Napjainkban hatalmas szemléleti átalakulás megy végbe az élettudományokban. Egyszerre történik az egész fragmentálása, a molekuláris szintre történő redukálás folyamata és az integrált megközelítés realizálása, amely egyesíti a molekuláris és a szervezeti szintű diszciplínákat (Kafatos – Eisner, 2004).

Az új szemléletmód nagyszerű távlatokat jelent számos alkalmazott kutatási területen, mivel az új szemlélet révén a növényi funkciók molekuláris szintű megismerésének eredményei felhasználhatók a gyakorlatban. Fontos szerepe van e folyamatban korunk új tudományának, a genomikának, amely jelentős fejlődést idézett elő, többek között, az orvostudományokban, a gyógyszeriparban és egyre inkább az agrártudományokban is. Így a növénynemesítés ötezer éves történelmében nem történt olyan hatalmas módszertani változás, mint az elmúlt húsz év során, amikor létrejött a molekuláris növénynemesítés, és azon belül is a növényi géntechnológia. A viszonylag rövid időszak alatt elért eredmények révén az ezredfordulón már minden harmadik hektár szója, minden hetedik hektár gyapot, minden kilencedik hektár repce, valamint közel hasonló arányban a kukorica genetikailag módosított növény volt, ami termesztésbe került a világon (James, 2000). E növények elterjedése tovább tartott az elmúlt években is, megközelítvén a százmillió hektáros éves területet világszerte.

A zöld biotechnológia méltó folytatása annak a zöld forradalomnak, ami a múlt század második felében a növényi produktivitás mennyiségi növelésével, és a korszerű gazdálkodással visszaszorította az éhezést. A dinamikus népességnövekedés társadalmi és gazdasági kényszere következtében kialakult egy kompromisszum az élelmiszertermelés fejlesztése és a természeti környezet egyensúlyának fenntartása között. Különösen nagy társadalmi hatása volt a zöld forradalomnak a fejlődő világban, ahol megnőtt a humán táplálkozásban a kalóriafelvétel, és az élelmiszerárak jelentősen csökkentek (Everson – Gollin, 2003). Ma már magától értetődőnek vesszük, hogy ötven évvel ezelőtt az emberiség fele alultáplált volt, és napjainkban ez az arány 13-15 %-ra csökkent, miközben a Föld lakossága két és félszeresére nőtt. Még inkább szembetűnő változás, hogy a sokszor nosztalgiával emlegetett hagyományos mezőgazdasági termeléssel a jelenlegi népességet csak háromszor nagyobb földterületen lehetne élelemmel ellátni világszerte, mint napjaink technológiáját alkalmazva (Borlaug – Dowswell, 2003). Magyarországon még nagyobb e különbség: a lakossági ellátásra termelt búza a mai korszerű technológiával 300–400 ezer hektáron megterem. Amennyiben az ötvenes évek fajtáihoz, termesztési módszereihez térnénk vissza az akkor mért 0,8 t/ha átlagterméssel, úgy közel 2 millió hektárra volna szükség. Ez azt jelentené, hogy jelentősen növelni kellene a mezőgazdaságilag művelt területet, lemondhatnánk a környezetileg érzékeny marginális földterületek ökológiai egyensúlyának megóvásáról, az erdősítésről, a vadon élő állatok természetes életterének biztosításáról stb., vagy szembe kellene nézni az évenként ingadozó termésátlagok okozta bizonytalan hazai élelmiszerellátással.

A zöld forradalom során elért eredmények ellenére a XX. század végére érzékelhetővé váltak az elmúlt fél évszázadban bevezetett korszerű technológiák korlátai a fejlett világ mezőgazdaságában, és felmerült az igény egy újabb innovációs korszakra. A felhasznált műtrágya és növényvédő szerek mennyisége ugyanis nem növelhető tovább a talajok és az altalajvíz környezeti károsításának veszélye nélkül. Még ennél is nagyobb problémát jelent az emberiség számára a mezőgazdasági termelésben kijuttatható víz mennyisége. A lakosság dinamikus növekedésével és az ipar robbanásszerű fejlődésével az agrártermelés a harmadik helyre szorult vissza az egyre jobban fogyatkozó édesvízkészletek hasznosítási sorrendjében, amit még tovább súlyosbít a globális klímaváltozásból eredő kiszámíthatatlan csapadékeloszlás is.

Egyértelművé vált napjainkra, hogy a zöld forradalom betöltötte a szerepét, időben és régiónként eltérő módon, de jelentősen hozzájárult a növényi produktivitás növeléséhez. Ez a trend a kilencvenes években a Föld több régiójában lelassult (1. táblázat) a korábbi négy évtizedhez képest (Brown, 1998). A jövőbeni célokat csak a hagyományos módszerekkel, az eddig használt technológiákkal nem lehet megvalósítani, hanem új módszerek alkalmazására van szükség. Ezek közül a molekuláris biológiában elért eredmények nemesítési felhasználása az egyik nagy lehetőség az új kihívásokkal szemben.

A változások az egész élelmiszertermelésre kihatnak, és előtérbe helyezik a fenntartható fejlődést biztosító feltételek, a termelés biztonságát fokozó tényezők javítását. A növényi termés stabilizálása a klasszikus növénynemesítők régi vágya. Kétirányú folyamat zajlott le az elmúlt században ennek érdekében a modern fajták nemesítésével: egyrészt a populáción belüli heterogenitás csökkenésével, a modern homogén populációjú fajták előállításával génerózió játszódott le, másrészt a nemesítési ciklusok során az adaptációt biztosító allélok akkumulációja ment végbe. Ezáltal jelentősen sikerült növelni a növények alkalmazkodóképességét, a biotikus és az abiotikus stressrezisztenciát. A helyi tájfajták egy kisebb körzethez kötődő speciális alkalmazkodóképessége helyett kialakultak a széles alkalmazkodóképességű, nagyobb régiókban termeszthető, nappalhossz-inszenzitív modern növényfajták. Szinte versenyfutáshoz hasonlítható a növénynemesítők erőfeszítése annak érdekében, hogy a nagyobb produktivitással egy időben minél jobb adaptációs képességű genotípusokat hozzanak létre.

A növénynemesítő jövőbeni célkitűzéseit csak akkor válthatja valóra, ha a tudásalapú mezőgazdasági termelésre alkalmas genotípusokat hoz létre. Ez azt jelenti többek között, hogy ott, ahol eddig elsősorban a kémiai anyagok mennyiségi növelésével fokozták a termelést, és értek el nagyobb stabilitást, a jövőben molekuláris genetikai és nemesítési módszerek felhasználásával létrehozott növényfajtákkal helyettesítenék a környezetre és az emberi egészségre potenciális veszélyt jelentő technológiákat. Mindezek a feladatok új kihívást jelentenek a növénynemesítésnek, amit nagy valószínűséggel már a hagyományos és molekuláris nemesítés módszereivel, az integrált növénynemesítéssel lehet megoldani. A főbb célok közé tartozik:

• a genetikai diverzitás megőrzése és lehetőség szerint a szélesítése,

• a növényi produktivitás fenntartható növelése a termésbiztonság egyidejű javításával. Ide tartozik például a peszticidterhelés csökkentése, herbicid-, gomba- és rovarrezisztens genotípusok nemesítése, a termésstabilitás javítása hideg-, aszály- és sótűrő genotípusok nemesítésével,

• a mezőgazdaságilag művelt terület csökkentése az ökológiailag érzékeny régiókban a természetes környezet megóvása érdekében,

• egészséges táplálkozást elősegítő élelmiszer előállítása: például vitamintartalom növelése, a növényi tápanyagtranszport javítása, esszenciális aminosavak termeltetése, a bioaktív komponensek növelése,

• bioenergetikai célra hatékonyan felhasználható genetikailag módosított növények előállítása,

• az életminőség javítása: például gyógyászatban felhasználható makromolekulák termelése az ún. „biofarming” eljárással.

A molekuláris növénynemesítés célja olyan DNS-szintű változások előidézése, melyek közvetlen és tudatos genomi szintű beavatkozással javítják a növény agronómiai teljesítményét, beltartalmi jellemzőit, vagy új, korábban nem létező tulajdonság kifejlesztését teszik lehetővé. Alkalmazásával a fenotípusosan vizsgálható tulajdonságokat nem fedik el vagy befolyásolják a környezeti tényezők, ami állandó problémát okoz a klasszikus növénynemesítőknek. Ezáltal a molekuláris nemesítés lényegesen hatékonyabb lehet a növény- és populációszinten történő hagyományos szelekcióhoz képest, sőt klasszikus nemesítési módszerekkel meg nem valósítható genetikai megváltozásokat lehet előidézni. A növénynemesítés eszköztára jelentősen gazdagodott, például a nagy hatékonyságú ún. high-throughput genomelemző technológiákkal, melyekkel a kutatók növényi génbankok és nemesítési anyagok vizsgálatát képesek elvégezni a DNS-polimorfizmus meghatározására. A genotipizálás hatékonyságát növeli a gének expreszsziójának szisztematikus vizsgálatát lehetővé tevő microarray technológia. Meghatározhatók és nyomon követhetők lesznek az egyes folyamatokban részt vevő gének. A növényi genom mélyebb megértése részletesebb bepillantást enged meg a biokémiai folyamatokba, a fehérjék és metabolitjaik rendszerébe, azok kölcsönhatásainak megértésébe.

A molekuláris nemesítés egyik széleskörűen elterjedt módszere – amit az organikus növénynemesítők is alkalmaznak – a molekuláris markerszelekció. Markerrendszerek alkalmazása nem újdonság a növénynemesítési kutatásokban, hiszen például morfológiai, citogenetikai, biokémiai markerek használata már korábban is hasznos eszköz volt a növénynemesítők számára. Minőségi változást jelentett, hogy a DNS-fragmensek elektroforézis alapon történő szeparálásával (például: RFLP, RAPD, AFLP) lehetővé vált a genomanalízis növénynemesítési kísérletekben történő felhasználása. Ugyanakkor kiderült, hogy e technikák munka- és időigényesek, költségesek voltak nagyszámú nemesítési anyag tesztelésére. Újabb előrelépést jelent az ún. single nucleotid polimorphism (SNP) felhasználása, amely alapvetően két genotípus DNS-szekvenciájában kimutatható variációt adja meg. Ez a technológia nagyobb hatékonysággal használható a molekuláris markerszelekcióban, mivel például a kukorica genomjában potenciálisan 62 millió SNP mutatható ki (Edwards – Mogg, 2001), tehát egy genomban igen nagy gyakorisággal fordul elő. Lényeges előnye, hogy automatizált rendszer kiépítésével nagyszámú genotípus és lókusz vizsgálatát lehet rövid idő alatt hatékonyan elvégezni.

A növénynemesítés korszerű molekuláris eszköztárában, a gének működésének szabályozásában nagyszerű gyakorlati előnyöket adó lehetőség a géncsendesítés, vagy ún. RNS silencing, a különböző RNS-ek által szabályozott génexpressziós rendszerek kutatása, ami az egész élővilágban, így a növényekben is fontos szerepet tölthet be. A molekuláris növénynemesítők a mezőgazdaságban hasznosított növények agronómiailag fontos tulajdonságainak kifejlődését, biotikus és abiotikus stresszekkel szembeni ellenállóságát lesznek képesek szabályozni azáltal, hogy a végrehajtó enzimkomplexek szekvenciaspecifikusan felismerik a mRNS-eket, és azok működését szabályozzák. Ez a szabályozás történhet a növényi szervezet egy adott helyén, a növényi egyedfejlődés egy adott időbeli szakaszában.

A genetikai diverzitás növeléséhez járulhat hozzá az ún. TILLING (Targeted Induced Local Lesions in Genoms) -technika, amely nagyszámú növényi genotípus DNS-polimorfizmusában fellelhető különbségeket vizsgálja. Az így fellelhető DNS-szekvenciakülönbségek alapján szelektálni lehet mutáns jelölt géneket, melyek potenciálisan felhasználhatók új genotípusok nemesítése során genetikai transzformációval.

A molekuláris nemesítés egyik, a társadalom előtt is leginkább ismert új „eszköze” a növényi géntechnológia. A géntechnológia az új növényfajta létrehozásának egy fontos szakaszát jelenti a teljes nemesítési ciklus során. Növénynemesítési szempontból a transzgénikus fajta előállításának legfontosabb lépései:

• a donor genomból egy gén vagy génszakasz izolálása transzformáció céljára;

• transzformációra felhasználható, hagyományos nemesítéssel létrehozott homozigóta növény vagy célgenom nemesítése;

• transzformációs protokoll megfelelő promoter felhasználásával transzformált növény előállítására;

• a transzformált növényből kereskedelmi célra alkalmas transzgénikus fajta létrehozása.

A transzformált növény előállítása nem azonos a transzgénikus növényfajtával. Éppen ezért van szükség a hagyományos és a molekuláris növénynemesítés integrálására, mert a molekuláris nemesítési fázis megkezdése előtt hagyományos nemesítéssel agronómiailag értékes homozigóta genotípust kell létrehozni, amit egy gén vagy genomszakasz géntechnológiai eljárással történő transzformálásával lehet módosítani. A hagyományos nemesítéssel szelektált genotípus transzformációja után szintén hagyományos nemesítési módszerekkel szelektáljuk a transzgénikus növényfajtát, amely akkor felel meg a kereskedelmi célra felhasználható transzgénikus fajtának, ha

• stabil genommal rendelkezik, azaz stabilan öröklődik, a későbbi generációkban nem változik, így megfelel a Nemzetközi Fajtajogvédelmi Szervezet (UPOV) által létrehozott ún. DUS követelményeknek,

• a transzgénikus fajta termesztése élelmiszer-egészségügyi vagy takarmányozási kockázatokat nem okoz,

• virágzásbiológiai tulajdonságai stabilak, vetőmagja biztonságosan és gazdaságosan előállítható,

• a termesztési régióban környezeti kockázatok nélkül biztonságosan termeszthető,

• transzgén beépítése a donorfajtához képest olyan gazdasági előnyt biztosít, ami kereskedelmi értékkel is bír a termesztőnek vagy az élelmiszerláncban résztvevőknek.

A transzformációs technológia hatékonysága számos tényezőtől függ. A molekuláris nemesítési laboratóriumokban különböző kutatási célokra nagyszámú transzformált növényt hoznak létre, de végül agronómiai és kereskedelmi értékkel rendelkező növény ennél nagyságrendileg kevesebb lesz. Így a transzgénikus növények nem lesznek automatikusan gyakorlatban felhasználható fajták. A növénynemesítők akkor tudják hatékonyan alkalmazni a transzformációs technológiát, amennyiben az rutinszerűen használható. Ezért növénynemesítési célra feltétlenül szükséges a genotípustól nagymértékben független transzformációs rendszer. Jelenleg még lényeges különbségek vannak ilyen vonatkozásban a különböző növényfajok között. A kultúrnövények közül talán a dohány és a rizs transzformálható a legkönnyebben, így e fajokat a növénygenetikusok modellnövényként is gyakran használják a lúdfű mellett (Arabidopsis thaliana). Ezeket követte a szója (McCabe et al., 1988), kukorica (Fromm et al., 1990, Gordon-Kamm et al., 1990), búza (Vasil et al., 1992), árpa (Wan – Lemaoux., 1994) stb. sikeres transzformációja. Amíg a rizs transzformálása döntően rutinszerűen történik, addig a durumbúza még napjainkban is nehezen transzformálható nemesítési célra.

A génbevitel technológiája akkor optimális, ha stabil transzformáció valósítható meg, ami a transzformált genotípus többi tulajdonságát nem befolyásolja. Például a gabonaféléknél jelenleg alapvetően két génbeviteli rendszer használatos:

• Direkt úton történő génbeviteli technikák (sejt- vagy szöveti elektroporáció, mikroinjektálás, biolisztikus eljárással történő génbevitel stb.). Ezek közül a biolisztikus módszer terjedt el leginkább.

• Agrobacterium tumefaciens közbeiktatásával történő transzformáció, amely eleinte elsősorban a kétszikű növényfajoknál, majd az elmúlt években az egyszikűeknél is rutineszközzé vált növénynemesítési felhasználásra.

A tudatosan megtervezett molekuláris növénynemesítés egyik feltétele a transzgén sikeres beépülése a kívánt növényi genomba. Ugyanakkor erre jelenleg véletlenszerűen lehet számítani a véletlenszerű eloszlású integrációs helyek miatt. Feltételezhető, hogy a recipiens genomikus DNS abban az esetben integrálódik az idegen DNS-sel, amikor részleges rövid homológiák fordulnak elő. Mindenképpen egy helyreállító folyamat zajlik le az idegen és a genomikus DNS kapcsolódási helyén.

A génbeviteli protokoll egyik kritikus szakasza olyan szelekciós marker használata, amely a leghatékonyabban segíti elő a bevitt DNS integrációjának kimutatását. Jelentős fejlődés zajlott le e területen rövid idő alatt. A bakteriális antibiotikum, valamint a herbicid rezisztenciagének széleskörű használata után számos más megoldás került kidolgozásra. Ide sorolható a pozitív markerszelekciós rendszer alkalmazása, ahol a foszfomannóz izomeráz gén a mannóz-6-foszfátot átalakítja egy nem toxikus metabolittá, vagy a vizuális markergének alkalmazása, mint például a nem destruktív zöld fluoreszkáló protein (GFP) vagy a luciferáz enzim stb.

A nemesítés számára értékes transzformációt jelentősen befolyásolja az alkalmazott promoter. Különösen érvényes ez az egyszikű növényekre, ahová a gabonafélék is tartoznak, mivel egyes promoterek hatása az egyszikűekben kevésbé erős, mint a kétszikűekben. A promoter meghatározó lehet a bevitt gén stabil expressziójára, a célként kitűzött agronómiai tulajdonság minél nagyobb kifejeződésére. A promoter megválasztását befolyásolhatja többek között, hogy konstitutív, szelektív vagy induktív promotert célszerű-e felhasználni. Mind a három típusú promoternek megvan a maga helyén a jelentősége, de ugyanakkor figyelembe kell venni a promoter típus megválasztásakor a megtermelt növényi részek feldolgozóipari felhasználásából adódó potenciális veszélyeket is. A genetikailag módosított növények nemesítésén belül éppen ezért nagy fontosságú a promoter kutatás.

A transzformált növény felneveléséhez használt szövettenyésztési módszerek fejlesztése már a transzformációs kutatások megkezdése előtt jelentős múltra tekintett vissza. A transzformált növény hatékony regenerációs rendszerének megválasztása növényfajonként eltérő lehet. A regenerált transzgénikus növény még nem felel meg a növényfajtáktól elvárt követelményeknek. A genetikailag módosított növény tesztelése során nemcsak a transzgén stabilitásáról lehet meggyőződni, hanem az esetleg fellépő mutációt és ún. gene silencing jelenséget is ki lehet szűrni, ami a transzgénikus fajta gyakorlati felhasználását megakadályozhatná. Ami a mutáció okozta kedvezőtlen hatásokat illeti, a transzformáció következtében esetleg kialakuló negatív fejlődési vagy agronómiai tulajdonságok helyreállíthatók az eredeti fajta genotípusával történő visszakeresztezéssel (BC), úgy, hogy a transzgén stabilan expresszálódjon a BC generációkban.

A transzgénikus fajta létrehozása előtt meg kell győződni a genetikailag módosított törzsek vagy vonalak agronómiai teljesítményéről, összehasonlítva az eredeti nem transzformált fajtával, eltérő agroökológiai körülmények között az alkalmazkodóképességéről, termesztésének környezetbiztonsági kockázatáról, a vetőmag előállításának biztonságáról és gazdaságosságáról, ami a genetikailag módosított fajta termesztésének versenyképességét befolyásolhatja.

A fentiekben leírtak a transzgénikus növényfajták nemesítésének közvetlen módját mutatják be, amikor a növényfajtát transzformációs célgenomként használjuk fel. Ez abban az esetben járható út, amikor a transzformációra felhasznált fajta rutinszerűen transzformálható, és szövettenyésztésben könnyen regenerálható. Genotípus-függőség esetén (mint pl. a közönséges búzánál) a leghatékonyabban transzformálható genotípus felhasználása javasolt, amit aztán fel lehet használni visszakeresztezéses módszerrel a célgén átvitelére az agronómiailag fontos, de kevésbé hatékonyan transzformálható fajtákba.

Egy közös angol-ausztrál-magyar kísérletet állítottunk be a transzformációs technológiából adódó agronómiai és beltartalmi teljesítményváltozás vizsgálatára. Arra kerestünk választ, hogy az eredeti, nem transzformált genotípushoz képest miként módosulnak a transzgénikus búza agronómiai tulajdonságai, főként a technológiai minőség paraméterei (Rakszegi et al., 2005).

A vizsgált transzgénikus B73-6-1 tavaszi búza extra kópiákat tartalmaz az 1Dx5 nagy molekulasúlyú (HMW) glutenin génből. A szántóföldi kísérletben a nem transzformált fajtával összehasonlítva megállapítható, hogy a transzgénikus és az eredeti fajta termőképessége között nem volt kimutatható, szignifikáns különbség annak ellenére, hogy a transzgénikus variáns szignifikánsan kisebb ezerszem tömegű volt. Közismert, hogy a kisebb ezerszem tömeg több okból alakulhat ki, és befolyásolhatja a fehérje-, illetve a sikértartalmat. Az eredmények azt mutatják, hogy a HMW glutenin génnel történt transzformáció hatására jelentősen megváltozott a búza több, technológiai minőséget befolyásoló tulajdonsága (2. táblázat). Így az ezerszem tömeg változásán túl megnőtt a fehérje- és nedvessikér tartalma. A transzgénikus B73-6-1 fajta az extra HMW glutenin alegység hatására nagyobb szemkeménységű és hardness indexű volt, ami pozitívan befolyásolta a farinográfos vízfelvételt is.

A funkcionális tulajdonságok meghatározására alkalmazott mixográf módszer paraméterei közül a tésztakialakulási idő hosszabb lett, míg a többi tulajdonság kedvezőtlenebb volt az eredeti, nem transzformált fajtához képest. Ez a negatív változás a nagyobb fehérjetartalom ellenére annak tudható be, hogy az 1Dx5 alegység túlexpresszáltsága miatt extraerős tészta alakult ki, a diszulfid hidak megnövekedett száma miatt nem jött létre megfelelő sikérváz, felborult a tészta nyújthatóságának és rugalmasságának egyensúlya. A további vizsgálatok során a transzgénikus búzafajta lisztjét gyengébb minőségű búza lisztjével kevertük, ami javította a gyenge lisztminőségű, hagyományos fajta lisztjének kenyérgyártási minőségét.

A szántóföldi kísérlet eredményei arra is választ adtak, hogy egy gén bevitelével a transzformált növény számos tulajdonsága megváltoztatható. Így mindenképpen arra szükséges törekedni a transzformációs szakasz befejezése után, hogy a transzgénikus növény összes agronómiai tulajdonságát megvizsgáljuk a gyakorlati bevezetés megkezdése előtt.

A növénynemesítés céljai között szerepel a különböző mezőgazdasági technológiai rendszerekben felhasználható genotípusok szelekciója. Ezeket alapvetően intenzív, extenzív, illetve organikus technológiáknak nevezzük. Alkalmazásuk egyik fontos kritériuma, hogy a környezet ökológiai egyensúlyának veszélyeztetése nélkül minél nagyobb mennyiségű és jó minőségű élelmiszeralapanyag kerüljön előállításra. Így megkülönböztetünk:

• intenzív, mezőgazdasági termelésre alkalmas területet a környezet károsításának minimális kockázatával;

• ökológiailag érzékeny területet, ahol környezetvédelmi követelmények elsődlegesek a mezőgazdasági termeléssel szemben;

• mezőgazdasági tevékenységre alkalmatlan területeket, ahol nagy a környezeti egyensúly felborulásának kockázata.

A becslések alapján hazánkban az első csoportba a mezőgazdaságilag művelt terület 60-70 %-a sorolható; 20-25 %-ot tesz ki a második, és 10 %-ot a harmadik csoport.

Az első csoportba tartozó területeken a gazdálkodók főként az intenzív jellegű technológiák alkalmazásával végzik a növénytermelést. Ide tartozik az eddig ismert technológiák mellett a fejlett országokban több helyütt bevezetésre került ún. precíziós növénytermelés is. Az intenzív technológiáknál nagy jelentősége lehet a transzgénikus növények felhasználásának. Az ún. low input vagy extenzív technológiának az ökológiailag érzékeny területeken lehet jövője. Itt sem célszerű lemondani a genetikailag módosított növények alkalmazásáról, mivel ezek elsősorban a nagyobb termelési stabilitásuk, jobb stressztűrő képességük miatt lehetnek perspektivikusak. Stresszrezisztens genetikailag módosított növényfajtákkal csökkenthetők a nagy termelési ingadozások főként az elmaradott régiók egyébként is kedvezőtlen gazdasági és társadalmi körülményei között. A növénytermelési technológiák megválasztásakor a környezetvédelmi előírások betartása egyre fontosabb kritériummá válik, amit a genetikailag módosított növények gyakorlati felhasználása során figyelembe kell venni. Ez jelentős felelősséget ró a növénynemesítőkre.

A növénynemesítőnek tudományos meggyőződése mellett figyelembe kell vennie a közvélemény álláspontját a kutatási koncepció kialakításában is. Hiábavalónak tűnnek az elmúlt ötven év nagyszerű eredményei a Föld lakosságának élelmezésében, amikor egyes szélsőséges álláspontok ma is csak a zöld forradalom vélt negatívumait emelik ki, mint például a környezetre potenciálisan káros kemizálást. Különösen érvényes ez a megállapítás a géntechnológiára, mivel az európai régióban tapasztalható a legnagyobb megosztottság a fogyasztói magatartásban. Ebből fakadóan a géntechnológiai módszerek alkalmazásában az európai növénynemesítők viszonylag hátrányba kerültek más régiókkal szemben. Ezt a lemaradást egy 2000-ben készült felmérés szerint (Arundel et al., 2000) az európai nemesítők is próbálják behozni. Így 1999-ben a megkérdezett és választ adó 99 európai nemesítő cég 33 %-a foglalkozott a hagyományos nemesítés mellett géntechnológiai kutatással. Ez az arány szándékuk szerint 2002-re 49 %-ra nőtt. A cégek további 31 %-a alkalmazza kiegészítő jelleggel a marker technológiát és a génszekvenálást az 1999-es 23 %-hoz képest. Összességében elmondható, hogy átlagosan öt európai nemesítő cégből négy valamilyen formában hasznosítja programjában a molekuláris nemesítés módszereit a hagyományos nemesítési módszerek mellett, és minden második célul tűzi ki genetikailag módosított, ún. transzgénikus növényfajták előállítását.

A hátrányos európai helyzet gyökerei igen mélyen találhatók. Ide sorolható, hogy a Föld többi régiójához képest az európai mezőgazdaság kiváló természeti adottságai ellenére viszonylag drága, átpolitizált, túlzottan bürokratikus és a mindent átszövő szubvenciók miatt bizonyos mértékben elkényelmesedett. A GM-szervezetek negatív európai megítélése hátráltatja a technológiai megújulást a mezőgazdaságban. A biztonsági rendszabályok szigorodása következtében a kutatási költségek további növekedésével kell számolni a jövőben, amit már nagyon kevés növénynemesítő tud felvállalni. A növénynemesítés, mint bármely dinamikusan fejlődő tudományterület pedig tovább koncentrálódik a kutatás növekvő tőkeigénye miatt. A nagyobb kutatási költségek a szabadalmi jog kiterjesztését eredményezik. Egyre inkább korlátok közé szorul a növényi génbanki kollekciók szabad felhasználása. Mindezek a genetikai diverzitás beszűkülését idézhetik elő. Ezt még az a tény is alátámasztja, hogy a vetőmagiparban a profitot hozó növények száma csökken, visszaszorul a közepes és kis területen termesztett növények nemesítése. Az említett problémák közvetlenül érintik a magyar növénynemesítést is, ahol komplex kutatási programokra van szükség, ahol együtt dolgoznak a géntechnológiához értő növénynemesítők, valamint a növénynemesítők gondolatvilágát ismerő molekuláris genetikusok.

Egyértelművé vált napjainkra, hogy az agrártermelés hatalmas fejlődésen és ezzel együtt átalakuláson ment át az elmúlt fél évszázadban. Ugyanakkor egy új korszak még csak éppenhogy elkezdődött. A hatékony élelmiszergazdaság előfeltétele, hogyan tud bekapcsolódni az innovatív folyamatokba, képes-e alkalmazkodni szerkezeti struktúrájával, termesztési technológiájával, a fogyasztói igények kielégítésével a korábbi évtizedeknél bonyolultabb kihívásokhoz. Minden bizonnyal nem lesz visszatérési lehetőség a zöld forradalmat megelőző időszakhoz, és az előbbit is meg kell haladni a jövőben. A fejlődést a társadalom igényei fogják kikényszeríteni, ezért fontos szerep juthat a géntechnológiának a növénynemesítés eszköztárában.

Kulcsszavak: molekuláris növénynemesítés; DNS-polimorfizmus; transzformáció; Agrobacterium; nagy molekulasúlyú glutenin; GM-növények

Arundel, Anthony – Hocke, M. – Tait, J. (2000): How Important Is Genetic Engineering To European Seed Firms? Nature Biotechnology. 18, 578.

Borlaug, Norman E. – Dowswell, Christopher R. (2003): Feeding a World of Ten Billion People: A 21^st Century Challange. Tuberosa, Roberto – Phillips, R. L. – Gale, M. (eds.): In the Wake of the Double Helix: From the Green Revolution to the Green Revolution. Proceedings. of the International Congress. Avenue Media, Bologna, 3–23.

Brown Lester R. (1998): Struggling to Raise Crop Productivity. In: Brown, Lester R. – Flavin, Ch. – French, H. et al.,: State of the World 1998. W. W. Norton And Co., New York–London, 79–95.

Calderini, Daniel F. – Slafer, Gustavo A. (1999): Has Yield Stability Changed with Genetic Improvement of Wheat Yield? Euphytica. 107, 1, 51–59.

Edwards, Keith J. – Mogg, Rebecca (2001): Plant Genotyping by Analysis of Single Nucleotide Polymorphism. Henry, Robert James (ed.): Plant Genotyping: The DNA Fingerprinting of Plants. CABI Publishing. 1–14.

Evenson, Robert E. – Gollin, Douglas (2003): Assessing the Impact of the Green Revolution, 1960 to 2000. Science. 300, 758–762.

Fromm, Michael E. – Morrish, F. – Armstrong, C. et al. (1990): Inheritance and Expression of Chimeric Genes in the Progeny of Transgenic Maize Plants. Bio/Technology. 8, 833–839.

Gordon-Kamm, William J. – Spencer, T. M. – Mangano, M. L. et al. (1990): Transformation of Maize Cells and Regenerationof Fertile Transgenic Plants. The Plant Cell. 2, 603–618.

James, Clive (2000): Global Status of Commercialized Transgenic Crops: 2000. ISAAA Briefs No. 21: Preview. ISAAA: Ithaca, NY

Kafatos, Fotis C. – Eisner, Thomas (2004): Unification in the Century of Biology. Science. 303, 1257.

McCabe, Dennis E. – Swain, W. F. – Martinell, B. J. et al. (1988): Stable Transformation of Soybean (Glycine Max) by Particle Acceleration. Bio/Technology. 6, 923–926.

Rakszegi Mariann – Békés F. – Láng L. (2005): Technological Quality of Transgenic Wheat Expressing an Increased Amount of a HMW Subunit of Glutenin. Journal of Cereal Science. 42, 15–23.

Vasil, Vimla – Castillo, A. M. – Fromm, M. E et al. (1992): Herbicid Resistant Fertile Transgenic Wheat Plants Obtained by Microprojectile Bombardment of Regenerable Embriogenic Callus. Bio/Technology 10, 667–674.

Év	Összes gabona	Rizs	Búza	Kukorica	Egyéb gabonák

1950–60	2,0	1,4	1,7	2,6
1960–70	2,5	2,1	2,9	2,4	2,3
1970–80	1,9	1,7	2,1	2,7	0,4
1980–90	2,2	2,4	2,9	1,3	1,7
1990–95	0,7	1,0	0,1	1,7	-0,8

1. táblázat • A világ gabonatermelésének százalékos évenkénti változása a vizsgált évtizedekben (Brown, 1998)

2. táblázat • A szemtermés és a minőségi paraméterek változása az eredeti L88-6 és a transzgénikus variáns B73-6-1 búza genotípusokban

Tulajdonság	L88-6	B73-6-1

Szemtermés (kg/parcella)	0,94	0,96
1000 szemtömeg (g)	34,19	30,55
Hektoliter tömeg (kg)	78,58	77,58
Hardness index	14,43	35,14
Farinográf vízfelvétel (ml)	50,35	51,00
Farinográf érték	88,00	13,60
Liszt fehérjetartalom (%)	11,95	12,60
Nedvessikér-tartalom (%)	28,25	28,75

Magyar Tudomány, 2007/04 418. o.

Géntechnológia és gazdasági növényeink