megvan, de kérdés, ki viszi tovább?. Ilyen problémákkal küzdünk, mert ötletünk az bőven lenne arról, hogy milyen irányba lenne érdemes tovább haladni, miként lehetne jobb hibrideket előállítani.
