A triazin-rezisztencia

2.6.1 Az 1,3,5-triazinok rövid jellemzése

Az 1,3,5-triazinok a fotoszintézist gátló herbicidek csoportjába tartoznak. A xylémben transzlokálódnak. Pre- és posztemergensen is alkalmazzuk egyéves kétszikű és néhány egyszikű gyom ellen, talajherbicidként. A triazinokat környezetvédelmi

megfontolásokból 2007 végéig lehetett használni Magyarországon kivéve a terbutilazin hatóanyagot. A hatáskifejtésükhöz bemosó csapadékra van szükség. A klóramino-trazinok rendkívül perzisztensek, és vízoldékonyságuk a legrosszabb. Felhasználási területük széles: leggyakrabban a kukoricában, de szántóföldi kultúrákban (gabona, burgonya, cukorrépa), négy évesnél idősebb szőlőben, almástermésűeknél, kertészeti kultúrákban és erdészetekben használjuk. Az 1,3,5-triazinok csoportjába tartozik a terbutilazin, a terbumetoncianazin, a terbutrin, az aziprotrin, a prometrin, a dipropetrin és a legismertebb, a II-klór-4-etil-amino-6-izopropilamino-1,3,5-triazin, azaz az atrazin (Kádár 2001).

2.6.2 A triazin-rezisztencia mechanizmusa és öröklődése

A triazinok hatásukat a fotoszintézis gátlásával fejtik ki. Ezt úgy érik el, hogy a II.

fotószisztéma területén az elektrontranszportot szétkapcsolják a primer (Q) és a szekunder (plasztokinon) elektron akceptor között. Pontosabban a kloroplasztiszban hozzákötődnek a D1 thylakoid membrán fehérjéhez, ezzel helyéről elmozdítják a plasztokinont, így gátolják a fotoszintetikus elektrontranszportot (Berzsenyi 2000) (5.

ábra).

5. ábra: A triazinok fotoszintézis gátlása (Kádár 2001).

A triazin herbicidekkel szembeni rezisztenciának három fő formája ismert. Az első a gyökérzet elhelyezkedésén alapuló szelektivitás, amely számos kultúrnövény ellenálló képességének alapja. Ebben az esetben a növények gyökérzete mélyebben helyezkedik el, mint a herbicid bemosódási zónája (Warwick 1976). A második a triazin herbicidek biokémiai alapokon nyugvó hatástalanítása. A detoxifikálás három formáját ismerjük:

I. hidroxi atrazin képzés

II. oldallánchasítás (dealkiláció)

III. glutation-konjugáció (Jensen és Bandeen 1979).

A harmadik rezisztenciát okozó változás a D1 thylakoid membrán fehérje szerkezetében következhet be. Mivel e 32 kDa méretű fehérjéhez ezután már nem tud kötődni az atrazin, és így tovább működhet a fotoszintézis.

A D1 fehérjét a psbA gén kódolja a kloropasztisz genomban (Steinback és mtsai 1981), tehát extra kromoszomális öröklődésű. A psbA gént először Spinacea oleraceaból illetve Nicotiana debneyből izolálták és szekvenálták (Zurawsky és mtsai 1982). Azóta különböző fotoszintetikus szervezetekből klónozták, és a szekvenálás eredményei a gén nagyfokú konzerváltságát mutatják (Holt és mtsai 1993). Egyetlen primerpárral a psbA konzervált régiója kimutatható volt a kultúrnövények közül búzában, kukoricában, repcében, lucernában. A növények egy részénél a triazin rezisztencia a psbA gén 264-es kódonján bekövetkezett egyetlen pontmutáció eredménye (Botterman és Leemans 1988, Rios és mtsai 2003). Ez a nukleotid csere adenin helyett guanint eredményez, ami a fentiek szerint változtatja meg a D1 fehérje tulajdonságait. Mivel hasonló molekuláris változásokat figyeltek meg a repcében (Reith és Strauss 1987), az árpában (Rios és mtsai, 2003) és a gyomnövények közül az Amaranthus fajokban (Hirschberg és McIntosh 1983), a Solanum nigrum-ban (Goloubinoff és Edelman 1984) és a Poa annua-ban (Barros és Dyer 1988), ebből e tulajdonság konzervált változékonyságára lehet következtetni. Erre Botterman és Leemans (1988), majd Holt (1993) is felhívta a figyelmet. Cheung (1993) egy primerpárt fejlesztett ki, amellyel repcében, a Chenopodium spp.-ben és az Amaranthus spp.-ben egyetlen PCR reakcióval ki tudták mutatni a psbA gén régióját, ahol a mutáció bekövetkezett. Ugyanezzel a primerpárral több növény fajban, még egyszikűekben is, mint az árpa (Rios és mtsai 2003) ugyanazt a fragmentumot kapták. Ez a primerpár egy 277 bp méretű PCR terméket ad mind a triazin rezisztens, mind a triazin fogékony növényekben. E fragmentumon belül a pontmutáció szekvenálás nélkül is kimutatható.

A psbA gén atrazin rezisztens biotípusa elkülöníthető a fogékonytól, mivel a BstXI-es

restrikciós endonukleáz a mutáció helyén vágja ezt a szekvenciát (Thomzik és Hain 1988). A MaeI restrikciós enzim felismerési szekvenciája szintén itt található, de csak a fogékony biotípust vágja (Cheung és mtsai 1993).

A teljes psbA gén amplifikálása egy másik primerpárral (trnH+trnK) lehetséges, melyet Demesure és mtsai (1995) fejlesztettek ki. Ezt a primerpárt szintén univerzálisnak tartják, mivel különféle növényeken végzett vizsgálatok során egyetlen 1.800 bp méretű, a psbA gént tartalmazó fragmentumot szaporított fel. Ez a fragmentum tartalmazza az egész gént és a gén promóter és 5’UTR (5’ untranslated region) régióját is. A psbA gén fényre indukálódik, és a legintenzívebben átíródó növényi gén (Kim és mtsai 1993, Mayfield és mtsai 1995). A promóter a génkifejeződés szabályozásában a transzkripció szintjén vesz részt, az 5’UTR pedig a transzláció folyamatában játszik szerepet. A psbA gén promótere egy jól ismert promóter, amely tartalmazza a ”-10”

(TATAAT) és a “-35” (TTGACA) konzervált elemeket (Igloi és Kössel 1992, Hayashi és mtsai 2003). Az 5’UTR a promóter és a gén kódoló régiója között helyezkedik el, és szabályozza, hogy fény hatására a psbA gén mRNS-éről a D1 fehérje transzlációja induljon el (Staub és Maliga 1993). Így meghatározó szerepe van a poszttranszkripcionális génszabályozásban (Shen és mtsai 2001).

Frey és mtsai (1999) a psbA gént vizsgálták a közönséges aggófűben (Senecio vulgaris). Eredményeik arra utaltak, hogy e növény kloroplasztisz genomja polimorf, de ez a polimorfizmus nem csak egyedszintű, hanem az egyes növények levelei között is találhatók eltérések. Ezt a jelenséget, amikor egy növényben illetve egy sejtben több kloroplasztisz vagy mitokondrium genotípus található meg, heteroplazmásságnak nevezzük.

2.6.3 A parlagfű atrazin-rezisztens biotípusának elterjedése Magyarországon A rezisztens gyombiotípusok megjelenését és elterjedését az ország egész területére kiterjedő monitoring vizsgálatokkal a Komárom-Esztergom Megyei és a Somogy Megyei Növény- és Talajvédelmi Szolgálat követi nyomon. A rezisztens biotípust először az 1992-ben gyűjtött Somogy megyei magmintákból mutatták ki. Az 1999-2001 között Somogy megyei minták 50 százaléka atrazin rezisztensnek bizonyult. 2000-re a rezisztens változat már megjelent Vas és Tolna, valamint az Alföldön is Békés megyében. Baranya és Zala megyéket 2001-ben érte el, és az országosan vizsgált összes csíraképes magminta 36 százaléka bizonyult rezisztensnek. Ezeknek az adatoknak az ismeretében megállapítható, hogy a parlagfű atrazin-rezisztens biotípusa hasonlóan –

bár sokkal rövidebb idő alatt – terjedt el, mint korábban a hazánk délnyugati részéből kiinduló szenzitív típus (Hartmann és mtsai 2003).

2.7 Az acetolaktát–szintetáz (ALS) működést gátló herbicidekkel szembeni