Genetikai szelekció a hazai ciroknemesítésben

Mind a szudánifű-, mind a silócirokhibridek empirikus megfigyeléseken alapuló, klasszikus vonalszelekció által kialakított szülői vonalak keresztezéseinek F1-generációs végterméke. A szudánifűhibridek jellemzően háromvonalas keresztezésekből származtathatóak, míg a silócirkok kétvonalas hibridek. Az Alfaseed Kft. az elmúlt 5 évben érzékelte, hogy portfóliójában a szemes cirok kisebb szerepet kap, miközben a szemes cirkok iránti kereslet Európa-szerte emelkedésnek indult, amelynek jelei már Magyarországon is érzékelhetőek.

Felvették a kesztyűt

Ennek magyarázatát nem is kell kutatnunk, hiszen a cirokfélék kiváló takarmányok, míg termesztésük szélsőséges (melegebb, szárazabb) időjárási körülmények között is kiszámíthatónak mondható.

A szálas ciroktakarmányok emészthetősége, valamint a növény sarjadó képessége az évenkénti többszöri betakarítást is lehetővé teszi igen kedvező hozamok mellett (70-100 t/ha). A szemes cirokhibridek termésmennyisége mind száraz, mind öntözött körülmények között eléri a kukoricahibridek átlagos hozamát, de a nyarainkat jellemző hőstresszt jól viselik a cirokfélék, így a termésbiztonság tekintetében a cirok kiemelkedő növényünk lehet az elkövetkezendő időszakban. Nem elhanyagolható az a tény sem, hogy a szemes cirok a jelenleg használt takarmányozási technológiákban közel 100 százalékban tudja pótolni a kieső kukoricát, mindezek mellett a humán élelmezés terén is jelentős tartalékok vannak benne.

Ezen tények inspirálták az Alfaseed Kft.-t arra, hogy új cirokhibridek fejlesztése érdekében egy új korszakot nyisson az alkalmazott nemesítési módszerek vonatkozásában. Az európai ciroknemesítők, valamint az Európán kívüli ciroknemesítőházak a molekuláris genetika eszközeivel támogatják meg a nemesítési tevékenységüket, amely által a kívánt tulajdonságok rögzítése sokkal gyorsabbá válik.

Ennek ellenére az Alfaseed Kft. „felvette a kesztyűt”, amit a nemzetközi nemesítő világ tett elénk, és ezzel 2019-ben megkezdődött az Alfaseed Kft. cirokvonalainak genetikai térképezése. Ehhez a projekthez egy piac­orientált kutatás-fejlesztési program, az „Új cirok szülői vonalak/hibridek előállítása molekuláris technológia bevezetésével az Alfaseed Kft.-nél” szolgáltatta az anyagi forrás közel 70 százalékát. E projekt keretén belül sikerült feltárnunk a több, mint 900 cirokvonal, fajta és hibrid teljes genom­összetételét, valamint sikerült meghatároznunk azt is, hogy a génállományokban hol és milyen módosulások, mutációk vannak jelen. Ezeknek a módosulásoknak a számszerűsítése is megtörtént, így mára ismertté vált azok előfordulási gyakorisága is a nemesítés gerincét képező vonalainkban és fajtákban.

Felzárkózás a nemesítés élvonalához

Ez a momentum mérföldkőnek tekinthető a nemesítési program fejlődésében, hiszen ezzel lehetővé vált a vonalaink homogenitásvizsgálata, amellyel elsősorban a folyamatos genetikai változás mértékét tudjuk követni.

Ezzel a módszerrel el tudjuk kerülni, hogy az Alfaseed Kft. által előállított vetőmagban a genetikai leromlás megjelenjen, és ami a fizikai és botanikai értelemben vett tisztaság mellett garantálja a genetikai tisztaságot is. Az új eredmények lehetővé tették számunkra, hogy a nemesítési programban jelenlévő vonalakhoz potenciális keresztezési partnereket határozzunk meg, amelyek nagy valószínűséggel az általunk vizsgált értékmérő tulajdonságokban kiemelkedő heterózishatást fognak mutatni a keresztezést követő F1-generációban.

Az Alfaseed Kft. ciroknemesítési programjának fejlődése ezen a ponton egy újabb stációhoz érkezett, ugyanis kézzelfoghatóvá vált, hogy az elért eredmények a komplex genetikai ismereteken alapuló növénynemesítés első lépcsőfokát jelentik, és a molekuláris genetikai eszközök által kínált lehetőségek kiaknázása által felzárkózhatunk a nemesítés élvonalához. Ezen cél megvalósítása érdekében egy újabb pályázati anyagot készítettünk 2021-ben a GINOP-PLUSZ 2.1.1 kiírására, amelynek címe a

A sikeres pályamunka kidolgozását 2022 áprilisában kezdtük meg. Célkitűzésünk, hogy a korábbiakban feltárt pontmutációkhoz (SNP) fenotipizálás által hozzárendeljük az általunk ismert, megfigyelt tulajdonságokat, szűkebb értelemben az értékmérő tulajdonságokat. Ehhez a célhoz több út is vezet. Az egyik út, hogy kutatóink bioinformatikai módszerekkel meghatározzák az SNP által kódolt tulajdonságokat. Azonban ez rendkívül költséges, bonyolult és lassú folyamat. A sokkal gyorsabb megoldás, hogy az ismert tulajdonságú SNP-ket tartalmazó genomikai információt megvásároljuk másoktól, esetleg kész SNP-chipet használunk anyagaink megismeréséhez. Fontos azonban megjegyezni, hogy mindkét módszert érdemes használni, hiszen saját anyagainkra vonatkozóan ilyen módon tudjuk a legrészletesebb szakmai képet kialakítani.

A genetikai alapú keresztezési partnerek kiválasztása, a kívánt tulajdonságok rögzítése a vonalakban, valamint a tulajdonságok öröklődésének ismerete rendkívül hatékonnyá teszi a nemesítést.

Lerövidül a nemesítési folyamat

A pályázat részét képezi egy növénynemesítő kamra (speed breeding chamber) kialakítása is, amely 2023 januárja óta stabil eszközként áll a nemesítési program szolgálatában. A nemesítő kamra által elérhetővé vált az RGA (Rapid Generation Advancement) integrálása a nemesítési program eszköztárába, ami egy-egy vonal homogenizálását jelentősen meggyorsíthatja. Jelen ismereteink szerint az RGA által egy 365 napos ciklus alatt 3,5 generációt tudunk kontrollált körülmények között felnevelni, így egy-egy tesztvonal kialakítása – ami 6-7 generációt igényel – akár 2 év alatt is megtörténhet. Ennek megfelelően a kiemelt fontosságú tulajdonságok figyelembevétele mellett, teoretikusan a nemesítési folyamat 8-10 évről akár 4-6 évre csökkenthető egy új hibrid kialakítása során.

Az új nemesítési eljárások ismeretében, az új eszközök használatával a tömegtakarmányvetőmag-előállításban olyan tulajdonságokat tudunk rögzíteni az új hibridekben, mint a magas cukortartalom, a jó emészthetőség, nagy levél/szár arány, jó sarjadó képesség. A szemes cirkok esetében pedig a magas fehérjetartalom, magas termőképesség, betegség-ellenállóság, növényvédőszer-tolerancia kerülhetnek be az új értékmérő tulajdonságok sorába az eddig meglévő jó alkalmazkodóképesség, szárazságtűrés mellé. Ezzel várhatóan tovább tudjuk növelni piaci szerepvállalásunkat.

Az Alfaseed Kft. célja, hogy nemesített anyagaink minőségükben, terméspotenciáljukban méltó versenytársai legyenek az Európában és Európán kívül nemesített cirokhibrideknek és -fajtáknak. Azonban minőségi munkánk eredményeképpen több európai nemesítőházzal partnerségben dolgozunk, megvédjük közös, európai piacainkat. Az Alfaseed Kft. valójában egy európai összefogásban, partnerségben hisz, ahol büszkék lehetünk a magyar eredményekre, amelyek elősegítik a kontinens versenyképességének fejlődését.

Jóvér János, Fazekas Miklós, Monori István

A program a „Genomikai alapú szelekció és hibrid előállítás cirokban” (GINOP_PLUSZ-2.1.1-21-2022-00150 azonosító számú) finanszírozásban jött létre.