Mikorrhiza és glomalin – szuperhősök a talajban

Az arbuszkuláris mikorrhiza gombák (AM) a növények gyökereivel szimbiózisban élő talajgombák, amelyek kulcsszerepet játszanak a növények tápanyagfelvételében és stressztűrésében. Ezek a gombák kiterjesztik a gyökérrendszert, elősegítik a foszfor, nitrogén és más fontos tápanyagok felvételét, valamint javítják a növények szárazságtűrését és betegségekkel szembeni ellenálló képességét. Az AM serkenti a talaj egészségét is, hozzájárulva a talaj szerkezetének javításához és a szénmegkötéshez. Ennek köszönhetően a fenntartható mezőgazdaság és biogazdálkodás egyik fontos szereplőjévé váltak.

Miért hasznos az arbuszkuláris mikorrhiza?

Az arbuszkuláris mikorrhiza (AM) egy speciális gombás szimbiózis, amelyben a talajban élő mikorrhiza-gombák (főként az Glomeromycota törzsbe tartozó fajok) behatolnak a növények gyökérsejtjeibe, és ott speciális szerkezeteket, úgynevezett arbuszkulumokat alakítanak ki. Ezek az arbuszkulumok nagy felületet biztosítanak a növény és a gomba közötti tápanyagcseréhez.

Ez az egyik legelterjedtebb mikorrhiza-típus, amely a növényfajok túlnyomó többségével (kb. 80-90%-ával) képes kapcsolatba lépni, beleértve számos haszonnövényt, például a paradicsomot, paprikát, kukoricát, búzát és napraforgót.

Mi is az a glomalin?

A glomalin egy titokzatos talajfehérje, amelyet először 1996-ban fedezett fel Sara Wright. Ez az anyag az arbuszkuláris mikorrhiza gombák (AM) jelenlétéhez köthető, és hozzájárul a talaj szerkezetének javításához, a szén tárolásához, a tápanyagok eloszlásához, valamint a szennyező anyagok megkötéséhez. Az évek során rengeteg kutatás zajlott, amelyek a glomalint a talaj és a növények egészségére gyakorolt jótékony hatásokkal hozták összefüggésbe.

Korábbi kutatások szerint a glomalin nem más, mint az AMF által termelt HSP60 nevű hősokkfehérje, amely stressz hatására aktiválódik. Más tanulmányok viszont azt sugallják, hogy a „glomalin” egy keverék, amelyben nemcsak az AM-ból származó fehérjék találhatók meg, hanem más talajbaktériumok és gombák által termelt anyagok is.

A legújabb kutatási eredmények szerint a glomalin együttesen vonódik ki más anyagokkal, ezért egy operacionálisan meghatározott, AM-eredetű fehérjének tekinthető. Az „arbuszkuláris mikorrhiza-gombákhoz kapcsolódó talajfehérjék” (GRSP) kifejezést széles körben használják olyan fehérjék keverékének jelölésére, amelyek részben AM-eredetűek, részben pedig nem mikorrhizális forrásból származnak. Mi az egyszerűség kedvéért maradunk a glomalin elnevezésnél, amit a GRSP szinonimájaként használjuk..

A glomalin csökkenti a széndioxid kibocsátást: A növények széndioxidból (CO₂) és vízből (H₂O) oxigént (O₂) és cukrokat (szénhidrátot) állítanak elő, ebből jut az AM mikorrhizáknak is. A növénytől kapott szénhidrátok egy részét a mikorrhiza gomba glomalin képzéséhez használja fel, a létrejött szerves anyagok a glomalinban hosszan tárolódnak, mert a glomalin annyira stabil fehérje, hogy a gombafonalak elhalását követően akár 40-50 évig is megmarad a talajban.
Ezt az összetett szerkezetű fehérjét a talajrészecskékhez való erős kötődése miatt a talajban található lebontó mikroorganizmusok nehezen bontják le, így hosszan képes raktározni a növények által fotoszintézissel megkötött szenet (a (CO₂)-ből származó szerves vegyületek formájában). A széntárolás kulcsfontosságú a természetes és regenerált ökoszisztémákban, az éghajlatváltozás elleni küzdelemben, mert csökkenti a széndioxid kibocsátást.

A glomalin morzsalékossá teszi a talajt: A glomalin másik fő szerepe a talajrészecskék “összeragasztása”, így stabil mikro- és makro aggregátumok jönnek létre, amelyek morzsalékossá teszik a talajt. Miután a glomalin víztaszító tulajdonságú, megvédi az aggregátumokat attól, hogy víz hatására szétessenek. A glomalin stabil kémiai kötéseket hoz létre a talaj szerves és ásványi részecskéi között, így hosszabb ideig stabilizálja azokat. A magas glomalin-tartalmú talaj porozitása jobb, ami növeli a talaj víztartó kapacitását.  Mivel a talaj aggregátumok stabilak, így nagyobb ellenállást mutatnak a víz és a szélerózió ellen.

A glomalin megköti a nehézfémeket: Meg kell említeni azt is, hogy a glomalin megköti a talajban felhalmozódó nehézfémeket. Ez különösen fontos a szennyezett talajok rehabilitációjában és a mezőgazdaságban, ahol a nehézfémek toxikus hatása csökkentheti a terméshozamot és a talaj minőségét. A glomalin kémiai kölcsönhatásba lép a nehézfémekkel, és stabil formában rögzíti őket. A glomalin által létrehozott talajszemcse aggregátumok olyan pórusokat és rétegeket hoznak létre, amelyek fizikailag akadályozzák a nehézfémek mozgását, mintegy csapdába ejtve őket. A glomalin által stabilizált talajaggregátumok csökkentik a nehézfémek kioldódását és kimosódását a talajvízbe. A glomalin stabil komplex fémvegyületeket hoz létre a talajban található agyagásványok (pl. kaolinit, montmorillonit) segítségével, így csökkenti a nehézfémek biológiai hozzáférhetőségét.

Az intenzív művelés, a vegyszeres kezelések, a talajbolygatás, az urbanizáció csökkenti a glomalin koncentrációt a talajban.

A glomalin felfedezése hatalmas izgalmat keltett a talajtan és a mezőgazdaság világában, de még mindig rengeteg megválaszolatlan kérdés van körülötte. Bár úgy tűnik, hogy a talaj szerkezetében és a növények ellenállóképességében szerepet játszik, nem biztos, hogy a glomalin kizárólag az AM-ekhez köthető. A kutatók szerint fontos lenne szélesebb körű vizsgálatokat végezni annak érdekében, hogy pontosan megértsük, mi is az a glomalin, és hogyan lehetne a mezőgazdaságban még hatékonyabban kihasználni.

Forrás: Irwing et al., 2021

Gyökér és mikorrhiza a talajban.

Tudományos eredmények – AM mikorrhiza termesztett növényekre gyakorolt pozitív hatásai

A kutatók megállapították, hogy az AM gombák javítják a növények tápanyagellátását, fokozzák a stressztűrést és növelik a terméshozamot. A közelmúltban számos ipari termék jelent meg az AM alkalmazására, és ezek egyre nagyobb szerepet kapnak a biogazdálkodásban és a környezetbarát mezőgazdasági rendszerekben (Chen et al., 2018).

Egy kísérletben 15 különböző növényfajt teszteltek AM gombákkal beoltva. Az eredmények azt mutatták, hogy a növények növekedése és tápanyagfelvétele jelentősen javult, különösen a foszfor, réz és cink szintje emelkedett. Az AM gombák azonban különböző módon hatottak a növényfajtákra, ami azt sugallja, hogy bizonyos növények jobban reagálnak a mikorrhiza jelenlétére (Tran et al., 2019)

Egy tanulmány kimutatta, hogy az AM gombák segítenek a talaj foszfortartalmának növelésében azáltal, hogy elősegítik annak felvételét a növények számára. A kutatás szerint a talaj foszforszintje jelentősen megváltozott a paradicsomtermesztés előtt és után, ami azt mutatja, hogy az AM gombák hozzájárulhatnak a talaj tápanyagtartalmának fenntartásához (Ganugi et al., 2019).

Az AM gombák alkalmazása biostimulánsként egyre nagyobb figyelmet kap. Egy tanulmány szerint a mikorrhiza kezelések javítják a növények immunválaszát, és csökkentik a kémiai trágyázás szükségességét. Az AM gombákban élő baktériumok tovább növelhetik a növények nitrogén- és foszforfelvételét, ami fenntartható alternatívát kínál a hagyományos műtrágyákhoz képest (Giovannini et al., 2020).

Az AM gombák segíthetnek a növények sótűrésének növelésében, ami különösen fontos lehet az elszikesedett talajok mezőgazdasági hasznosítása során. Egy kutatás szerint a mikorrhizás növények jobb vízháztartást és magasabb antioxidáns szintet mutattak, ami csökkentette a só okozta káros hatásokat. (Evelin et al., 2009).

Egy kísérletben az AM közvetlenül csökkentette az atka előfordulását bab leveleken, ami azt sugallja, hogy a mikorrhiza-gombák biokontroll szerepet is betölthetnek. A csökkentett atkafertőzés elsősorban a növény belső védelmi mechanizmusainak aktiválásával és a levél kémiai összetételének módosításával magyarázható, ez utóbbi az anyagcsere folyamatok befolyásolásával hozható összefüggésbe. (Antonucci et al., 2023)

AM készítmények ipari alkalmazása

• 1970-es évek: Az első tudományos kísérletek során megfigyelték, hogy a mikorrhiza-gombák jelentősen javíthatják a növények növekedését és tápanyagfelvételét. Ekkor kezdődtek az első kutatások a mikorrhizás oltóanyagok mezőgazdasági alkalmazására.
• 1980-as évek: Kísérleti jelleggel megjelentek az első kereskedelmi forgalomba hozott mikorrhiza készítmények, elsősorban a kertészet és az erdészeti növénytelepítés területén.
• 1990-es évek: Az AM-gombák ipari előállítása és szélesebb körű alkalmazása elindult, különösen az USA-ban és Európában, ahol biogazdálkodásban és fenntartható mezőgazdasági rendszerekben kezdték használni.
• 2000-es évek: Egyre több mezőgazdasági kutatás igazolta a mikorrhiza előnyeit, például a foszforfelvétel növelését, a növények stressztűrésének javítását és a terméshozam fokozását. Megjelentek az első, kifejezetten nagyüzemi növénytermesztésre szánt AM készítmények.
• 2010-es évektől napjainkig: A mikorrhiza-készítmények széles körben elérhetővé váltak a biogazdálkodásban, a fenntartható mezőgazdaságban, valamint a dísznövénytermesztésben és kertészetekben is. Egyre több országban ösztönzik a használatát a műtrágyák és vegyszerek csökkentése érdekében.

Ma az AM készítményeket palántaneveléshez, szántóföldi növényekhez, gyümölcsösökben, szőlészetekben és dísznövénytermesztésben is alkalmazzák, mivel természetes és környezetbarát módon segítik a növények tápanyagfelvételét és egészségét, segíti a megfelelő talajszerkezet kialakítását, és aktiválja a talajéletet.

További érdekességek: Titkos információs szupersztráda