1
DOKTORI (Ph. D.) ÉRTEKEZÉS
TAKSONYI PÉTER
PANNON EGYETEM GEORGIKON KAR
KESZTHELY
2012.
2
3
PANNON EGYETEM
GEORGIKON KAR, KESZTHELY
NÖVÉNYTERMESZTÉSI ÉS KERTÉSZETI TUDOMÁNYOK DOKTORI ISKOLA
Doktori iskolavezető: Dr. habil. Kocsis László egyetemi tanár DSc
Témavezető: Dr. habil. Kocsis László egyetemi tanár DSc
Társ témavezető: Dr. Füzi István Ph. D.
Az Erysiphe necator QoI-fungicidekkel szembeni rezisztenciája szőlőültetvényekben
Doktori (Ph. D.) értekezés
Készítette:
Taksonyi Péter
Keszthely 2012.
4
Az Erysiphe necator QoI-fungicidekkel szembeni rezisztenciája szőlőültetvényekben
Értekezés doktori (PhD) fokozat elnyerése érdekében a Pannon Egyetem Növénytermesztési és Kertészeti Tudományok
Doktori Iskolájához tartozóan.
Írta:
Taksonyi Péter
Témavezető: Dr. habil Kocsis László egyetemi tanár
Elfogadásra javaslom (igen / nem)
……….
(aláírás) A jelölt a doktori szigorlaton …... % -ot ért el.
Az értekezést bírálóként elfogadásra javaslom:
Bíráló neve: …... …... igen /nem
……….
(aláírás) Bíráló neve: …... …... igen /nem
……….
(aláírás)
A jelölt az értekezés nyilvános vitáján …...% - ot ért el.
Veszprém/Keszthely, ……….
a Bíráló Bizottság elnöke A doktori (PhD) oklevél minősítése…...
………
Az EDT elnöke
5
Tartalomjegyzék
1. Kivonatok ... 7
1. 1. Magyar nyelvű kivonat ... 7
1. 2. Angol nyelvű kivonat ... 8
1. 3. Német nyelvű kivonat ... 9
2. Bevezetés ... 10
2. 1. A vizsgálatok célkitűzései ... 12
3. Irodalmi áttekintés ... 13
3. 1. A szőlőlisztharmat európai megjelenése és elterjedése ... 13
3. 1. 1. A szőlőfajok, fajták lisztharmattal szembeni ellenállóképessége, a fajták rezisztenciamechanizmusai ... 14
3. 2. A szőlőlisztharmat kórfolyamata és tünetei ... 16
3. 2. 1. A fertőzés környezeti feltételei és a járványok előzményei ... 19
3. 4. Védekezés ... 22
3. 4. 1. Agrotechnikai védekezés ... 22
3. 4. 2. Biológiai védekezés ... 23
3. 4. 3. Biotechnológiai védekezés ... 23
3. 4. 4. Kémiai védekezés ... 24
3. 4. 4. 1. A lisztharmatgombákra hatásos hatóanyagcsoportok és hatóanyagok ... 25
3. 4. 4. 2. A QoI hatóanyagcsoport ... 29
3. 5. Fungicidrezisztencia ... 32
3. 5. 1. A rezisztencia formái ... 34
3. 5. 2. A rezisztencia típusai ... 34
3. 5. 3. A lisztharmat ellen hatásos hatóanyagok és a rezisztencia ... 36
3. 5. 3. 1. A QoI-fungicidekkel szembeni rezisztencia ... 37
3. 5. 3. 2. A QoI-rezisztencia következményei a növényvédelmi gyakorlatban ... 39
3. 5. 4. Fungicidrezisztencia Magyarországon ... 39
3. 6. Molekuláris genetikai vizsgálati módszerek ... 40
3. 6. 1. Polimeráz láncreakció (PCR) ... 40
3. 6. 2. PASA (PCR amplification of specific alleles) ... 41
4. Anyag és módszer ... 42
4. 1. Az Erysiphe necator Shwein ellen alkalmazható QoI-hatóanyagok és fungicidek ültetvényben történő összehasonlító vizsgálata ... 42
4. 1. 1. A kísérletek helye ... 42
4. 1. 2. A kísérletek anyaga ... 43
4. 1. 2. 1. A vizsgált szőlőfajták és termesztéstechnológiájuk ... 43
4. 1. 2. 2. A vizsgálatba vont fungicidek hatóanyagai... 45
4. 1. 2. 3. A kísérleti terület klímatikus tényezőinek vizsgálata ... 52
4. 1. 3. A kísérletek beállítása, lefolytatása. ... 53
4. 2. Az alkalmazott statisztikai módszerek ... 54
4. 3. A szabadföldi kísérletekben használt QoI-fungicidek hatékonyságának in vitro vizsgálata ... 55
4. 3. 1. A vizsgálat helye ... 55
4. 3. 2. A vizsgálat anyaga... 55
4. 3. 3. A vizsgálat módszere... 57
4. 3. 3. 1. DNS-tisztítás ... 58
4. 3. 3. 2. E. necator fertőzött levélminták vizsgálata PCR technikával ... 60
6
4. 3. 3. 3. Primer tervezés a citokróm b gén pontmutációt tartalmazó szakaszára ... 60
4. 3. 3. 4. A citokróm b gén allél specifikus felszaporítása PASA primerekkel. ... 61
4. 3. 3. 5. A DNS fragmentumok elválasztása gélelektroforézissel, és dokumentálásuk ... 62
4. 4. Magyarország egyes borvidékeiről származó liszharmatgomba-populációk in vitro vizsgálata QoI-rezisztenciára ... 62
4. 4. 1. A kísérlet helye ... 62
4. 4. 2. A kísérlet anyaga ... 62
4. 4. 3. A kísérlet módszere ... 63
4. 4. 3. 1. DNS-tisztítás Magyarország egyes borvidékeiről származó mintákból... 64
4. 4. 3. 2. A Magyarország egyes borvidékeiről származó minták QoI- rezisztenciájának PASA módszerrel történő vizsgálata. ... 64
5. Eredmények ... 65
5. 1. A szabadföldi vizsgálatok eredményei ... 65
5. 1. 1. A 2008. évi vizsgálatok eredményei ... 67
5. 1. 2. A 2009. évi vizsgálatok eredményei ... 73
5. 1. 3. A 2010. évi vizsgálatok eredményei ... 78
5. 2. Az ültetvényben alkalmazott Erysiphe necator ellen hatásos QoI-hatóanyagok in vitro vizsgálatának eredményei ... 84
5. 2. 1. A QoI-rezisztencia molekuláris genetikai vizsgálatának eredményei ... 84
5. 2. 1. 1. A QoI-rezisztenciát okozó pontmutációt tartalmazó szekvencia az Erysiphe necatorban ... 84
5. 2. 1. 2. A citokróm bc1 gén rezisztens és fogékony alléljainak megjelenése a vizsgálati mintákban ... 85
5. 3. Magyarország egyes borvidékeiről származó liszharmat minták in vitro vizsgálatának eredményei QoI-rezisztenciára. ... 88
5. 3. 1. A citokróm bc1 gén rezisztens és fogékony alléljai magyarországi borvidékekről származó mintákban ... 88
6. Következtetések, javaslatok ... 89
6. 1. A szabadföldi vizsgálatok ... 89
6. 1. 1. Önálló QoI-hatóanyagok (I. csoport): ... 90
6. 1. 2. QoI-hatóanyagok Plasmopara viticola elleni hatóanyagokkal kiegészített kombinációi (II. csoport): ... 91
6. 1. 3. A QoI-hatóanyagok és a Plasmopara viticola elleni hatóanyagok kombinációinak lisztharmatölő hatóanyagokkal való kiegészítése (III csoport): ... 93
6. 1. 4. A gyártók komplex permetezési programjai (IV. csoport): ... 94
6. 2. A szőlőlisztharmat QoI-rezisztenciájának molekuláris genetikai háttere. ... 97
7. Összefoglalás ... 98
8. Új tudományos eredmények ... 100
9. Függelék ... 102
F. 1. Felhasznált irodalmi források jegyzéke ... 103
F. 2. A Cserszegtomaji kísérleti telep. ... 128
F. 3. A kontroll csoport 2008-2010. években. ... 129
F. 4. A Cserszegtomaji felvételezések és védekezések időpontjai. ... 130
F. 5. A vizsgálati évek időjárási adatai ... 131
F. 6. A vizsgálatok során alkalmazott eszközök ... 134
F. 7. A magyarországi borvidékekről gyűjtött minták. ... 135
F. 8. A Cserszegtomajon végzett permetezések alapadatai 2008-2010 között. ... 136
7
1. Kivonatok
1. 1. Magyar nyelvű kivonat
A szőlőlisztharmat, melynek kórokozója az Erysiphe necator (Schwein Burr.) elleni védekezés évszázados múltra tekint vissza Európában és hazánkban egyaránt. Számos hatóanyagot alkalmaztak ellene az eltelt idő alatt. A szőlőtermesztésben alkalmazott termesztéstechnikák intenzív technológiába való átfordulásával egyre hosszabb időszakra kell védelmet biztosítania a fungicideknek. Megoldásként erre a felszívódó típusok szolgáltak az 1970-es évektől. A permetszerek felhasználásának módján azonban nem változtattak, a megjelent szabadföldi rezisztencia hatalmas károkat okozott. A szabadföldi rezisztencia megjelenése további növényvédő szerek kifejlesztését eredményezte, köztük az egyik legfiatalabbnak számító, a liszharmatgomba mitokondriális légzését gátló, QoI-hatóanyagok csoportját is. Az ebbe a csoportba tartozó hatóanyagok egy hatáshelyűek (citokróm bc1), ezért az ellenük kialakult rezisztencia keresztrezisztenciát eredményez, azaz a teljes csoport hatástalanná válhat egy védekezési programban, magas károkat eredményezve ezzel a termesztésben.
Munkánk során célul tűztük ki, hogy három év alatt igazoljuk: a QoI-hatóanyagok csoportja ellen kialakulhat rezisztencia egy olyan területen, ahol azt korábban nem tapasztalták.
Rezisztenciafelmérést végeztünk az ország számos borvidékén, hogy általános képet alkothassunk, az ország szőlőterületeinek rezisztenciaszintjéről.
A QoI-hatóanyagok és egyéb fungicidek széles skálájával végeztünk szabadföldi vizsgálatokat. Vizsgálataink során igazoltuk a rezisztencia kialakulását és az egyes hatóanyagok és kombinációik hatásosságának különbségeit.
Vizsgálatunk alatt nyomon követtük a rezisztenciaszint alakulását. Rámutatva ezzel arra, hogy akár két év alatt is kialakulhat egy területen súlyos rezisztencia, jelentős anyagi károkat okozva.
A rezisztencia igazolására kidolgoztunk egy gyors eljárást, melynek során PASA- módszert alkalmaztunk. A módszer segítségével a termesztésben felmerülő esetleges QoI- rezisztenciát gyorsan, akár 2 nap alatt is lehet igazolni vagy cáfolni, lehetőséget adva ezzel a permetezési program vegetáción belüli változtatására, megóvva ezzel az adott évi és a következő éves termést is.
8 1. 2. Angol nyelvű kivonat
The effect of QoI-fungicide resistant Erysiphe necator in vineyards.
Fungicides with a different chemical structure and mode of action were tested in our study against Erysiphe necator (Schwein) Burr. Potentially strobilurin resistant strains were developed in field test during three years. The development of this type of fungicide resistance is faster than the sterol demethylation inhibiting fungicide resistance, however both one sided inhibitor. Most of the cases resistance was associated with the exclusive use of only one product for several years or only one compound was examined. Our results show that only three years of use of strobilurins - all kind what commercially available in Hungary - could be enough to develope less sensitive phenotypes. Most of the published results of strobilurine resistant Erysiphe necator strains discuss the fact from the point of resistant strain has been find, contrary that facts our results show how the resistant strain has been developing in the field.
9 1. 3. Német nyelvű kivonat
Wirkung auf der QoI-fungicid Resistenz Erysiphe necator in Weingärten
In unseren Disszertation haben wir verschiedene Pflanzenschutzmittel benutzt, die gegen Erysiphe necator (Schwein) Burr. wirken. In der drei JährigenUntersuchungszeit haben wir potencielle QoI-resistente Echten Mehltau rasse auf den Landparcellen gefunden. Wir haben entdekt daß die Bildungszeit der Resistantrassen viel schneller ist als bei den sterol biosintesisgrenzenden Wirkungsmittel, trotzdem daß beiden punkt wirkende Inhibitors sind.
Wir haben Resistent gefunden wo wir nur einen Wirkungsmittel durch den ganzen Untersuchungsperiod benutzt haben. Unseren Ergebnisse zeigen, daß nur drei Jahre lange direkte Benutzung von strobilurins kann zu resistent Population führen. Wissentschaftliche Artikeln fangen an von den Aussprechen des QoI-resistan populationen. Unsere Untersuchung zeigt wie das im Land herkommen kann.
10
2. Bevezetés
A szőlőlisztharmat, melynek kórokozója az Erysiphe necator Schwein, ma a világ szőlőtermő vidékeinek talán egyik legismertebb és legelterjedtebb betegsége. Fellépésekor többek között csökken a fotoszintézis, ami közvetlen hatással van a termés mennyiségi és minőségi alakulására. Európai 1845-ös megjelenése óta a szőlészek a termés megóvása érdekében a betegség visszaszorítására törekszenek. Kezdetben megfigyeléseiket alapul véve a természetben rendelkezésre álló anyagokat használták kezdetleges védőeszközül. Az első ilyen eszközt, a ként (bár nem a szőlőben) már 1802-ben gombaölő szerként használták. A kén a védekezés napjainkban is kiemelt jelentőségű eleme. A betegség elterjedésével folyamatosan bővült az eszközül használható vegyszerek sora. A fungicidek felhasználásának múltja 200 évre tekint ugyan vissza, de a rezisztencia kérdése csak a felszívódó tulajdonságú készítmények megjelenése óta vált kiemelt jelentőségűvé.
A növénytermesztésben és a kertészetben a kontakt gombaölő szerek használata nem biztosított hosszú távú védelmet a kórokozókkal szemben, mivel hatástartamukat nagyban befolyásolták az időjárási tényezők. Szükség volt olyan hatóanyagokra, melyek ezeket a problémákat kiküszöbölve segítik a termelés folyamatát. Erre a szisztémikus fungicidek nyújtottak megoldást. A felszívódó szerek gyakorlati alkalmazását követően, azok különböző specifikus hatásmódja miatt, rövid időn belül megjelentek a kórokozóknak azon populációi is, melyek az alkalmazott hatóanyagokkal szemben rezisztensek. Ez eleinte a védekezések eredményességének csökkenésével, később elmaradásával járt. Az eredménytelen védekezés és a hatástalanság legfőbb oka a hatóanyagok egyoldalú alkalmazásában rejlett.
A fungicidrezisztencia a gyakorlati növényvédelem hatékonyságát veszélyeztető jelenség. A specifikus hatásmóddal bíró fungicid-hatóanyagokkal szemben a legkülönbözőbb rendszertani helyű növénypatogén gombáknak a szer rövidebb-hosszabb ideig tartó rendszeres alkalmazása következtében rezisztens populációi szelektálódnak ki.
A fungicidrezisztenciát az 1960-as években még alig említi a szakirodalom. Ezekre az évekre tehető a legtöbb új felszívódó hatású fungicid megjelenése. Az 1970-es évektől azonban már gyakrabban találkozhatunk vele, napjainkra pedig valóságos fenyegetéssé nőtte ki magát a növényvédelmi gyakorlatban.
Az Európai Unió szabályozásának következtében a korábban több száz növényvédelmi célra felhasználható hatóanyag néhány százra csökkent. Ennek oka az emberi szervezetre
11
különösen veszélyes hatóanyagok termelésből való kizárása volt. Többek között ezek az intézkedések vezettek oda, hogy a növényvédőszer-gyártó cégek egyre több hatóanyagot fejlesztenek ki a természetben megtalálható vegyületek mintájára. Így született meg a QoI- fungicidek csoportja is.
A QoI-fungicidek a gombák mitokondriális légzését gátolják. Nevüket is innen kapták:
QoI = Quinone outside Inhibitors. A QoI-fungicidek egy hatáshelyű gombaölőszerek, ezért velük szemben nagy a rezisztencia kialakulásának esélye. A rezisztencia természetes mutáció eredménye. A rezisztens mutánsok arányának növekedése a gombaölő szer hatékonyságának csökkenését jelzi.
Vizsgálatainkba igyekeztünk széles körben bevonni a szőlőtermesztésben használatos fungicideket és a gyártók technológiai ajánlásait.
12 2. 1. A vizsgálatok célkitűzései
A Pannon Egyetem Georgikon Karán megkezdett kutatások a szőlőlisztharmat elleni védekezésre használt QoI-fungicidek hatékonyságának felmérésére és ezek ésszerű használatának, növényvédelmi technológiába illesztésének kidolgozására irányultak. Célul tűztük ki a rezisztencia kialakulásának és az egyoldalú szerhasználat következményeinek tanulmányozását, továbbá a QoI-rezisztencia gén szintű igazolását.
Munkánk során az alábbi célkitűzéseket tartottuk fontosnak:
-a QoI-fungicidek szőlőlisztharmat elleni hatékonyságának vizsgálata olyan területen, ahol az Erysiphe necator populációi e hatóanyagokkal szemben még szenzitívek,
-az Erysiphe necator QoI-fungicidekkel szembeni rezisztenciája kialakulásának nyomon követése,
-az E. necator QoI-fungicidekkel szembeni rezisztenciájának igazolása genetikai szinten,
-a lisztharmatgomba QoI-fungicidekkel szemben rezisztens populációi magyarországi elterjedtségének felmérése,
-a szőlőlisztharmat elleni eredményesebb védekezés érdekében hatékony technológiai javaslatok kidolgozásának megfogalmazása.
13
3. Irodalmi áttekintés
3. 1. A szőlőlisztharmat európai megjelenése és elterjedése .
A szőlőlisztharmat kórokozója az Uncinula necator (Schw.) Burrill. (syn.: Oidium tuckeri Berk.) aszkuszos gomba, mely a gombák országában a valódi gombák törzsén belül az Ascomycetes osztály Erysiphales rendjébe tartozik (Salomon 1900). A kórokozó tudományos elnevezése Erysiphe necator Schwein (Braun és Takamatsu 2000) a legújabb taxonómiai vizsgálatok alapján. Az E. necator obligát biotróf gomba, amely a Vitaceae család tagjainak bármely zöld növényi részét képes fertőzni (Délye et al. 1999).
A lisztharmatgombát Észak-Amerikából, feltehetően szőlővesszőkkel hurcolták be Európába (Bulit és Lafon 1978). Angliában üvegházi szőlőn Tucker figyelte meg először 1845-ben. 1847-ben Franciaországban is megtalálták, legelőször Berkeley tanulmányozta és írta le Oidium tuckeri néven (Csorba és Berend 1965). 1850-re pedig már Franciaország minden szőlővidékén megtelepedett. Ugyanebben az évben Spanyolországban és Olaszországban is megjelent (Viennot-Bourgin 1949). Hazánkban valószínűleg 1853 táján telepedett meg (Moesz 1923), de csak 1893-ban Kecskemét környékén okozott jelentősebb kárt. Ma már Földünk minden jelentősebb szőlővidékén ismert. A gomba kezdeti megjelenését hatalmas gazdasági károkkal kísért pandémiás járványok követték. A pandémia ereje később fokozatosan gyengült és a járványok endemikus formát vettek fel (Szepessy 1977). Az 1990-es évektől az Egri és a Szekszárdi borvidéken átlagban minden második esztendőben járvány alakult ki (Dula és Füzi 2010).
14
3. 1. 1. A szőlőfajok, fajták lisztharmattal szembeni ellenállóképessége, a fajták rezisztenciamechanizmusai
Az Erysiphe necator mint ektoparazita gomba a szőlő minden zöld növényi részét (levél, hajtástengely, fürtkocsányzat, bogyó, kacs) fertőzheti. Egyes évjáratokban a megfelelő védelem hiányában akár teljes termésveszteséget is okozhat, melyet súlyos lomb- és hajtáskárosodás kísér (Molnár 1914; Csorba és Berend 1965; Lehoczky és Reichart 1968;
Kaptás és Makó 1993; Füzi 1994).
Ha a szőlő és az Erysiphe necator kapcsolatát említjük, a kép heterogén formát mutat, az abszolút fogékony fajtáktól egészen a teljesen ellenálló fajtákig mindent megtalálhatunk.
A Vitaceae családon belül a Tetrastigma, Cissus és Parthenocissus nemzetségek fajai nagyon ellenállók az E. necatorral szemben (Boubals 1961). Míg a Vitis nemzetség minden faját fertőzheti, legfogékonyabb a Vitis vinifera, ezen belül azonban az egyes fajták fogékonysága különböző. A Vitis és egyes rokon nemzetségek fajai, amelyek kialakulásuk óta együtt éltek a lisztharmattal a koevolúció hatásaként rezisztenssé váltak. Az Európában termesztett szőlőfajták teljesen védtelenek a lisztharmatfertőzésekkel szemben.
A Vitis vinifera fajtáinak Erysiphe necatorral szembeni fogékonysága Santomauro és mtsai (1995) kutatásai alapján poligenikusan meghatározott tulajdonságra vezethető vissza.
Mivel az észak-amerikai szőlőfajok lisztharmatrezisztenciája (koevolúció) poligénes rendszerben öröklődik, ezért nehéz egy genotípusban kombinálni a magas fokú rezisztenciákat a szintén poligénikusan öröklődő minőséggel. Észak-amerikai vad fajok felhasználásával rezisztens tömegborszőlő-fajtákat állítottak elő (franko-amerikai hibridek) a XX. században francia nemesítők.
Bár az amerikai fajok ellenállóbbak, a Vitis riparia és a Vitis berlandieri nyár végén erősebben fertőződhet. A Vitis rupestris, Vitis labrusca, Vitis aestivaIis és Vitis cinerea fogékonysága kisebb mértékű (Arnaud és Arnaud 1931). A Muscadinia rotundifolia faj monogénesen örökíti a lisztharmatrezisztenciát és más kórokozókkal szemben is immunis vagy ellenálló.
A Vitis vinifera fajtákat Erysiphe necatorral szembeni ellenálló képességük alapján rezisztenciafokozatokkal is jellemezték. Az alábbi skála alapján öt jól elkülöníthető fokozatot határoztak meg: nagyon gyenge (1), gyenge (3), közepes (5), magas (7) és igen magas (9). A fajták pontosabb besorolhatósága érdekében átmeneti fokozatokat (2, 4, 6, 8) is megjelöltek (Szőke 1996).
15
Kozma és Dula (2003) laboratóriumi vizsgálatok során egyes szőlőhibridek lisztharmattal szembeni érzékenységét 4 fokozat (1-immunis, 2- 3-rezisztens, 4-fogékony) szerint értékelték.A lisztharmat-fogékonyság a szőlőfajták esetében eltérően jelentkezhet a lombozat és a fürtök tekintetében (Füzi 2001).
A szőlőfajtákon belül kétféle rezisztencia-mechanizmus ismert: a koevolúcióval kialakuló gén-génnel szembeni rezisztencia (gazda), illetve a nemgazda kórokozókat távol tartó általános rezisztencia. A mechanizmus leírásához kevés adat áll még rendelkezésre (Hoffmann 2008).
„A nemgazda rezisztencia a nem-specifikus, az általános rezisztenciának az a változata, mellyel egy növényfaj összes egyede rendelkezik a potenciálisan patogén mikróbák összes biotípusával szemben. Ezért a nemgazda rezisztencia a növényekben leggyakrabban előforduló rezisztencia típus. Ezzel szemben a gazda (host) rezisztencia a fogékony növényfaj egyes rezisztens genotípusú egyedeiben fejeződik ki, általában kórokozó specifikus és azon belül bizonyos genotípusokkal szemben lép működésbe” (Hoffmann 2008).
„A gazda rezisztencia gyakran egy (R) géntől függ, melynek terméke közvetlenül, vagy közvetetten a kórokozó specifikus elicitor molekuláival lép kölcsönhatásba, vagy poligének együttes hatásának eredménye. A rezisztenciát általában a HR-rel azonosítják, mely gén-génnel szembeni kölcsönhatás eredménye” (Flor 1971; Heath 2001, Hoffmann 2008).
„A gazda típusú rezisztenciánál a biotróf gombák gazdanövény fajai gyakran magasfokú polimorfizmust mutatnak a rezisztencia-fogékonyság terén az adaptálódott kórokozó izolátumaival szemben” (Hoffmann 2008).
A hazai viszgálatokat nagy figyelem kíséri nemzetközi szinten is, melynek keretein belül a Kismis vatkana-val folytatott rezisztenciára nemesítés folyik.
„A Kismis vatkana-lisztharmat viszonyában az általános rezisztencia működése ellen szól, hogy mikroszkópos megfigyelések alapján a Kismis vatkana védekezési reakciója az első három napban nem különbözött egy fogékony fajtától sem és csak később gátolta meg a lisztharmat fejlődését. A fő különbség a lisztharmatfélék gazda és a nemgazda rezisztenciája között az, hogy amíg a gazda rezisztenciánál főleg a hausztórium kialakulása után, addig a nemgazda rezisztenciánál már a hausztórium megjelenése előtt és általában HR (hiperszenzitív reakció) nélkül létrejön a növény válaszreakciója. A sejtfal a nemgazda védekezés első színhelye, mely meghatározó a fertőzés kimenetele szempontjából (Heath 1997; Zimmerli és mtsai 2004). A kórokozó penetrációs kísérlete sejtfal átrendeződést indukál az appresszórium alatt (Panstruga és Schulze-Lefert 2002). A Kismis vatkana nem gátolta meg a kórokozó behatolását a sejtfalon, mivel késett a védekezési reakció, sőt az első
16
hausztórium is működőképes volt, táplálta a gombát. A lisztharmat fejlődésének blokkolására csak ezután került sor ismeretlen mechanizmusok következtében” (Hoffmann, 2008).
3. 2. A szőlőlisztharmat kórfolyamata és tünetei
A tömlős gombák ivartalan és ivaros szaporodásában résztvevő szervek morfológiailag igen eltérőek lehetnek, valamint térben és időben is elkülönülhetnek egymástól. Az ivartalanul (konídiumokkal) és ivarosan (aszkospórákkal) is szaporodó, azaz anamorf és teleomorf alakkal egyaránt rendelkező Erysiphe necatort pleomorfizmussal jellemezhetjük. Az E. necator obligát parazita (biotróf) (Halleen és Holz 2001), táplálékfelvétele hausztóriumok segítségével történik, melyek a megtámadott növény epidermiszébe és a belső szöveteibe hatolnak (Kiss 1998). Az E. necator primer fertőzései hazánkban két formában jelentkezhetnek, melyek a telelés módjától függőek. A kórokozó két áttelelő alakja ismert: a beteg rügyekben meghúzódó micélium, és az aszkospórákat hordozó kazmotécium (Pearson és Gadoury 1987; Kiss és Szentiványi 2003).
A lisztharmatgomba ivaros telelőképletét a korábbi taxonómiai ismeretek alapján nevezhetjük kleisztotéciumnak, azonban ezt az elnevezést sokkal szigorúbban is definiálhatjuk. A kleisztotécium sensu stricto primitív termőtesteit szabálytalan elrendezésű non-perzisztens aszkuszaikról azonosítják. Másrészről a lisztharmatgombák aszkuszai néhány esetben inkább peritéciumszerűek, amikor az aszkuszuk szabályos fejlődési stádiuma eléri a hymenális szakaszt, de itt hiányzik róluk a peritéciumon megtalálható osztiólum. Ezért az Erysiphe necator termőtesteinek megnevezésénél nem használható sem a kleisztotécium, sem a peritécium elnevezés, az általános aszkusz elnevezés azonban elfogadott. Ha speciális elnevezés szükséges, a kazmotécium ajánlott (Braun és mtsai 2002; Kiss és Szentiványi 2003).
Tavasszal, fakadás után egyes fertőzött rügyekből (amelyekben a kórokozó gomba hifa alakjában telel) fertőzött hajtások fejlődnek, ezek a primer, elsődlegesen fertőzött hajtások (Istvánffi 1906; Yossifovisch 1923; Boubals 1961; Délye és mtsai 1997, 1998, 1999). A beteg rügyek általában később fakadnak ki, mint az egészségesek (Sall és Wrysinski 1982) és csökevényes hajtások („zászlós hajtások”) fejlődnek ki belőlük, melynek felületét sűrűn átszövi a gomba szövedéke. A „zászlós hajtások” az egymást követő években gyakran ugyanazokon, vagy az egymáshoz közeli tőkéken figyelhetők meg. Legtöbbször a termővesszők alapi, vagy középső rügyeiből törnek elő és nagy mennyiségekben képződnek rajtuk a másodlagos fertőzést okozó konídiumok. Mivel elszórtan helyezkednek el a szőlőkben, a róluk induló fertőzés is mindig gócos marad. A gomba telelésének ez a formája
17
az utóbbi években egyre ritkábban fordul elő, járványtani szempontból hazánkban nincs jelentősége (Dula és Füzi 2010). A világ egyes szőlőtermő területein ma is gyakori a micéliumok rügyben történő áttelelése (Haas és Denzer 1994). A micéliumos áttelelés leginkább azokon a területeken jellemző, ahol a tél enyhe, azaz csak bizonyos földrajzi régiókban pl. Európa délebben fekvő területein, Indiában és Ausztráliában (Sall és Wrysinski 1982; Pearson és Gärtel 1985; Rügner és mtsai 2002). A telelő gombafonalak ugyanis -13 °C alatt elpusztulnak (Kast, 1992; Rügner és mtsai 2002).
A kórfolyamat beindulásának másik, hazánkban (Füzi 1999, 2003) és a kontinensen (Willocquet 1994) általánosan elterjedt módja a teleomorf alakkal, azaz a kazmotéciumokból kiszabaduló aszkospórákkal történő fertőzés. A kazmotéciumok az aszkuszokat hordozzák, áttelelnek és tavasszal cseppfolyós víz jelenlétében felrepedve az aszkuszokból kiáramló aszkospórák segítségével indítják meg a fertőzési folyamatot (Kiss 1998). A kazmotéciumokkal történő átteleléskor az aszkospórák egyenletes fertőzöttséget okoznak (Jailloux és mtsai 1998; Délye és mtsai 1997, 1998, 1999).
A szőlőtőkék több éves részeinek kérgén áttelelt kazmotéciumokból kiszóródó aszkospórák a tőketörzshöz, a kordonkarhoz legközelebb eső, arra szinte ráboruló levelek fonákára kerülnek, ott kicsíráznak és bekövetkezik a primer fertőzés (Dula és Füzi 2010). A spóraszóródás 20 °C körüli hőmérsékleten a legintenzívebb (Jailloux és mtsai 1998). A betegség lappangási ideje a hőmérséklettől függ. Legrövidebb (mindössze 7 nap) 24-25 °C körül, ettől lefele illetve felfele egyre hosszabbodik Az inkubációs idő lejárta után a levelek fonákán láthatóvá válnak a primer fertőzés tünetei néhány mm átmérőjű lisztharmattelepek formájában. Az aszkospórák tág hőmérsékleti határok között (5-31 °C) és cseppfolyós víz jelenlétében is kicsíráznak (ellentétben a konídiumokkal). A gombaszövedéken nagy számban képződnek konídiumok, melyek a másodlagos fertőzések okozói (Dula és Füzi 2010). Az aszkospórás fertőzés kedvező meteorológiai feltételek mellett járványos méreteket is ölthet (Schneider és mtsai 1998). A kórfolyamat többnyire már a virágzás előtt megindul.
Az Erysiphe necatornak a másodlagos fertőzésekhez inkább melegre, mint nedvességre van szüksége (Delp 1954). A konídiumos fertőzés eredménye néha már május végén észlelhető a leveleken (Schmidt 2006). A konídiumok csírázásához magas páratartalom szükséges (Barra 1962). Szétterjedésüket a szél, a kisebb esők és a lombozat megmozgatása segíti (Willocquet és Clerjeau 1998). A levegő páratartalma nincs hatással a terjedésükre.
Csírázás után sűrűn elágazó színtelen gombafonalak fejlődnek a konídiumokból. Ezek nem hatolnak a levelek szövetébe, csupán azok felületén terjeszkednek, azt sűrűn behálózzák és sajátságos képződménnyel, az appresszóriummal tapadnak azokhoz. A tapadófelületből kis
18
nyúlványok a bőrszövet külső falán keresztül az epidermisz-sejtekbe hatolnak, majd ott megnagyobbodnak és hausztóriummá alakulnak. A tápanyagok ezeken keresztül jutnak a kórokozó gomba testébe (Lehoczky és Reichart 1968). A behatolás helyén az epidermisz sejtjei megbarnulnak, egyes esetekben parasejtek képződnek. A felületen terjeszkedő gombafonalakból számos helyen merőlegesen kiemelkedő leágazásokon anyasejtek képződnek. Az anyasejteken egyesével 5-8 fertőzőképes színtelen konídium fűződik le, amelyek néha hosszabb-rövidebb láncot képeznek. A gazdagon elágazó gombafonalak és a konídiumok tömege a beteg növény felületén fehér, vagy szürkésfehér, finom, lisztes, poros réteget alkot. Ez a felületi réteg közelről jól érezhetően áthatóan dohos, gombaszagú (Viennot -Bourgin 1949). Az E. necator kedvező körülmények esetén egy vegetációs periódusban akár folyamatosan is fertőzhet. A szőlőn kialakuló betegség mértékét nagyban befolyásolja a fertőzés időpontja, ami meghatározhatja a betegség éven belüli lefolyását és nagy hatással lehet a termés mennyiségére.
A súlyosan megbetegített fiatal levelek pöndörödnek, kiszáradnak. A bogyók károsodása annál jelentősebb, minél fiatalabb korban támadja meg őket a gomba. A fürtök egyes években már korán, virágzáskor fertőződnek és elhalnak. A fiatalon fertőződött bogyók bőrszövetének növekedése megáll, felületük parásodik, szétreped, magvaik kitüremkednek („sérves bogyó”). Az idősebb korban bekövetkezett fertőzés nem repeszti szét a bogyókat. A bogyók ontogenetikai ellenállóságának kialakulása után a fürtkocsányzat még hosszú időn keresztül fertőződhet (Dula és Füzi 2010).
A szőlő levelei a tenyészidőszak végéig, a bogyók ugyanakkor csak rövid ideig, a virágzás kezdetétől számítva 4-5 hétig fogékonyak a lisztharmatra. Egy adott ültetvényre nézve ez az időtartam hosszabb, mivel a különböző helyzetű bogyók (fürtök) eltérő ütemben fejlődnek, de 50-52 napnál nem több. A leveleknek a tenyészidőszak első felében a fonáka, második felében pedig a színe fertőződik erősebben (Dula és Füzi 2010). A levelek színén és fonákán a betegség kezdeti szakaszában a lisztharmatos foltok halvány-zöldessárgák, átmérőjük 4-8 mm.
A tünetek később az egyéves vessző felületén is jól láthatók. A súlyosan fertőzött hajtás bőr-, illetve kéregszövete teljesen megbarnul, megfeketedik, majd elhal és finoman felrepedezik.
Az áttelelést szolgáló ivaros termőtestek, a kazmotéciumok már a nyár közepén megjelenhetnek a lisztharmatgomba szövedékével bevont növényi részeken. A fertőzés előrehaladtával az Erysiphe necator ivaros folyamatában résztvevő hifák két párosodási típusának (kompatibilis hifák) találkozása idézi elő a telelőképletek kialakulását (Gaduory és
19
Pearson 1988; Füzi 2003). A kazmotéciumok nagy tömegben a kémiai védelem megszünte után képződnek a fertőzött növényi részeken, elsősorban a lombozaton (Diehl és Heintz 1987;
Gadoury és Pearson 1990; Pezet és Bolay 1992; Munshi és mtsai 1996; Cortesi és mtsai 1997, Schneider és mtsai 1998; Steinkellner 1998).
A termőtestek beérésének időtartama optimális hőmérsékleten (20 °C) 17-18 nap.
Érésük során a kazmotéciumok átmérője folyamatosan növekszik, teljesen beérett formájukban fekete színűek. Az érett kazmotéciumok átmérője 90-140 m, felületükön hosszú, pásztorbot alakú, kapaszkodásra alkalmas függelékek képződnek, belsejükben 2-8 tömlő, azokban pedig 2-8 ovális, hozzávetőlegesen 10x20 m átmérőjű aszkospóra alakul ki.
Az ép termőtestek átlagosan 10-16 aszkospórát tartalmaznak. Az érett termőtestek kapcsolata a lisztharmatteleppel megszűnik , csapadék hatására könnyen lemosódnak a lombfelületről.
Ennek során egy részük fennakad a tőkék fás kérgén a kapaszkodásra alkalmas függelékeivel, és épségben áttelel. A talajra lemosódott kazmotéciumok tavaszig teljesen elkorcsosodnak, szerkezetük szétesik (Gadoury és Pearson 1990). A kórokozó terjedése kazmotéciumokkal szél útján is lehetséges, ennek jelentősége hazánkban nem ismert (Dula és Füzi 2010).
3. 2. 1. A fertőzés környezeti feltételei és a járványok előzményei
A lisztharmatgomba fejlődését befolyásoló környezeti tényezők közül sorrendben legfontosabb a hőmérséklet, a légnedvesség és a fény (Yarwood 1957), míg a csapadék és a harmat hatása kifejezetten kedvezőtlen. Az Erysiphe necator melegigényes, ennek ellenére konídiumai 4-5 °C hőmérsékleten már csíráznak, bár a csírázás és a hifa fejlődése lassú ütemű. A hőmérséklet emelkedésével a gomba fejlődése meggyorsul, legerőteljesebb 25-28
°C-on. Ezen a hőmérsékleten a konídium másfél óra múlva már csírázik, és a fertőzéstől az újabb konídiumok megjelenéséig mindössze 5 nap szükséges (Barra 1961; Lehoczky és Reichart 1968). A 30 °C fölötti hőmérséklet már kedvezőtlen, a 34-35 °C hatása pedig a gomba elhalását okozhatja (Delp 1953). Optimális hőmérsékleten, 25-28 °C-on, a magas páratartalom (87-92% relatív légnedvesség) kétségtelenül kedvező a gomba fejlődésére (Brebion 1951). Az ennél alacsonyabb hőmérsékleten az alacsony páratartalom csak mérsékelten korlátozó tényező, mert a növény felületének párolgása kiegyenlíti, ellensúlyozza az alacsony légnedvesség hatását és a felületen élő (ektofiton) gombát mentesíti a kedvezőtlen hatásoktól. Az eső hatása kedvezőtlen, mert a konídiumok lemosódnak a felületről, másrészt (feltehetően a nagy ozmotikus érték miatt) nagyobb a konídiumok vízfelvétele, ami a sejtek felrepedését okozhatja (Delp 1953).
20
Szórt megvilágítás mellett a kórokozó jobban fejlődik, a közvetlen napsugárzást azonban nem kedveli. A tőkék belsejében, az árnyékoltabb felületen erőteljesebb a kórokozó gomba fejlődése, mégis a naponkénti 8-12 órás napsütés fokozza a gomba növekedését és a konídiumok csírázóképességét. Lehetséges, hogy a napfény a növényre kedvező hatásán keresztül érvényesül, és így indirekt úton növeli a gomba életképességét (Yarwood 1936;
1957). A közvetlen napsugárzás kedvezőtlen, és 3-4 órán át tartó hatására a konídiumok elveszítik csírázóképességüket (Blumer 1933) az ultraviola sugárzás erősségével összefüggésben (Willocquet és mtsai 1996).
A primer fertőzéshez két feltételnek kell egyidejűleg teljesülnie: hogy az aszkospórák kiszóródjanak a kazmotéciumokból és a termőtestek átteleléséül szolgáló kéregrészekhez közel eső levelek már kellőképpen fejlettek legyenek. A tőkék kérgén áttelelt termőtestek felrepedését elősegíti, ha a telelés során száraz és csapadékos időszakok gyakran váltogatják egymást. Az aszkospóraszóródás akkor indul meg, ha legalább egy-két mm eső esik, és közben a hőmérséklet nem süllyed 10 °C alá (Gadoury és Pearson 1990). Legkedvezőbb a 18- 20 °C-os hőmérséklet, ilyenkor mindössze 5 és fél órán keresztül kell a növényfelületnek nedvesnek lennie a spóraszóródás beindulásához. Ha a spóraszóródás feltételei teljesülnek, az legtöbbször egyben fertőzést is jelent. A szőlő rügyfakadása és virágzása közti időszakban ezek a feltételek többször is teljesülnek. Ha a rügyfakadást követően hosszú időn át kedvezőtlenek a spóraszóródás környezeti feltételei a primer fertőzés nemcsak hogy késik, hanem folyamatosan gyengül is. Mindez két esetben következhet be. Ha nagyon hűvös az idő, és a csapadékos periódusban a hőmérséklet nem éri el a 10 °C-ot, vagy ha tartós szárazság miatt a kellő nedvességborítottság nem jön létre. Előfordulhat az is, hogy az aszkospórák zöme már a lombosodás előtt kiszóródik, ilyenkor csökken a fertőzés veszélye (Dula és Füzi 2010).
Ahogy az aszkospórás fertőzésből eredő első lisztharmattelepeken megjelennek a konídiumok, megkezdődik a másodlagos fertőzés. A további primer infekciónak már nincs jelentősége, mivel a konídiumok jóval nagyobb fertőzési potenciállal rendelkeznek. A lisztharmatgomba konídiumai miután leváltak tartóikról, csak rövid ideig csírázóképesek és legtöbbször keletkezési helyük közvetlen közelében okoznak fertőzést. Nagyobb távolságra csak elenyésző hányaduk jut el. Mivel az aszkospórák terjedése is korlátozott, a fürtök megbetegedése szempontjából a helyben képződött inokulumnak van jelentősége. Ez azt jelenti, hogy olyan ültetvényekben, ahol a gomba nem telelt át, ott besodródás útján súlyos bogyófertőzés – a fogékony állapot rövidsége (40-52 nap) miatt – nem tud kialakulni. A
21
bogyófertőzés időszakában (általában május végétől július közepéig) a konídiumos fertőzés feltételei hazánkban szinte minden nap adottak (Dula és Füzi 2010).
Az Erysiphe necator heterotallikus gomba. Termőtestjeinek képződése akkor indul meg, ha a két párosodási típus hifái találkoznak. A fertőzöttség súlyosságától függően nő vagy csökken az eltérő párosodási típusok találkozásának esélye. Minél súlyosabb a fertőzöttség, annál több kazmotécium keletkezhet (Gadoury és Pearson 1988). A kazmotéciumképződés során a lisztharmatgomba a száraz, meleg időjárást kedveli. Hűvös, csapadékos körülmények között ugyanis fejlődése lassúbb, valamint a telepeit és kazmotéciumait is parazitáló Ampelomyces-fajok felszaporodhatnak és jelentősen csökkenthetik az inokulum mennyiségét.
A beérett termőtestek lemosódása a lombozatról a lombhullás előtti időszakban hullott csapadék mennyiségétől függ. A kazmotéciumok áttelelésének az enyhe és nem túl száraz időjárású nyugalmi periódus kedvező. A termőtestek egy része ilyenkor nem csak a tőkék kérgén, hanem a lehullott leveleken is épségben fennmaradhat tavaszig (Dula és Füzi 2010).
A lisztharmatjárványok előzményei általában 10-11 hónapra, de néha akár több mint egy évre is visszanyúlhatnak (Lehoczky és Reichart 1968). A járványveszély alakulását egy- egy nagyobb területű ültetvényben vagy akár egy egész termesztési tájon az határozza meg, hogy milyen gyakori és a szőlő fejlettségéhez képest mennyire korai a primer fertőzés. A primer fertőzés gyakorisága az áttelelt kazmotéciumok mennyiségétől és azok aszkospóráinak fertőzőképességétől, a koraiság pedig attól függ, hogy az aszkospóraszóródás időjárási feltételei mikor teljesülnek. Az áttelelt kazmotéciumok mennyiségét két tényező befolyásolja.
Egyrészt az, hogy hány termőtest képződik a vegetáció során, másrészt pedig az, hogy ezek közül mennyi mosódik le a tőkék kérgére. Ebben is az időjárásé a főszerep vagyis, hogy milyenek a termőtestek képződésének és lemosódásának körülményei (Dula és Füzi 2010).
Járványkitörésre azokban az években kell számítani, amikor az előző évi kazmotéciumképződéstől az aszkospóraszóródásáig minden időszakban kedvező feltételek alakulnak ki a gomba számára. Ha tartósan kedvezőtlen az időjárás, az a járvány erejét teljesen megtörheti.
22 3. 4. Védekezés
Az Erysiphe necator elleni védekezés alapja a megelőzés, ami nem csak a kémiai anyagok alkalmazásában merül ki, számos agrotechnikai és biológiai megoldást is magába foglal. Járványveszély esetén, vagyis olyankor, amikor a szőlőtőkék kérgén nagy mennyiségű kazmotécium telelt át, és az aszkospórák kiszóródásának feltételei korán teljesülnek, már április végén – május elején el kell kezdeni a védekezést. Az E. necator ellen kontakt és szisztémikus hatóanyagú fungicidekkel védekezhetünk (Dula és Kaptás 1995).
Az eredményes védekezés feltétele a kiegyensúlyozott, harmonikus tápanyag- ellátottság (Loch és Nosticzius 2005). A kalcium ellenállóbbá teszi a növényt, ugyanakkor növeli a fogékonyságot a N-túltrágyázás és a tőkék zöldmunkájának hiánya (Glits és Folk 2000; Dula és Füzi 2010).
3. 4. 1. Agrotechnikai védekezés
A szőlő növényvédelme a telepítéskor kezdődik. Az ideális terület a szőlő igényeinek megfelelő. Nem célszerű a telepítés mélyen fekvő fagyzugos, erdőkkel körülvett területen. Az ültetvény tájolása befolyásolhatja a termőkorban kialakuló fertőzési viszonyokat, ezért annak szakszerű megválasztása nemcsak hatékonyabbá, de költségkímélőbbé is teheti a növényvédelmet (Kozma 1993). A szőlő lisztharmatgombája elleni védekezés alapvető feltételének tekinthetjük a szellős tőkenevelést és a vékony lombfal kialakítását a termesztés során. Ezt a metszésmód és a térállás szisztematikus alakításával érhetjük el. Fontos az önárnyékolás elkerülése, illetve a lombfal könnyű permetezhetőségének biztosítása.
Elkerülhetetlen a rendszeres ültetvényvizsgálat, különösen a fogékony fajtájú ültetvényekben.
Az ültetvény gyomszabályozása kiemelt jelentőséggel bír a termőre fordult szőlőben. A gyomflóra nyújtotta élettér megfelelő környezetet biztosíthat mind a gomba-, mind az állati kártevőknek. Az ültetvényt ezért célszerű gyommentesen tartani (Kozma 1993). A művelésmódnak megfelelő, időben és szakszerűen elvégzett zöldmunka sokat segíthet a fertőzés mérséklésében és a permetezések hatékonyságának növelésében (Dula és Kaptás 1995). A felesleges hajtásokat célszerű arasznyi méretüknél eltávolítani (Kozma 1993).
Kerülni kell a túlzott nitrogéntrágyázást (Szőke 1996). A kiegyensúlyozott tápanyagellátás nagymértékben meghatározza ültetvényünk egészségét. Fokozott figyelmet kell fordítani az elhanyagolt, nem művelt szőlőterületek szomszédságában fekvő ültetvény védelmére. A
23
termő ültetvény metszését célszerű nyugalmi állapotban végezni és a levágott nyesedéket az ültetvényből eltávolítani, majd megsemmisíteni (Kozma 1993).
3. 4. 2. Biológiai védekezés
A lisztharmatgombák természetes ellenségeinek alkalmazásával csökkenthetjük a kártétel nagyságát. Az Ampelomycesek a lisztharmatgombák elleni biológiai védekezésben is felhasználhatók. Alkalmazásuk különösen az üvegházi termesztésben látszik perspektívikusnak egyes zöldségfélék lisztharmatai ellen (Vajna 1987; Fischl 2000).
Szabadföldi felhasználásuk akadályokba ütközik, azonban használatuk pl. az Erysiphe necator ellen előnyökkel járhat. Az Ampelomyces-fajok jól viselik a legtöbb gombaölő szerben alkalmazott hatóanyagot, amelyeket az üzemi védekezéseknél használnak. A kémiai védekezés azonban jelentősen befolyásolja a gazdagomba járványdinamikáját és így közvetlen hatással van az Ampelomycesek előfordulására is. A kazmotéciumokat parazitáló Ampelomycesek gyakorlati jelentősége abban áll, hogy fellépésük nyomán csökken az áttelelő inokulum mennyisége és a következő évi fertőzési nyomás (Füzi 1999).
3. 4. 3. Biotechnológiai védekezés
A szőlő védelmének egyik leginkább összetettebb védekezési formája a rezisztenciára nemesítés. Rezisztens szőlőfajták alkalmazásával nem csak eredményesebben védehetnénk meg a termésünket, de jelentős mértékben csökkenthetnénk a környezetterhelést is. A rezisztens szőlőfajták alkalmazásának korábban igen nagy fékező ereje volt azok organoleptikus tulajdonsága, mára ez azonban egyre inkább megoldottnak tűnik (Hoffmann 2008). A rezisztencianemesítés egyik célja az „ideális szőlőfajta” előállítása, ami ma még nem megoldott. A nemesítés céljából különböző szőlőfajok géntartalékainak feltérképezése zajlik.
„Jelentős géntartalék található Kelet-Ázsiában. Közülük a Vitis amurensis a legkiemeltebb. Kimagasló fagytőrése mellett a fajon belül található peronoszpóra-rezisztens forma is, amely tovább növelte a peronoszpórára történő nemesítés lehetőségeit. A Muscadinia rotundifolia Észak-Amerika szubtrópusi, trópusi területein élő faj, mely a Vitis- fajokkal távolabbi rokonságban áll. Kitőnő rezisztenciaforrás a szőlőt károsító legtöbb kórokozó és kártevő elleni nemesítésben. A Vitis vinifera fajtáiban fellelhető rezisztenciaforrások további lehetőséget jelentenek a tartós rezisztenciák kialakításában (Hoffmann 2008)”. Az FVM Pécsi Szőlészeti és Borászati Kutató Intézetének
24
rezisztencianemesítési programjában mind a három rezisztenciaforrás felhasználásával úttörő kutatások zajlanak.
3. 4. 4. Kémiai védekezés
A kémiai védekezés napjainkban sem különbözik a szőlészetben korábban alkalmazott módszerektől, azonban teljesen más formát mutat mind eszközeit, mind az alkalmazott vegyszerek palettáját tekintve. Az Erysiphe necator elleni védekezés fő irányvonalát a megelőzés hangsúlyozására és a fürtfertőzések elkerülésére helyezik. Ez a törekvés az 1960- as évektől kezdődően került előtérbe és tartja magát azóta is (Barra 1962; Lehoczky és Reichart 1968; Kaptás és Makó 1993; Füzi 1994).
Napjaink legújabb vizsgálatai alapján a szőlőlisztharmat elleni védekezést két szakaszra oszthatjuk. Ez a direkt és indirekt védekezési szakasz. A vegetáció első felében jelentkező, a fürtökre leginkább veszélyes aszkospórás és konídiumos fertőzés elhárítását szolgálja a direkt védekezési szakasz. Míg a vegetáció második felében az áttelelő képletek, ezáltal a következő évi primer fertőzés csökkentésére szolgál az indirekt védekezési szakasz (Dula és Füzi 2010).
Az indirekt védekezésre három lehetőség nyílik. Az első ezek között a termőtestképződés megakadályozása, vagy késleltetése nyár végén, kora ősszel a lombozaton.
Ha a levélfertőzöttség mértékét csökkentjük, akkor kevesebb kazmotécium képződik ebben az időszakban, ezáltal a következő évi primer fertőzést mérsékelhetjük. Ez azonban a szőlő érése és a szüret előtti élelmezési várakozási időket nézve nehezen, csak speciális, hosszú védelmet biztosító készítmények alkalmazásával vagy kontakt gombaölő szerekkel oldható meg sikeresen. További lehetőség a leveleken már kialakult termőtestek mennyiségének csökkentése szüret után. Ekkor a gomba éretlen termőtestei ellen védekezhetünk eredményesen. A védekezés sikerét nagymértékben befolyásolja a beavatkozás időpontja. Jó eredményre a tömeges termőtestképződés ideje alatt számíthatunk, amikor a kazmotéciumok többsége még éretlen. Az áttelelt inokulum gyérítése a tőketörzsön mint harmadik lehetőség már régi eljárás, melyet a rügyfakadás előtt végzett lemosópermetezéssel oldhatunk meg.
Ezzel a módszerrel a tőkék fás részein megkapaszkodott kazmotéciumok számát csökkenhetjük. Az eljárás eredményessége kevésbé mérhető (Dula és Füzi 2010). A környezetterhelés csökkentése valamint a gazdaságosság figyelembe vétele miatt csak azokat a fúvókákat kell megnyitni, melyek a művelésmódnak megfelelően a tőketörzs magasságában helyezkednek el.
25
A direkt védekezést az Erysiphe necator ellen az aszkospórás és konídiumos fertőzések idejében végezzük. A direkt védekezés célja a termés, a fürtök védelme. A szőlőbogyók virágzástól a zöldborsó nagyságú állapotig fogékonyak a lisztharmatra. A védekezés fő időszakának tehát ezt a fenológiai szakaszt tekinthetjük. A védekezés teljes időtartama természetesen hosszabb, hiszen a lisztharmatgomba az összes zöld növényi részt fertőzheti. A fiatal bogyókon megtelepedett E. necator ellen már nincs hatásos védelem.
Egyetlen hatékony eszköznek a megelőzést tekinhetjük. A megbetegedés annál súlyosabb, minél korábban támadja meg a gomba a bogyókat.
Az eredményes védekezésben jelentős szerepet kap az előrejelzés. Mivel a szőlőbogyók fogékony stádiumában szinte minden nap fennáll a fertőzés veszélye, a járvány előrejelzése csak akkor eredményes, ha ismereteink a felhalmozódott inokulum mennyiségére is kiterjednek. Az előrejelző berendezéseket ezért eredményesen az aszkospórás fertőzések időpontjának meghatározásában használhatjuk. A fertőzés koraiságából és gyakoriságából következtethetünk a bogyók fogékony időszakában várható fertőzési nyomásra. A primer fertőzés kialakulása után a virágzás kezdetétől a vegetáció végéig folyamatosan adottak a feltételek a lisztharmatfertőzésre. Az előrejelzésnek így a vegetáció további szakaszában kisebb jelentősége van. Megbízható előrejelzést csupán időjárási adatokra alapozva, fenológiai és növénykórtani felmérések nélkül nem lehet végezni (Dula és Füzi 2010).
A védekezési intervallumok megválasztása az alkalmazott gombaölő szerektől és a várható fertőzési nyomástól függ. A specifikus, hosszú hatástartamú fungicidekkel lisztharmatos években 10-12 nap, míg kevésbé veszélyes években akár két hét is lehet (Dula és Füzi 2010).
3. 4. 4. 1. A lisztharmatgombákra hatásos hatóanyagcsoportok és hatóanyagok
A lisztharmatgombák valószínűleg a legelterjedtebb, legismertebb, és talán a legkönnyebben felismerhető növénykárosító gombafélék a világon, amelyek ellen nagy erőkkel védekezünk. Fontos termesztett növényeink: számos gabonaféle, zöldségek és gyümölcsök, köztük a szőlő kiemelt gazdanövényei a lisztharmatgombáknak (Agrios 2005).
A világ legjelentősebb növényvédelmi problémái közé tartoznak a lisztharmatgombák által okozott terméskárok, ezért a lisztharmatgombák elleni védekezés az egyik legtöbb peszticidet felhasználó területe a növényvédelemnek (Hewitt 1998).
A gombarendhez tartozó fajok nagymértékben specializálódtak a gazdanövényeikre, azonban mégis hasonlóságot mutatnak egymással az ektoparazita életmódjuk miatt.
Micéliumuk a gazdanövény felületén kívül helyezkedik el hidrofób szövedéket alkotva, ami
26
általában elkerüli az elsődleges érintkezést a növényre kerülő permetlével (Josepovits 1987).
A lisztharmatgombákra ható fungicidek között ezért általában kétféle típust találhatunk. Az egyik típus az, mely elegendő gőztenzióval rendelkezik a levélfelszín közelében fungitoxikus gőzkoncentráció létrehozásához, ilyen a kén. Ezek a hatóanyagok a lisztharmaton kívül más gombákra nem vagy csak alig mutatnak hatást, azonban az atkákat gyérítik. A másik típust azon szisztemikus hatóanyagú lisztharmatölő szerek jelentik, melyek a gazdanövény szövetnedvének közvetítésével jutnak a kórokozóba.
Míg korábban a lisztharmat elleni védekezés alapját a kéntartalmú szerek szolgáltatták, addig mára – a szisztematikus kutatások eredményeképp – a specifikus hatáshelyű fungicidek (strobilurinok, azolok stb.) bevezetésével széles a lisztharmat ellen hatásos szerek palettája (Baranyi és Csete 1999). Mint ismeretes, a kórokozó elleni védekezés a dinokapra (2009-ig), a szisztemikus blokkot alkotó azolokra, strobilurinokra, valamint a kéntartalmú szerekre épült (Makó és Szekretár 2000). A növénypatogén gombák elleni védekezés napjainkban is a fungitoxikus anyagok használatára épül. Ismeretesek azonban olyan anyagok is melyek a fertőzésgátlást nem fungitoxicitás útján érik el.
A fungitoxikus anyagok között megkülönböztetünk több hatáshelyű, nem szelektív, illetve specifikus hatáshelyű fungicideket.
A több hatáshelyű fungicidek nem vagy csak alig szelektívek, hatásukat nem specifikus kémiai reakció útján fejtik ki az élő sejt komponenseivel. Ennek eredménye az élő sejt számos létfontosságú működésének gátlása, a szerkezettel összefüggő funkciók megváltoztatása. Állományvédelemre azok alkalmasak, melyek az aktivitásuk kifejtéséhez szükséges mennyiség alkalmazásakor nem hatolnak be a gazdanövény szöveteibe. Ide tartoznak a már korábban bevezetett és széles körben alkalmazott kontakt gombaölő szerek (Josepovits 1987). Az e csoportba tartozó gombaölő szerekre jellemző, hogy a cisztein- tartalmú fehérjék tiol-csoportjaival lépnek reakcióba, hatásuk legfontosabb következménye az élő sejt energiafolyamatainak gátlása. A nehézfém-ionok ilyen irányú képességén kívül a kéntartalmú szerves fungicideknek van még ilyen hatása. A hatásuk azonban a lisztharmatgombákra a megfelelő hatóanyag-felvétel hiányában nem terjed ki (Josepovits 1987).
Az elegendő gőztenzióval rendelkező kontakt hatóanyagok közül az elemi kén, a nitro- fenol-származékok és a kinoxalinszármazékok hatnak kiemelten jól a lisztharmatgombákra.
Az elemi kén az egyik legkorábban alkalmazott hatóanyag a növényvédelemben és napjaink hatóanyag-palettájának is elengedhetetlen eleme. Az 1800-as évek elején vezették be, könnyen hozzáférhető, jól formálható, nem mérgező anyag és a környezetet sem terheli.
27
Az Erysiphe necator ellen 4-8 kg/ha-os dózisban juttatjuk ki, felső dózisban használva erőteljes atkagyérítő hatással is rendelkezik. Hatását gőzfázisban fejti ki, ezért aktivitása nagymértékben függ a hőmérséklettől. Hatását az oxigén antimetabolitjaként a mitokondriális elektrontranszportlánc folyamatának megzavarásával fejti ki, ezzel gátolja az energiatermelést (Tweedy 1969).
A kontakt hatású, szelektíven lisztharmat ellen felhasználható vegyületek közül a nitro-fenol-származékok a következő meghatározó csoport. E csoport tagjai szintén rendelkeznek akaricid hatással. Alapvegyületük erősen fitotoxikus hatású. A szabad fenolokból karboxilsavakkal képzett észtereik kevésbé fitotoxikusak, ezért annak veszélye nélkül alkalmazhatóak lisztharmat ellen. Hatásuk kétféle: a szabad dinitro-fenolok az oxidatív foszforilláció szétkapcsolásával, míg az észterszármazékok a szabad dinitro-fenolok prekurzorának tekinhetők és a szervezeten belül felszabaduló dinitro-alkil-fenol segítségével fejtik ki hatásukat (Hassall 1982). A dinitro-fenol-észterek közé tartozik egy már régóta alkalmazásban lévő, de napjainkban is használt hatóanyag a dinokap [2-(vagy 4-)-(1-metil- heptil)-4,6-(vagy2,6)-dinitro-fenil-krotonát)]. A dinokap volt az első szelektív lisztharmat elleni szerves gombaölő szer (Schlör 1970).
A lisztharmat elleni kontakt fungicidek harmadik csoportja a kinoxalinszármazékok.
Erre a csoportra is jellemző az akaricidhatás a fungitoxicitás mellett. Hatásukat a tioltartalmú enzimek gátlásával fejtik ki, de biológiailag fontos aminocsoportokkal is reakcióba lépnek (Schlör 1970). A lisztharmat elleni hatást tekintve a csoport legaktívabb tagja a kinometionát (Josepovits 1987).
A specifikus hatáshelyű gombaölő szerek valamilyen fontos sejtkomponenshez képesek kötődni, megzavarva annak természetes funkcióját. A specifikus hatáshelyű fungicidek általában szelektívebbek, aminek oka a hatáshely eltérő szerkezete a rendszertanilag különböző organizmusokban (Josepovits 1987). Az ebbe a csoportba tartozó vegyületekkel szemben a gomba valamelyik komponense vagy funkciója érzékenyebben reagál. Néhány kontakt hatóanyag mellett ide tartoznak a szisztemikus gombaölő szerek.
A szisztemikus gombaölő szerek legkorábbi képviselői a lisztharmat ellen is hatásos benzimidazol-származékok, melyeket az 1960-as években vezettek be (Fuchs és mtsai 1983).
A szterolbioszintézis-gátlók, melyek angol rövidítései SBI-k (sterolbiosynthesis inhibitors) vagy DMI-k (demethylation inhibitors), az Erysiphe necator ellen hatásos fungicidek egyik legismertebb csoportját képviselik (Ogawa és mtsai 1988). Az azolil-alkán- származékok szisztemikus tulajdonságúak, az ergoszterolbioszintézis gátlásával fejtik ki hatásukat. Az ergoszterol a legtöbb gomba membránjában fontos szerepet betöltő lipid,
28
melynek a sejtfunkciókban, legfőképpen a fejlődés reproduktív fázisában van szerepe (Parks és Casey 1995; Rodriguez és mtsai 1985). A gombák sok enzimatikus lépésből álló reakciósoron keresztül a P45014DM-en katalizálják az eburicol 14α-demetilációját a gombaszövetben, ami a CYP51 génnél kódolt (Aoyama és mtsai 1996; Nelson és mtsai 1993).
A DMI-k, így az azolil-alkalán-származékok által gátolt lépés a szterol C(14)-α- metilcsoportjának oxidatív lehasítása, amit a citokróm P45014DM katalizál (Sherald és Sisler 1975; Kato és Kawase 1976; Yoshida 1993). Hatásuk szerkezeti feltételei között kiemelt szerepe van a triazol- vagy imidazolgyűrűnek, amely a citokróm P-450 aktív csoportját képező porfinvázba épített Fe-atomhoz kapcsolódva megakadályozza az oxidációhoz szükséges O2 megkötését (Gadher és mtsai 1983). A lisztharmat ellen hatók közül ide tartoznak a pirimidin- és triazolszármazékok.
A klorál-amidok az ergoszterolbioszintézis-gátlók egy további csoportját képezik.
Hatásspektrumuk szélesebbnek tekinthető az előző vegyületcsoportokhoz képest, mivel az a rozsdagombákra is kiterjed a lisztharmat elleni hatás mellett. A csoport jelentős hatóanyagai a trimorfamid, kloraniformetán, és a triforin (Drandarevski és mtsai 1978; Veverka 1984).
Hazánkban a triforint alkalmazták hosszabb távon gabona-, gyümölcs- és komlókultúrákban, azonban ma már nem használatos.
A morfolinszármazékok az ergoszterolbioszintézis-gátló hatóanyagok között egy szelektívebb hatású csoportot képeznek. Szisztemikus vegyületekként az Erysiphales rendhez tartozó fajokra fejtik ki hatásukat. Hatásmechanizmusuk azonban eltér a többi ergoszterolbioszintézis-gátlóétól, mivel hatásukat nem csak a szterol C-14-nél fejtik ki, hanem a bioszintézis további folyamatait is gátolják (Sisler és Ragsdale 1984; Lorenz és mtsai 1984).
A morfolinszármazékok közül legfontosabbak a dodemorf, fenpropimorf, tridemorf és az aldimorf. A spiroxamin nem kifejezetten morfolinszármazék, de ugyanazon a ponton fejti ki hatását, mint a csoport többi tagja (Tiemann és mtsai 1997). A morfolinszármazékok kevésbé vesztettek hatásosságukból, mint a többi régóta használt felszívódó lisztharmatölő fungicid (Dutzman és mtsai 1996; Engels és mtsai 1996).
A szelektíven lisztharmat ellen ható szisztemikus fungicidek közül a legfontosabb csoportok a következők: a szerves foszforvegyületek, pirimidinszármazékok, klorál-amidok.
A szerves foszforvegyületek közül a foszforsav észterei és amidjai voltak azok a vegyületek, melyeknél szelektív lisztharmat elleni szisztemikus hatást fedeztek fel.
Hatásmechanizmusuk nem egységes. Kifejlesztésük alapjai az 1960-as években előállított foszforsavészter típusú inszekticidek voltak. Hazánkban két jelentős hatóanyag volt használatban: az észterek közül a pirazofosz (Kaars Sijpestijn 1982), mely az emberre is
29
veszélyes fungicidek közé tartozott, míg a foszforil-amidok közül a ditalimfosz.
A pirimidinszármazékok hatása a hidroxi-pirimidin gyűrű jelenlétének tulajdonítható.
Hatásukat a nukleinsav-szintézis megzavarásával fejtik ki. A C-1-transzfer enzimrendszer működését gátolják és ezen keresztül a purinszármazékok szintézisét akadályozzák meg.
Hatásukat az adenozin-dezamináz enzim gátlásával is kifejthetik (Hollomon 1984). Mindkét hatás a nukleinsav-szintézisre vezethető vissza. Lisztharmat elleni hatásuk erősen szelektívnek mondható. A hatóanyagok közül az etirimol és a dimetirimol közel egy időben, az 1960-as évek végén kerültek bevezetésre. Hazánkban a pirimidinszármazékok közül az etirimol szulfaminsavval képzett észtere a bupirimat van jelenleg is használatban. Kontakt fungicidként alkalmazzák, de a lisztharmattal szembeni szelektivitása megegyezik a szisztemikus rokon hatóanyagokéval.
A ciprodinil hatásmechanizmusa nem egészen tisztázott még, de metioninszintézis- gátlása már bizonyított. Ezért a szürkepenész ellen már alkalmazzák (Fritz és mtsai 1997), de a lisztharmat elleni hatékonysága nem tisztázott.
A quinoxifen szintén a liszharmat ellen hatásos szerek csoportját (quinolinok) gazdagítja, mely hatóanyagot a korai fertőzési stádiumban kell alkalmazni (Hollomon és mtsai 1997), hatásmechanizmusa ismert (Wheeler és mtsai 2000). Vele azonos hatásmechanizmusú a quinazalinok csoportjába tartozó proquinazid (Dula és Füzi 2010).
Hatásmechanizmusa hasonló a quinoxifenhez (a tapadó hifák képződését gátolja), így a két hatóanyag között keresztrezisztencia áll fenn.
A benzofenonok csoportjába tartozik a szisztemikus és gázosodó tulajdonságokkal is rendelkező metrafenon (Dula és Füzi 2010). A gomba behatolását akadályozza meg, valamint micéliumnövekedés- és spóracsírázás-gátló hatása van.
A lisztharmat elleni védekezés területén újdonságként ható, egyébként azonban már 40 éves múltra visszatekintő lisztharmat elleni gombaölő szerek csoportja a hatásmechanizmusukról SDHI-fungicideknek (Succinate Dehidrogenase Inhibitors) nevezett karboxamidok. Hatásukat a mitokondriális elektrontranszport gátlásában fejtik ki. Ebbe a csoportba tartoznak a következő hatóanyagok: benodanil, bixafen, boszkalid, karboxin, fenfuram, fluopyram, flutolanil, fluxapiroxad, furametpir, isopirazam, mepronil, oxikarboxin, penflufen, penthiopirad, szedaxan és a tifluzamid.
3. 4. 4. 2. A QoI hatóanyagcsoport
Az Erysiphe necator ellen hatásos fungicidek közül talán napjaink leginkább vitatott szercsoportja a QoI-fungicidek vagy strobilurinok. Az elmúlt években ebből a csoportból
30
származtak azok a vegyületek, melyekkel a világ legkiemelkedőbb forgalmát bonyolították a mezőgazdasági szférában (Ishii és mtsai 2007).
A QoI-fungicidek olyan vegyületek, melyeket az erdőtalajok korhadt növényi maradványain élő Strobilurus tenacellus bazídiumos gombából (Kraiczy és mtsai 1996;
Becker és mtsai 1981) izolált természetes strobilurin-molekulák (Anke 1995) alapján fejlesztettek ki. Megfigyelték, hogy e szaprofiton kalaposgomba-faj körül más gombák nem telepednek meg. A Strobilurus tenacellusból nyert kivonat erős gombaölő hatással bírt (Anke és mtsai 1977). A strobilurin A-t (1. ábra) és B-t eredetileg a Pinus sylvestris korhadó tobozából mutatta ki Anke Steglich 1977-ben. Az agarra juttatott gombafonalak és élesztő segítségével sikerült a S. tenacellusból izolálni a két legegyszerűbb strobilurint, az A és a B típust. A strobilurinmolekulák felfedezését követően azonnal vizsgálatok indultak az ellenük fellépő esetleges rezisztenciaformákra (Di Rago és mtsai 1989). A vizsgálatok 11 pontmutációs lehetőségre világítottak rá a citokróm b gén két régiójában (Geier és mtsai 1994).
1. ábra. A strobilurin A molekula (Sauter és mtsai 1995).
Az agrokémiai iparág kutatói gyorsan felfigyeltek az ezekben a vegyületekben rejlő lehetőségre. Nagyszabású kutatás indult azzal a céllal, hogy a természetes eredetű strobilurinok aktivitását módosítsák, növeljék. Összehasonlítva a strobilurin A, az oudemansin és a kapcsolódó vegyületek gátló hatását, feltűnik, hogy az enol-éter-észter toxoforok megjelenése szükséges a célzott molekulához való kapcsoláshoz és a biológiai aktivitáshoz (Becker és mtsai 1981). A strobilurinok gombaölő hatása abban rejlik, hogy a mitokondriális respirációt gátolják a III-as komplexnél (Mansfield és Wiggins 1990; Brandt és Trumpower 1994). A strobilurinok a gombák mitokondriális légzését gátolják a “Quinone
‘outer’-nek, Qo nevezett lépésnél (Fernandez-Ortuno és mtsai 2008). ). Innen kapták a nevüket: QoI = Quinone outside Inhibitors (Bartlett és mtsai 2002). Ez a gátlás a vegyületek egy alegységfehérjéhez (a vasszulfátot tartalmazó Rieske-fehérje) való kötődésével indul a mitokondriális elektrontranszportnál a belső mitokondriális membránban (Sauter és mtsai 1995). Az elektrontranszport blokkolása a citokróm b1 -hez való kötődéssel jön létre közel a Qo-centrumhoz, amely a protonátvitelt gátolja ebben a komplexben és a citokróm c1
