Növények önfeláldozó üzemmódban, a túlélés érdekében

A vas nemcsak az emberi szervezet kiegyensúlyozott működéséhez, hanem a növények egészséges fejlődéséhez is nélkülözhetetlen. Magyar kutatók elsőként ismerték fel, hogy e fém hiányában károsodik a növények fotoszintézisért felelős, úgynevezett zöld színtestje.

20200421 Kesztölc Mezőgazdaság illusztráció Magyar Nemzet fotó: Mirkó István (MI) Fotó: Mirkó István

A növények megfelelő növekedéséhez elengedhetetlen a fotoszintézis, vagyis a fény energiájának felhasználása. A fényenergia kémiai energiává alakítása a zöld színtestekben, azaz a kloropasztiszokban megy végbe, ami jelentős mennyiségű vasat igényel. Az emberi szervezetben vas hiányában vérszegénység alakul ki, a növényeknél „zöldszegénységről” beszélhetnénk, hiszen nem szintetizálódik elég klorofillmolekula, emiatt a levelek zöldülése elmarad. Az ELTE Növényélettani és Molekuláris Növénybiológiai Tanszék kutatói – tanulmányuk a Planta folyóiratban jelent meg – elsőként találtak összefüggést a növények vasellátása és a zöld színtestek vasfelvétele között.

Az egyetem munkatársai alacsony és magas vasellátású, idős és fiatal repceleveleket vizsgálva kimutatták, hogy a fém hiányában akár teljesen leállhat a kloroplasztiszokba irányuló vasszállítás, emiatt a fotoszintézis veszélybe kerül. A kutatást vezető Solti Ádám szerint az eredmények meglepőek, mivel eddig úgy tartották, hogy a kloroplasztiszok igyekeznek minél több vasat felvenni, hogy elsődlegesen a fotoszintézis tudjon maradéktalanul végbemenni. Ezzel szemben azt tapasztalták, ha a növényben nincs elegendő mennyiségű fém, a fotoszintézis háttérbe szorul, és a még meglévő anyag inkább a fiatal szövetek felé mozog, hogy azok fejlődését segítse.

Idős és fiatal repceleveleket vizsgálva jutottak el az alapvető élettani felismeréshez
Fotó: Mirkó István

– Ez egy „önfeláldozó” üzemmód, ugyanis azáltal, hogy az idősebb levelek nem vesznek fel tápanyagokat, illetve a fiatal szövetek felé szállítják a tápelemeket, lehetővé teszik azok túlélését. Tehát ha a tápanyagokból korlátozott az ellátás, a növény az idősebb szövetek, levelek „feláldozásával” biztosítja, hogy a hajtás csúcsán lévő fiatal, fejlődésre, megújulásra képes szövetek, sejtek tápanyagellátása megfelelő maradjon – tájékoztatott Solti Ádám, aki szerint nagyon hasonló az emberek, az állatok és a növények vasigénye. Talán nem is olyan meglepő ez, ha arra gondolunk, hogy az összes élő szervezetben hasonló biokémiai folyamatok játszódnak le. (A növényekben a vas mennyisége akkor optimális, ha nagyjából száz milligramm található egy kilogramm szövetben. Az, hogy mennyire széles az a tartomány, amelyben elegendő, még nem mérgező mennyiségű vashoz jutnak, növényfajtól függ, de egy és száz mikromol között a vasellátás optimálisnak mondható. Ilyenkor se hiánytüneteket, se károsodásokat nem lehet meghatározni.)

Az ELTE TTK Biológiai Intézeté­ben sok évtizede folyó kutatások egyik eredménye, hogy a növények vasellátása és a levelek öregedése között szoros kapcsolat van. Azok a növények, amelyek nem jutnak megfelelő mennyiségű fémhez – azon túl, hogy drámai, levélsárgulással együtt járó tünetet produkálnak – a levelek korai öregedését mutatták. Azt is kiderítették, hogy a fiatal levelek mindig több klorofillt tartalmaztak, ezek élettani állapota mindig jobb az idősebbekénél. – A kutatásaink során azt tapasztaltuk, hogy a levelek fejlődésekor a növények kezdetben igyekeznek minél több vasat felhalmozni a zöld színtestekben. Azonban amikor ez nem lehetséges, mert az ellátás korlátozott és más, fejlődésben lévő levelek is igénylik ezt az anyagot, egy ponton megtorpan a vasfelvétel, ettől kezdve az öregedés veszi át a levelek élettani működésében a főszerepet. A levelek öregedése tehát erős összefüggést mutat a vasellátás mértékével – tudtuk meg Solti Ádámtól.

Bár a vas a földkéreg egyik leggyakoribb eleme, sok esetben nem férnek hozzá a növények. A mezőgazdaságban mesterségesen kijuttatott anyagokkal javítható a növények vasellátása. További lehetőség a levelek felületére szórt vegyületek alkalmazása – meglepő módon ugyanis a növények nemcsak a gyökereikkel, hanem a leveleikkel is rengeteg anyagot, így vasvegyületeket is fel tudnak venni. Ahhoz azonban, hogy a növényi hajtások vasháztartását stabilizálni tudjuk, ismernünk kell, hogy milyen folyamatok szabályozzák annak elosztását. A kutatási eredmények hozzájárulnak tehát az úgynevezett levél­trágyázási technikák élettani hátterének megértéséhez, fejlesztéséhez is.