A parlagfű kórokozói

Magyarországon eddig tíz növénykórokozó gomba jelenlétét mutatták ki az ürömlevelű parlagfüvön (Entyloma polysporum, Albugo tragopogonis, Plasmopara halstedii, Verticillium dahliae, Botrytis cinerea, Rhizoctonia solani, Macrophomina phaseolina, Septoria epambrosiae, Sclerotinia sclerotiorum, Phyllachora ambrosiae) (Kiss és mtsai 2003). Ezek közül csupán a Ph. ambrosiae és a P. halstedii okozott egy-egy évben komolyabb károkat a hazai parlagfű állományban.

Az 1999-es évben az ország egész területén a Ph. ambrosiae okozott járványt (Bohár és mtsai 2000, Vajna és mtsai 2000). Ebben az évben egy hónappal megrövidült a parlagfű pollenszórási időszaka (Kiss és mtsai 2001). A járvány nem ismétlődött meg, de sikerült meghatározni a Ph. ambrosiae rDNS ITS-régió nukleotid sorrendjét és fajspecifikus primereket tervezni, így lehetővé vált a kórokozó kimutatása (Varga és Kiss 2003).

A Plasmopara halstedii 2001 őszén okozott járványos megbetegedést az ürömlevelű parlagfüvön (Vajna 2002). Ebben az időszakban a sokéves átlag egytizedére csökkent a levegő parlagfűpollen koncentrációja (Kiss és mtsai 2003).

Kiss és mtsai (2003) szerint 6 amerikai gombafaj tűnik perspektivikusnak a biológiai védekezésre: a Puccinia xanthii, P. canaliculata, P. conoclinii, Entyloma polysporum, E. compositarum és Protomyces gravidus fajok. Ezeket a gombafajokat eddig még csak Észak-Amerikában írták le a parlagfüvön, tehát ezek a parlagfűre specializálódott rozsdagombák nem követték gazdanövényüket Európába (Kiss és mtsai 2003).

P. xanthii gombafajt csak amerikai herbáriumi gyűjteményekben sikerült kimutatni a parlagfüvön, gyűjtőutakon nem találták meg, így csak az elméleti lehetősége adott a gombafaj biológiai védekezésben való használatának (Kiss 2007). A parlagfű fertőzés mérsékléséhez a biológiai védekezés is hozzájárulhatna, bár önmagában valószínűleg nem jelentene teljes megoldást (Béres és mtsai 2005).

Biológiai gyomirtásra a vírusok nem használthatók, mert polifág kórokozók, de a gyomnövények vírusrezervoár szerepe nagy jelentőségű. A parlagfű növényvirológiai szempontból történő alaposabb megismerése azért is fontos, mivel igen nagy számban megtalálható az egész ország területén. Schmelzer és Wolf (1977) szerint az ürömlevelű parlagfűn előforduló vírusok a következők: dohány mozaik vírus (Tobacco mosaic), dohány gyűrűsfoltosság vírus (Tobacco ringspot), dohány csíkosság vírus (Tobacco streak) és uborka mozaik vírus (Cucumber mosaic). Ilyen irányú kutatásokat végeztek a Pannon Egyetem Georgikon Karán, Keszthelyen Takács és mtsai (2001). A parlagfű

vírus-ellenállóságát vizsgálták a burgonya Y-vírus (Potato Y virus) N törzsével (PVY^N) és NTN (PVY^NTN) törzsével, a Chenopodium mozaik vírussal (Sowbane mosaic virus), a dohány mozaik vírus OB törzsével (Tobacco mosaic virus), az uborka mozaik vírus U/246 törzsével (Cucumber mosaic virus) és legutóbb a cukkíni sárga mozaikvírussal (Zucchini yellow mosaic virus) szemben. A kísérlet során a mesterségesen inokulált növényekben a vírusok jelenlétét a fertőzést követő ötödik héten DAS-ELISA szerológiai módszerrel és visszaizolálással ellenőrizték. Megállapították, hogy az általuk vizsgált vírustörzsekkel szemben a parlagfű rezisztens, azaz a fertőzést követően a vírusokra jellemző lokális és szisztemikus tünetek nem mutatkoztak (Takács és mtsai 2001, Takács és mtsai 2002).

Kazinczi (2004) vizsgálatában a szabadföldről gyűjtött tünetmentes minták 8 %-ából az uborka mozaik vírust (Cucumber mosaic virus) sikerült szerológiai úton és bioteszttel is kimutatni.

2.2.5 A parlagfű ellen alkalmazott védekezési eljárások

Béres és mtsai (2005) szerint a védekezés integrált és célirányos kell, hogy legyen. A kémiai védekezés során a szükségtelen herbiciddel történő kezelés gazdaságtalan és káros. A herbicides kezelésnek komoly gyakorlati korlátai vannak, ugyanis használatuk elsősorban mezőgazdasági művelés alatt álló területekre - és a szer hatóanyagától, típusától függően - ott is csak bizonyos kultúrákra korlátozódik. A herbicidek rendszeres egyoldalú használata következtében rezisztens gyompopulációk alakulhatnak ki, mint ahogy Magyarországon is megjelent a triazin-rezisztens parlagfű biotípus.

Az ürömlevelű parlagfű a legnagyobb gyomirtási problémát a kapás kultúrákban okozza, de szinte minden kultúrában eredményesen irtható a megfelelő herbicid alkalmazásával (Béres és mtsai 2005).

Béres és mtsai (2005) szerint a mechanikai védekezés leghatékonyabb módját a növény gyökerestül történő eltávolítása jelentené, de ez csak kis területen, esetleg városokban lehet hatékony. A kapálás is jól alkalmazható kisebb bolygatott területeken.

A kaszálással történő védekezés legnagyobb problémája, hogy a kaszálásra a parlagfű nem pusztul ki, hanem rövid idő alatt a talajjal párhuzamosan futó új hajtásokat fejleszt.

A kaszálás időpontjának helyes megválasztásával nagyban nő a hatékonysága. Egyszeri kaszálás esetén a leghatásosabb közvetlenül a virágzás előtt kaszálni, de a porzós virágok újrafejlődésének a megakadályozásához további 1-2 kaszálásra lehet még szükség (Béres és mtsai 2005). Az ürömlevelű parlagfű a bolygatott talajú, növényekkel

nem leárnyékolt területeken érzi jól magát, ezért fűfélék telepítése vagy mulcs réteggel történő talajtakarás is jó lehetőséget jelent a parlagfű elleni védekezésre (Béres és mtsai 2005).

A mezőgazdasági művelés során a gabonatarlók és tarlóhántásban részesített területek kiváló lehetőséget kínálnak a mechanikai védekezésre. A tarlóhántás időbeni elvégzésével megakadályozzuk, hogy magot érleljen, majd a terület többszöri művelésével sok gyommag csírázását serkentjük és ezzel jelentősen csökken a talajok magkészlete (Béres és mtsai 2005).

Biológiai védekezés: A behurcolt gyomokkal szemben a biológiai védekezés leghatékonyabb módja az őshazájukból származó természetes ellenségeik körültekintő alkalmazása (Kiss és mtsai 2003).

Goeden és mtsai (1974) szerint az ürömlevelű parlagfüvön táplálkozó rovarok közül a Tarachidia candefacta és a Zygogramma suturalis (parlagfű levélbogár) fajok a legígéretesebbek. A parlagfű levélbogarat több országba betelepítették (Horvátország, Kína, volt Szovjetunió), ahol károsítást nem okozott a kultúrnövényekben, viszont a parlagfűben sem tett komoly kárt (Reznik és mtsai 1994, Igrc és mtsai 1995). Japán szabadföldi kísérletekben az Ophraella communa faj a parlagfüvet jelentősen károsította (Yamazaki és mtsai 2000).

A biológiai védekezésben kulcsszerepet játszhatnának a parlagfűre specializálódott gombák, azonban még nem adtak hírt egyik gombafaj kitűnő agrotechnikai alkalmazhatóságáról sem.

2.3 A kloroplasztisz és mitokondrium genom sajátosságai

A növényi genom különlegessége, hogy a mitokondriumok mellett a színtestekben is található DNS-állomány (Mátyás 2002). A három genom mérete és öröklődése is eltér egymástól.

Az organellum-DNS felhasználása széles körű a rokon fajok közötti és fajon belüli genetikai távolságok elemzésére, a megbízhatóság, a nukleáris DNS-hez képest egyszerűbb vizsgálhatóság és a génáramlásban betöltött különleges szerepe miatt (Clegg és mtsai 1984, Pillay és Hilu 1990, Hultquist és mtsai 1997, Perez de la Rosa és mtsai 1995, Cipriani és mtsai 1998, Parducci és Szmidt 1999). A kloroplasztisz és mitokondrium DNS vizsgálata jobban rávilágíthat az evolúciós kapcsolatokra, mivel ezek mutációs rátája jóval kisebb, mint a nukleáris DNS-nek (Wolfe és mtsai 1987). Az organellum-DNS vizsgálatok hatékonyságát növeli, ha a vizsgálni kívánt növényfaj

maggal szaporodik és szélbeporzású. A pollen migrációs távolsága igen nagy lehet, ugyanakkor a mag terjedőképessége korlátozott. A sejtmag DNS-ében kódolt allélok hatékony génáramlásával szemben tehát az anyai öröklésmenet helyi genotípusok fennmaradását teszi lehetővé. Ezért különböző területek populációinak genotípizálására az organellum-DNS markerek is jól alkalmazhatóak (Mátyás 2002). Markerként való alkalmazásukhoz ki kell emelni, hogy az organellumgenom haploid, ritkán rekombinálódik, azaz a változások zöme csak mutációk révén alakulhat ki és csak az egyik szülő által örökíthető át (Mátyás 2002).

A DNS-t tartalmazó sejtorganellumok, a kloroplasztisz és a mitokondrium az endoszimbionta elmélet szerint az eukarióta szervezetek „fogságába” került baktériumszerű sejtekből alakultak ki, amelyek a mai fotoszintetizáló lila baktériumokkal és Cyanobacteriumokkal, állnak rokonságban (Gray 1989). A kloroplasztisz-DNS (cpDNS) és a mitokondriális DNS (mtDNS) kétszikűekben, kizárólagosan anyai öröklődést mutat, a pollenből hiányzik, így csak a petesejt citoplazmájával kerül át az utódba (Heifetz 2000, Bock és Hagemann 2000).

2.3.1 A kloroplasztisz-genom

A kloroplasztiszok genomja kettősszálú, gyűrű alakú DNS-molekula. A legfontosabb termesztett növények így a búza: Yasunari és mtsai 2000, rizs: Hiratsuka és mtsai 1989, kukorica: Maier és mtsai 1995 és sok más faj (lúdfű: Shusei és mtsai 1999) teljes kloroplasztisz DNS szekvenciáját meghatározták, ezért pontos ismeretekkel rendelkezünk a gének számáról és sorrendjéről, amelyek távoli fajokban is megegyeznek. A teljes színtestgenom 130-160 ezer nukleotid, amely mindig tartalmazza a riboszomális géneket, amelyek a kloroplasztisz felépítéséhez szükségesek, de ezek a színtestecske működéséhez a fotoszintézishez nem elegendőek, ebben a nukleáris gének is közreműködnek (Velich 2001). A kloroplasztisz genomra jellemző a tömör szerveződés, intronok csak rövid szakaszokban fordulnak elő és az ismétlődő szekvenciák előfordulása sem jellemző, egyetlen ilyen szekvencia ismert, amely a legtöbb növényben 20-25 knt (kilonukleotid) (Velich 2001). A színtestekben 10-100 DNS molekula lehet és minden növényi sejt tartalmazhat 10-100 kloroplasztiszt, tehát ezerszeres kópiaszámú is lehet a színtestgenom (Velich 2001).

2.3.2 A mitokondriális genom

A mitokondriumok DNS-állománya a kloroplasztiszokénál lényegesen nagyobb, 300-2500 knt közé esik (Mátyás 2002). A magasabb rendű növények mitokondriális genomjára az a jellemző, hogy a gének intronokkal lehetnek megszakítva, a kódoló szekvenciák között nagyobb nem átíródó szakaszok találhatók és nagy az ismétlődő szekvenciák aránya is. A genom több algenomikus gyűrűből áll, melyek az ismétlődő szekvenciáknál fűződnek le és a gyűrűk dinamikus egyensúlyban vannak (Velich 2001).

A növényi mitokondrium általában mindössze 40-50 gént tartalmaz, amelyek jórészt a glikolízis és az elektrontranszport fehérjéit kódolják (Mátyás 2002). Nagyon kevés szervezetben ismert a mitokondrium-DNS-ének teljes nukleotidsorrendje, a genom mérete és a gyűrűfajták állandó változása miatt.

2.4 Molekuláris genetikai vizsgálati módszerek és molekuláris markerek A molekuláris genetika robbanásszerű fejlődése számtalan új DNS vizsgálati módszer és új molekuláris marker típus kifejlesztését eredményezte. A DNS markerek alkalmazását a „Southern blot” hibridizáció és az ezen alapuló RFLP (Restriction Fragment Length Polymorphism) módszer, majd a polimeráz láncreakció (Polymerase Chain Reaction) kifejlesztése tette lehetővé.

2.4.1 Restrikciós fragmentumhossz polimorfizmus (RFLP)

Az első DNS marker, melyet Botstein és mtsai 1980-ban írtak le az RFLP (Restriction Fragment Length Polymorphism) volt. Ennek a felfedezésnek az alapját a restrikciós enzimek működésének megismerése teremtette meg. A leggyakoribb restrikciós endonukleázok 4 illetve 6 bp nagyságú DNS szekvenciákat „ismernek fel”, majd elvágják a kétszálú DNS molekulát. A különböző genomok eltérő pozíciókban tartalmaznak restrikciós emésztési helyeket, ezért különböző méretű fragmentumokra darabolódnak fel az emésztés során. A növényi genom nagy mérete miatt, a restrikciós enzimek olyan sok darabra vágják a DNS-t, hogy pontos elválasztásuk nem lehetséges, ezért a gélelektroforézis után jelölt próbákkal Southern-hibridizációt (Southern 1975) végeznek a genomok megkülönböztetéséhez. Az így kapott fragmentumok kodomináns markerként viselkednek, tehát a heterozigóták is kimutathatók a segítségükkel. A módszer hátránya, hogy nagy mennyiségű DNS-t igényel és a jelölt próbák alkalmazása miatt hosszadalmas és költséges eljárás (Heszky és mtsai 2005).

2.4.2 Polimeráz láncreakció (PCR)

A polimeráz láncreakciót (Polymerase Chain Reaction) először 1985-ben Saiki és mtsai írták le a β-globin gén amplifikálására. A reakcióval a sejtekben végbemenő DNS replikációt utánozzuk. A PCR ciklusokból áll, amelyekben a primerek kapcsolódási helyétől kiinduló DNS szintézis történik. A ciklusok ismétlésével a primerek közötti DNS szakasz exponenciálisan amplifikálódik, mert a polimeráz enzim az újonnan készített DNS szálakat is templátként használja. Az így kapott DNS mennyiség már egyszerű agaróz gélelektroforézissel kimutatható, míg a templátként használt DNS kis mennyisége miatt nem látszik (Kiss 1999). A napjainkban is használt hőstabil Taq polimeráz enzimet Saiki és mtsai 1988-ban izolálták a Thermus aquaticus baktériumból, ezzel lehetővé vált a specifikus PCR egyetlen reakcióelegyben, a hőmérséklet gyors és pontos változtatásával.

2.4.3 Szekvencia specifikus primerek (SCAR)

Marker fragmentumok, gének manapság akár teljes genomok szekvenálásával pontos szekvencia adatokhoz juthatunk. Ezután ezekre a szekvenciákra specifikus, 18-26 bp nagyságú primereket tervezhetünk, ezek az ún. Sequence Characterized Amplified Regions (SCAR) primerek. Ezekkel a primerekkel jól reprodukálható termékeket várhatunk, melyek egyúttal kodomináns markerek is lehetnek (Heszky és mtsai 2005).

2.4.4 PCR-RFLP

Specifikus primerek alkalmazása során gyakran azonos méretű, de eltérő szekvenciájú termékeket kapunk. Ezeknek a termékeknek a markerként való alkalmazásához és SNP-k detektálásához az egyik lehetséges módszer a PCR termékek restrikciós enzimekkel történő emésztése. Ha a termékekben voltak nukleotid eltérések és a megfelelő restrikciós endonukleázzal dolgoztunk, akkor különböző méretű restrikciós fragmentumokat fogunk látni a gélelektroforézis után. Ezzel a módszerrel kodomináns CAPS (Cleaved Amplified Polymorphic Sequences) markereket kaphatunk (Heszky és mtsai 2005).

2.4.5 PASA (PCR amplification of specific alleles)

Az SNP-k (Single Nucleotide Polymorphism), a csupán egyetlen nukleotidban eltérő allélok kimutatásának gyors PCR alapú módszere a PASA (allél-specifikus PCR). A módszer elve az, hogy a szekvencia ismeretében a mutáció helyére két primert

tervezünk, melyek végein találhatóak a polimorf nukleotidokkal komplementer bázisok.

A harmadik primert az SNP-től megfelelő távolságba (100-500 bp) az ellentétes szálra tervezzük. A PCR reakció allél specifikusságát növeli, ha az SNP-hez készített primerek 3’ végétől 5 nukleotid távolságra egy nukleotid cserét (mismatch) is beiktatunk (Gaudet és mtsai 2007). A primerek tervezésekor fontos figyelembe venni, hogy mind a három primer kapcsolódási hőmérsékletének azonosnak kell lennie. Ezzel a módszerrel két PCR reakció szükséges a heterozigóták és a homozigóták elkülönítéséhez.

2.4.6 Bi-PASA (bidirectional-PASA)

A bi-PASA (kétirányú allél-specifikus amplifikáció) a PASA módszer továbbfejlesztett változata, amellyel egyetlen PCR reakcióban alkalmazott két primerpárral, allél specifikus termékeket kapunk. Tehát a hetero és homozigóták jól elkülöníthetőek az alapján, hogy egy vagy két allél specifikus (különböző méretű) termék szaporodik fel a PCR reakcióban (Liu és mtsai 1997). A primerek tervezésénél nagy hangsúlyt kell fektetni az azonos kapcsolódási hőmérsékletekre, a megfelelő méretkülönbségre a két allél-specifikus termék között és a primer-dimerek kialakulásának lehetőségével is számolni kell.

2.5 A Genetikai távolság értékelése

Ha két vagy több populáció genetikai elkülönülését szeretnénk értékelni, akkor a genetikai azonosság mértékét kell kiszámolnunk. Egy vagy több génhelyre vonatkoztatva, a genetikai azonosság (I = identitás) az X és Y jelű populációk között:

∑

populációban véletlenszerűen kiválasztott allél azonos lesz-e (Mátyás 2002).

Nei (1975) a genetikai azonosságot felhasználva a két populáció genetikai távolságát (genetic distance ) az allélgyakoriságban mutatkozó eltéréssel jellemzi:

D = - lnI ( I = identitás)

A genetikai távolság a két populációban mért allélgyakoriságok különbségéből is

A két populáció azonossága esetén D ill. d értéke 0.

Nei és Li (1979) a genetikai távolság (GD) meghatározására, ha RFLP vizsgálat eredményeiből szeretnénk meghatározni, a következő összefüggést javasolja:

, ahol

Nxy a két egyed azonos fragmentumainak a száma, Nx az első minta fragmentumainak a száma, Ny a második minta fragmentumainak az összege. Két vagy több populáció egyedei között, ezzel az összefüggéssel kiszámíthatóak a genetikai távolságok. Az eredményeket egy genetikai távolság mátrixba rendezhetjük.

Populáció genetikai elemző programok segítségével a genetikai távolság mátrix egyszerűbben meghatározható, és az eredmények jobb és érthetőbb szemléltetése érdekében dendogrammot is szerkeszthetünk klaszteranalízissel.

A klaszteranalízis jól ismert módszer a genetikai eredmények kiértékelésének gyakorlatában. Ilyen módszer az UPGMA (Unweighted Pair Group Method with Arithmetic mean), vagy a WPGMA (weighted pair group method with averaging) is.

Ezek a módszerek a klaszterek közötti különbségek számítási módjában térnek el egymástól. A leggyakrabban alkalmazott UPGMA csoportátlag módszer, egy hierarchikus osztályozó algoritmus, melyben két csoport távolságát a tagjaik közötti összes távolságérték mértani átlaga fejezi ki (Sokal és Michener 1958). A mértani közép alapján súlyozás nélkül számoló UPGMA módszerrel lehet az egyes csoportok közötti különbségeket a leginkább kimutatni (Sneath és Sokal 1973).

2.6 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 rezisztencia

2.7.1 Az ALS-gátló herbicidek rövid jellemzése

Az ALS (acetolaktát-szintetáz) enzim, amely azonos az AHAS-sal

Az ALS (acetolaktát-szintetáz) enzim, amely azonos az AHAS-sal

In document A parlagfű gyombiológiai valamint egészségügyi szempontból leglényegesebb tulajdonságainak molekuláris genetikai vizsgálata (Pldal 21-0)