🦠 Algák a levélen – mi kapcsolgatja a növény génjeit?
Napjainkban a mezőgazdaság egyre erősebb környezeti és inputoldali nyomás alatt működik: a klímaváltozás, szélsőséges időjárási körülmények, vízhiány vagy túl sok csapadék, talajdegradáció, hektikus műtrágya-árak és a növényvédő szerek egyre gyakoribb korlátozása egyaránt új megoldásokat követel a magyar mezőgazdaság számára is.
A korábbi cikkekben már megvitattuk az algás biostimulátorok hatásmechanizmusát és előállítási metodikáját. A visszajelzések és a piaci tapasztalataim alapján a felhasználók könnyebben elfogadják és megértik az élő algás készítmények előállításának mechanizmusát, hiszen a zölden bugyogó fotobioreaktor-oszlopok vagy alga-medencék látványa teljesen hétköznapi, emberközelibb.
Hallgassátok meg a Fekete Technológia legújabb adását, amely a talaj és növénykondicionálás egy újfajta megközelítéséről szól!
Az Impavidus egyébként vörös makroalga készítményt is forgalmaz, de ez az adás most másról szól :)
Az algaszuszpenzió nem kizárólag oldott bioaktív anyagokat tartalmaz, hanem biomasszát, vagy metabolikusan aktív sejteket is, amelyek átmenetileg képesek kölcsönhatásba lépni a levélfelszínnel vagy a rizoszférával. Fitohormonokról és bioaktív anyagokról is sokat hallottunk már. Az elmúlt 15 évben számtalan gyakorlati tapasztalat számolt be hatékonyságukról. Hatásuk gyakran közvetettebb úton érvényesül: a növényi hajtásnövekedés serkentésén, a talaj mikrobiológiai aktivitásának befolyásolásán, a tápanyagok mobilizációjának javításán, valamint a gyökérszerkezet javításával és a gyökérzóna ökológiai egyensúlyának támogatásán keresztül a növény általános kondíciójának fokozásában és javításában hosszabb távon mutatkozik meg.
Az algakivonatok kifejezés már misztikusabb a felhasználóknak. Bár könnyen elfogadható, hogy a makroalgák a tengerből származnak, begyűjtés után fizikai-kémiai eljárással feldolgozzák őket. A tudomány haladásával évről évre több tudományos bizonyítékot kapunk alátámasztásként arra, hogy az algakivonatok hatása alapvetően biokémiai és szabályozó jellegű. Tudományos nyelven a bioaktív komponenseik – többek között hormonhatású vegyületek, poliszacharidok, aminosavak és antioxidáns molekulák – a növény endogén folyamataiba avatkoznak be, azok működését finoman modulálva. Ennek eredményeként gyors fiziológiai válaszok figyelhetők meg, például a gyökér- és hajtásnövekedés serkentése, a stressztűrés javulása, valamint a növényi védekezőrendszerek aktiválása. Ebben az értelemben az algakivonatok inkább jelátviteli „triggereknek”, vagyis genetikai folyamatindítónak, úgymond „ravasznak” tekinthetők, amelyek a meglévő szabályozó hálózatokat érzékenyebb állapotba hozzák. Tudom, hogy ez egy mély és komplex tudományos összesítő, de hamarosan elkezdjük boncolgatni, hogy miről is beszélek.
A konferenciákon, gazdatalálkozókon, továbbképzéseken, de még a prospektusokban is előszeretettel használják a szaktanácsadók és forgalmazók a „hatékonyság génszinten történik” és „a termék génexpressziót vált ki” kifejezéseket.
De tudja valaki a felhasználók közül, hogy ez egészen pontosan mit jelent,
hogyan is kell elképzelni?
Én igen, hiszen agrárbiotechnológusként ez a szakmám része. Jogosítványom van hozzá, hogy még a mikroszkópon is túl, egy molekuláris világban kutakodjak, mint több ezer lelkes kollégám világszerte. Mielőtt nagyüzemi algatermeléssel kezdtem foglalkozni, árpa szárazságstressz és szója tripszin-inhibitor génexpresszió molekuláris genetikai vizsgálata volt a kutatási témám, úgyhogy a növényélettani szabályozó mechanizmusok a hivatásom alapkövét képezik, és a későbbi algás biostimulátor hatékonyságvizsgálatok is megalapozták az algák iránti tiszteletemet és szenvedélyemet.
Összegzésként az algás készítmények közös jellemzője, hogy nem klasszikus tápanyagként működnek, hanem a növény élettani folyamatait befolyásolják. Hatásuk jellemzően az antioxidáns rendszer aktiválásán, a hormonális egyensúly finomhangolásán és a stresszválaszok modulálásán keresztül érvényesül. A különbségek inkább a hatás mélységében és mechanizmusában jelennek meg. És én pontosan ezt a különbséget szeretném megmutatni azzal, hogy elkalauzolom a kedves olvasókat a molekuláris biológia, vagyis a növényi gének világába.
Algák, génkapcsolók és a valóság: mit tudnak valójában az algakivonatok a mezőgazdaságban?
A tengeri algakivonat tartalmú készítmények olyan bioaktív molekulákat hordoznak (pl. poliszacharidok, specifikus metabolitok, aminosavak), amelyek összetettebb jelátviteli és szabályozási folyamatokat képesek aktiválni a növényi sejten belül.
Hatásuk gyakran szorosan összefonódik a növény stresszélettani válaszaival, beleértve az ozmoregulációt és a sejtszintű védekezési mechanizmusokat is. Ebben a kontextusban a makroalgákból – különösen a vörösalgákból, barna algákból és sárgás moszatokból – előállított kivonatok egyre nagyobb figyelmet kapnak, mint komplex biostimulánsok. Hiszen – véleményem szerint – a tudomány egyre gyorsabb fejlődésével elérkeztünk a biostimulátorok új generációjához, ahol már rutinvizsgálatokkal is megállapíthatjuk egy bioaktív molekula növényre gyakorolt hatását a gének szintjén is, nem csak több hónapos vagy éves összehasonlító szántóföldi kísérletekben és üvegházban kell bizonyítanunk tudományos áttörésünket.
Az alábbi összehasonlító táblázat foglalja össze a molekuláris biológiai módszerekkel is alátámasztott, algakivonatokban található bioaktív komponensek hatásmechanizmusait.
A teljesség igénye nélkül most nem áll módomban részletesen elmagyarázni a fenti táblázatot és a hatóanyagok hatásmechanizmusát, de a szokásos módon a javasolt irodalomjegyzékben minden lelkes molekuláris biológus-jelölt megtalálja a részletes kutatási eredményeket.
Én most a kozmetikai iparból ismerős, de biostimulátor alapanyagok közt nemrég felbukkanó vörösalga-kivonatok példáján keresztül mutatom be, hogyan válhatnak a legújabb tudományos eredmények kézzelfogható mezőgazdasági megoldásokká, közelebb hozva a molekuláris szintű folyamatokat a mindennapi gazdálkodási gyakorlatokhoz. Ezzel is segítve a gazdákat abban, hogy a modern biotechnológiai vívmányokat érthető és alkalmazható formában lássák.
A választásom nem véletlen, hiszen a vörösalgák (Rhodophyta) természetes élőhelyükön extrém körülmények között élnek: változó sótartalom, erős UV-sugárzás és folyamatos környezeti stressz jellemzi őket, amiknek az utóbbi években sajnos a mezőgazdasági növényeink nagy része is ki volt téve. Ennek megfelelően olyan vegyületeket termelnek, amelyek a sejtek stabilitását és túlélését segítik. Ilyenek a szulfatált poliszacharidok (például karragénánok), antioxidáns rendszerek és ozmoprotektáns hatású molekulák. A legnagyobb agrárinnováció és tudományos felismerés éppen az utóbbi molekulák megértésében rejlik, főleg az elmúlt néhány évben tapasztalt aszályos agrárszezonok miatt.
A mezőgazdaságilag hasznos hatás egyik legfontosabb eleme az ozmoreguláció. Amikor a növény aszályt vagy sóstresszt szenved, a sejtekben felborul a víz- és ionegyensúly, nő az ozmotikus nyomás, és károsodhatnak a sejtmembránok. Ez káros hatással van a növény fejlődésére. A vörösalga-alapú kivonatok ebbe a folyamatba avatkoznak be: serkentik az olyan belső „védőanyagok” képződését, mint a prolin, stabilizálják a membránokat és csökkentik az oxidatív stresszt. Habár nem tudják megszüntetni a növényi stresszt, mérséklik a károsodást, így a növény jobban átvészeli a kritikus időszakokat.
Gyakran emlegetett hatás a „génszintű működés” vagy génexpresszió. A gazdálkodói nyelvre lefordítva:
A gének a növény „használati utasításának” egy-egy fejezete, a génexpresszió pedig annak a feladatnak a kijelölését jelenti, hogy ebből a könyvből melyik részt olvassa éppen a növény.
Az algakivonatok jelzéseket indítanak el, amelyek hatására bizonyos védelmi folyamatok „felpörögnek”, vagyis stimulálódnak, majd elindulnak. Hasonló módon történik az egyéb stresszválasz-gének aktiválása más bioaktív molekulával és az antioxidáns enzimek fokozott működése is.
A vörösalga kivonatok fungicid (gombaölő) vagy antimikrobiális hatásának említése esetében sem klasszikus növényvédelemről van szó. Nem közvetlenül pusztítja el a növényi kórokozókat, hanem biotikus stressz esetén inkább „felkészíti” a növényt: erősíti a saját védekezési rendszerét és bizonyos esetekben gátolja a kórokozók terjedését. Ezért inkább indukált rezisztenciáról beszélhetünk, hasonló génszabályozási metodikával, nem direkt mikrobaölő hatásról. A hatóanyagok elicitorokként (úgymond reakciókiváltóként) működnek, vagyis „riasztják” a növényt, hogy ideje védekeznie.
A számos algakivonat-tartalmú biostimulátor mellett az újgenerációs vörösalga-kivonatok mezőgazdasági felhasználása is tudományosan jól megalapozott. A vörösalgákból származó kivonatok sem tápanyagpótlók, sem klasszikus növényvédő szerek, hanem biológiai szabályozók. Nem a „zöldebb levél másnap” típusú inputok.
Az elmúlt évek kutatásai egyértelműen azt mutatják, hogy kivonataik szintén nemcsak élettani szinten hatnak növekedésserkentéssel és fotoszintetikus aktivitásfokozással, hanem a növények génexpresszióját is befolyásolják, különösen a biostimuláns hatás, az ozmoreguláció és a növényvédelmi potenciál tekintetében. Hatásuk hosszabb távon mutatkozik meg, és akkor a leglátványosabb, amikor a növény valódi stressz alatt áll, és minden belső mechanizmusát mozgósítania kell a túléléshez. A bennük található bioaktív vegyületek komplex módon hatnak a növényekre, lehetővé téve a stressztűrés növelését és a termésbiztonság javítását.
A fókusz egyre inkább a hatásmechanizmusok mélyebb megértésére helyeződik át, nem pusztán a gyakorlati hatékonyság igazolására. A jövő mezőgazdaságában ezek a természetes eredetű megoldások is kulcsszerepet játszhatnak a fenntartható termelési rendszerek kialakításában.
Felhasznált és ajánlott irodalom:
Jiménez-Arias D, García-Machado FJ, Morales-Sierra S, García-García AL, Herrera AJ, Valdés F, Luis JC, Borges AA. (2021) A Beginner’s Guide to Osmoprotection by Biostimulants. Plants. 10(2):363.
Banakar, S.N., Prasanna Kumar, M.K., Mahesh, H.B. et al. Red-seaweed biostimulants differentially alleviate the impact of fungicidal stress in rice (Oryza sativa L.). Sci Rep 12, 5993 (2022).
Khan, W., Rayirath, U. P., Subramanian, S., Jithesh, M. N., Rayorath, P., Hodges, D. M., Critchley, A. T., Craigie, J. S., Norrie, J., & Prithiviraj, B. (2009).
Seaweed extracts as biostimulants of plant growth and development.
Journal of Plant Growth Regulation, 28, 386–399.Ali, O., Ramsubhag, A., & Jayaraman, J. (2021).
Biostimulant properties of seaweed extracts in plants: Implications towards sustainable crop production. Plants, 10(3), 531.Santos D, Cotas J, Pereira L, Bahcevandziev K. Algae Extracts in Horticulture: Characterization of Algae-Based Extracts and Impact on Turnip Germination and Radish Culture. Sustainability. 2024; 16(6):2529.
Azzam, E., El-Howeity, M., Galal, H., & Nofal, A. (2022). Biofertilizer efficiency of seaweed liquid extracts of marine green and red macro algae on growth and biochemical parameters of Hot Pepper (Capsicum annuum L.). International Journal of Environmental Studies and Researches, 1(2), 237-249.
Bulgari R, Franzoni G, Ferrante A. (2019) Biostimulants Application in Horticultural Crops under Abiotic Stress Conditions. Agronomy; 9(6):306.
Pradeep K. Agarwal, Mohit Dangariya, Parinita Agarwal (2021). Seaweed extracts: Potential biodegradable, environmentally friendly resources for regulating plant defence; Algal Research, Volume 58, 102363, ISSN 2211-9264
Pastor-Arbulú, P., & Rodríguez-Delfín, A. (2025).
Seaweed-based biostimulant alleviates cadmium-induced physiological stress in tomato (Solanum lycopersicum L.), BMC Plant Biology, 25, 1016.Raja, B., & Vidya, R. (2023).
Application of seaweed extracts to mitigate biotic and abiotic stresses in plants.
Physiology and Molecular Biology of Plants, 29, 641–661.Eladl, S. N., Elnabawy, A. M., & Eltanahy, E. G. (2024). Recent biotechnological applications of value-added bioactive compounds from microalgae and seaweeds. Botanical Studies, 65, 28.
Castro, T. A., Tavares, O. C. H., de Oliveira Torchia, D. F., et al. (2024).
Regulation of growth and stress metabolism in rice plants through foliar and root application of seaweed extract from Kappaphycus alvarezii (Rhodophyta). Journal of Applied Phycology.Trivedi, K., Gopalakrishnan, V. A. K., Kumar, R., & Ghosh, A. (2021).
Transcriptional analysis of maize leaf tissue treated with seaweed extract under drought stress. Frontiers in Sustainable Food Systems, 5, 774978.Zhang, Y., et al. (2026). Research progress on the application of seaweed extracts in fertilizer synergism. Algal Research, 104717.
R J Mughunth, S Velmurugan, M Mohanalakshmi, K Vanitha, (2024) A review of seaweed extract’s potential as a biostimulant to enhance growth and mitigate stress in horticulture crops, Scientia Horticulturae, Volume 334, ISSN 0304-4238
Székely G, Ábrahám E, Cséplő A, Rigó G, Zsigmond L, Csiszár J, Ayaydin F, Strizhov N, Jásik J, Schmelzer E, Koncz C, Szabados L. (2008) Duplicated P5CS genes of Arabidopsis play distinct roles in stress regulation and developmental control of proline biosynthesis. Plant J. 2008 Jan;53(1):11-28.
 | A guest post by
|