Miért fontosak a mikroorganizmusok a talaj és növényegészségügy szempontjából?

Dr. Geml József már 2004 óta foglalkozik környezeti mikrobiomkutatásokkal, amelyek során környezeti mintákból (talaj, növényi részek stb.) kivont DNS alapján határozza meg az adott élőhelyen található mikroorganizmusokat, főleg gombákat.

Dr. Geml József talajmintákat gyűjt a chilei Atacama-sivatagban. Az Atacama az egyik földi Mars-analóg élőhely, és a kapott DNS-szekvenciákkal feltárható, hogy melyek azok a mikroorganizmusok, amelyek képesek a szélsőséges körülmények között is életben maradni – fotó: Dr. Elizabeth Arnold

Bár a természetes élőhelyekkel kapcsolatos nemzetközi és hazai kutatásait továbbra is folytatja, a Lendület projekt konkrét célja a szőlővel együtt élő mikroorganizmusok sokféleségének és összetételének és a növényegészségre és a termésre gyakorolt hatásainak megismerése. Az általa vezetett kutatócsoport az Eötvös Loránd Kutatási Hálózat és a Magyar Tudományos Akadémia irányítása alá tartozik, míg a befogadó intézmény az Eszterházy Károly Egyetem.

Eddigi munkád során mire vagy a legbüszkébb?

Nehéz egy-egy eredményt kiemelni, mert évente 7-10 angol nyelvű tudományos cikknek vagyok a szerzője, és mindegyik projektnek van olyan aspektusa, ami miatt közel áll a szívemhez. Ezzel együtt kétségkívül akadnak olyan publikációk, amelyekre különösen büszke vagyok. Pl. egy 2014-ben megjelent cikkem volt az első dél-amerikai esőerdők gombaközösségeit DNS-módszerekkel vizsgáló tanulmány.

Hasonlóképpen, egy 2017-es cikkemben a borneói esőerdőkben élő gombák sokféleségét és azok élőhelyek közötti különbségeit mutattam be elsőként. Magyar vonatkozású munkáim közül pedig kiemelném a 2019-ben megjelent cikkemet, amely Magyarországon egyedülálló betekintést adott a különböző pannon erdőtípusokban élő gombaközösségek összetételébe és tájökológiájába.

Miért fontos, hogy feltérképezzük, illetve megismerjük a növények és a talaj mikrobiomját?

Biodiverzitás szempontjából a talaj a „last frontier”, vagyis az egyik utolsó felfedezésre váró terület. Az élőlények legnagyobb része mikroszkopikus, és valamennyi élőhely közül a talajban található a legtöbb faj. Pl. egy gramm talajban több száz gombafaj is található, és még ennél is több baktérium, valamint más élőlénycsoportok képviselői.

A mezőgazdaság szempontjából nyilvánvalóan kulcsfontosságú a jó fizikai, kémiai és biológiai adottságokkal bíró talaj, amely nagy hatással van a növény egészségére és produktivitására. Kutatásaink során azt is vizsgáljuk, hogy a talaj és szőlő mikrobiom összetételére milyen hatással vannak a környezeti tényezők, pl. a talaj fizikai és kémiai adottságai, művelésmód, égtáji kitettség. Ezek az információk fontosak a talaj produktivitásának hosszú távú megőrzését segítő gyakorlatok kialakításához.

Mintavételezés közben az egri Nagy-Eged oldalában – fotó: Dr. Karácsony Zoltán

Hogyan befolyásolják a növényeken és növényekben, valamint a talajban élő gombák és baktériumok a növény egészségét, kondícióját?

A növény kondíciójához, és ezáltal a termés minőségéhez és mennyiségéhez, nagyban hozzájárulnak a különféle mikroorganizmusok, amelyek segíthetik a növényt a víz- és tápanyagfelvételben (pl. gyökérkapcsolt gombák), vagy a kórokozók hatását mérsékelhetik (pl. mikoparazita gombák).

Az Eszterházy Károly Egyetem Szőlészeti és Borászati Intézetével közösen folytatott kutatásaink egyik vonala azt vizsgálja, hogy a szárazságstressznek kitett szőlő élettani folyamatai milyen összefüggésben lehetnek a levélben élő ún. endofiton gombákkal. A legújabb modellek szerint hazánkban a klímaváltozás egyik következménye a nagyobb gyakoriságú és intenzitású szárazságstresszes periódusok, így a téma reményeink szerint hozzájárul a tudásalapú, a várható körülményekre való felkészülést célzó stratégiák kifejlesztéséhez.

Dr. Zsófi Zsolt és dr. Villangó Szabolcs, az Eszterházy Károly Egyetem Szőlészeti és Borászati Intézetének egyetemi docensei és Becsei Patrícia harmadéves szőlész-borász hallgató a szárazságstressz-kutatásokkal kapcsolatos élettani méréseket végez szőlőleveleken Nagy-Egeden (Egri borvidék) – fotó: Dr. Geml József

Milyen kutatásokat tervezel még hazánkban?

A fentieken kívül a jelenleg folyó, szőlővel kapcsolatos kutatások közé tartozik még a korai tőkeelhalásban részt vevő mikroorganizmusok tanulmányozása, valamint az aszúbor szempontjából kulcsfontosságú nemesrothadás folyamatban részt vevő mikroorganizmusok megismerése és azok viszonya az aszúszemek fizikai és kémiai paramétereihez. Az első ezzel kapcsolatos publikációnk tavaly jelent meg, amely tudományos alapokra helyezte a csúcsminőségű aszúszem definícióját, de további, a mikroorganizmusokat és azok szerepét részletesen tárgyaló cikkek is folyamatban vannak. Úgy gondolom, ez a téma is számos, a tudomány számára is érdekes és a gyakorlati vonatkozásait tekintve is fontos aspektussal rendelkezik.

A hazai erdők gombaközösségeivel kapcsolatos kutatások közül kiemelném a Bükki Nemzeti Parkkal közös projektet, amely során a Bükkben található tizenegy pannon erdőtípus gombaközösségeit jellemezzük. Továbbá tavaly indult egy együttműködésem a vácrátóti Ökológiai Kutatóközpont Ökológiai és Botanikai Intézetével, amely az erdőművelési üzemmódok hatását vizsgálja a talaj gombaközösségeire vonatkozóan, ami összefüggésben van az erdő megújulási dinamikájával is.

Mi motivál kutatásaid során?

Alapvetően a természet iránti szeretet és az ebből fakadó kíváncsiság. Úgy gondolom, hogy az igazán fontos kérdések nem az íróasztal mellett, hanem terepen fogalmazódnak meg, amikor szembesül az ember az elképesztő sokféleséggel és komplexitással, ami egy természetközeli élőhelyet jellemez. Sajnos a városiasodás következtében egyre több ember veszíti el kapcsolatát a természettel, és nagyon kevesen vannak, akik előtt a természet, a vidéki táj egy „nyitott könyv”.

Kutatásaim egyik célja ahhoz a tudáshalmazhoz hozzájárulni, ami a természetközeli környezet és a kultúrtáj harmonikus integrálását és az ember számára létfontosságú ökoszisztéma-szolgáltatások fenntartását teszi lehetővé.