Új megközelítés az agrokémiában: a párologtatás csökkentése

Mint ismert, a szárazságstressz nagy hatással van a növények növekedésére, virágzására, terméshozamára, és a kutatók szerint ez ma a világon évente közel 29 milliárd dolláros gazdasági kárt okoz, illetve egyre súlyosabb élelmiszerhiányhoz vezethet.

2019-ben a korábbiaktól eltérően egy teljesen új irányból közelítették meg a problémát: nem az öntözésre fókuszáltak, hanem a párologtatás minimalizálása révén próbálták elérni, hogy a növények képesek legyenek visszatartani a bennük lévő vizet, és így átvészelhessék az aszályos időszakokat.

A növények gázcserenyílása több szempontból fontos rész, többek között itt távozik a vízgőz is.

Ki-be záródását vegyületek szabályozzák, egyikük az abszcizinsav nevű növényi hormon. A kutatás során igyekeztek a gyógyszerfejlesztéshez hasonlóan, bioinformatikai és biokémiai módszerekkel olyan molekulákat fejleszteni, amelyek képesek tartósan zárva tartani a növény gázcserenyílásait. Az abszcizinsav ugyanis csak rövid ideig képes erre, viszont a hozzá szerkezetileg nagyon hasonló vegyületek akár 4-5 napig is gátolni tudják a növények párologtatását. A fitohormon abszcizinsav (ABA) modulálja a szárazságtűrést azáltal, hogy csökkenti a vízfogyasztást, és más, szárazságvédő reakciókat vált ki. Igen ám, de az ABA receptorokat egy szokatlanul nagy géncsalád kódolja, ezért a minden tekintetben előnyös módszer megtalálása hosszú időt vesz igénybe.

Már korábban is vizsgálták az ABA alkalmazási lehetőségeit, kiváltképp a búza esetében: Cutler professzor 11 kutatótársával közösen bebizonyította, hogy segíthet csökkenteni a növény élettartama alatti vízfogyasztását. Így növelhető az egy liter vízre jutó gabonatermelés. De minden éremnek két oldala van: a búza gyenge bioaktivitása a siker útjába állt. Ez ösztönözte a kutatókat a módszerek megváltoztatására, és így kezdték el használni az opabactint (OP), ami gyakorlatilag utánozza az abszcizinsavat, de sokkal hosszabb hatást képes kifejteni.

Ezután az ellenhatást is szerették volna kiváltani, megnyitni a pórusokat, ami serkenti a csírázást és fokozza a növények növekedését. A cél elérése érdekében a tudósok 4000 származékot készítettek, majd létrehoztak egy vegyületet, ami blokkolja az ABA receptorokat, és szokatlanul erős. Ez lett az antabactin, ami az árpa- és paradicsommagokon vizsgálva képes volt felgyorsítani a csírázást.

A két vegyület együttműködéséből megszületett ugyanis egy tökéletes gazdálkodási minta terve is: miután az antabactin elősegíti a magvak kicsírázását, a gazdálkodó már a vegetációs időszak elején elkezdhet spórolni a vízzel az opabactin segítségével. Ily módon elegendő víz halmozódik fel arra az időre, amikor a növények virágozni kezdenek, és a legnagyobb szükségük van vízre, illetve tápanyagokra.

De ez túl szép, hogy igaz legyen.

A Sean R. Cutler professzor által vezetett, a University of California Riverside intézményében működő kutatócsoport arra hívta fel a figyelmet, hogy a gázcserenyílások bezáródása egyben a fotoszintézishez szükséges szén-dioxid elérhetőségét is korlátozza, vagyis gátolja a fotoszintetikus aktivitást, ami hosszú távon a terméshozamot is negatívan befolyásolhatja.

Tehát az opabactin nem csodaszer. A szakemberek szerint sokat segíthet a gazdáknak az aszály elleni harcban, de nem ismerjük a környezetre gyakorolt hatásait. Alkalmazása már lehetséges, habár a vele kapcsolatos kutatások még tartanak.

Cutler azonban bizakodó: „A mezőgazdaságnak nagy környezeti lábnyoma van, és az új technológiák, többek között az agrokemikáliák lehetővé teszik a gazdálkodók számára a rendelkezésre álló erőforrások hatékonyabb felhasználását, segítenek csökkenteni ezt a lábnyomot és maximalizálni a termelékenységet. Az olyan vegyszerek, mint az opabactin, valós idejű reagálást tesznek lehetővé a változó környezeti feltételekre”.