Doktori képzés

HABERLANDT GOTTLIEB NÖVÉNYTUDOMÁNYI PROGRAM

A program vezetője: Prof. Dr. Ördög Vince DSc, egyetemi tanár

A program egyik fő célja a növény-talaj rendszerek hasznos és káros mikroszervezeteinek a megismerése és felhasználása vagy szabályozása a termesztett növények in vitro vagy in vivo ideális növekedésének és fejlődésének biztosítására. A program keretében tanulmányozzuk:

• a növény-talaj rendszerben előforduló, vagy mesterségesen kijuttatott mikroszervezeteknek a talaj termékenységére, valamint a növények növekedésére és fejlődésére gyakorolt hatását; 
• hormontermelő mikroszervezetek alkalmazhatóságát rekalcitráns növények mikroszaporításában; 
• növénykórokozók és kártevők előfordulását és az ellenük való (mikro) biológiai védekezés lehetőségét; 
• a gyomnövények és az átlagostól eltérő minőségű talajfoltok felismerésének a javítására, valamint a talaj- és növénykezelésekre szolgáló anyagok kijuttatási pontosságának a növelésére alkalmas műszaki megoldásokat. Kutatási körünkbe tartozik a megújuló energiatermelés, különös tekintettel a mikroalgákkal történő bioüzemanyag termelésre.

Mosonmagyaróváron létrehoztuk Európa 13. legnagyobb, talajalgákat tekintve pedig a 3. legnagyobb mikroalga gyűjteményét (Mosonmagyaróvár Algal Culture Collection = MACC). Az elmúlt évtizedekben nemzetközi, az utóbbi évtizedben pedig hazai együttműködés keretében is vizsgáltuk/vizsgáljuk a mezőgazdasági hasznosíthatóság érdekében a mikroalgák:

• növényi hormon termelését;
• növénypatogén gombák elleni hatásosságát;
• illékony szerves vegyületeit és
• biohajtóanyag termelésre felhasználható lipid termelését.

Megállapítottuk, hogy a mikroalgák képesek növényi hormonok termelésére, ezért a tengeri algakivonatokhoz hasonlóan biostimuláns hatásúak a termesztett növényekre. Biotesztekkel vizsgáltuk, hogy a mikroalgák 1-2%-a fungicid hatást mutat legalább egy növénypatogén gombával szemben, aminek igazolására EU-támogatású projektekben szabadföldi kísérleteket is végzünk. Megállapítottuk, hogy a cianobaktériumok illékony szerves vegyületei rovar repellens hatásúak, amit egy EU-FP7 projektben káposzta gyökérlégy ellen bizonyítottunk. Igazoltuk, hogy a környezeti feltételek változtatásával a mikroalgák lipid tartalma 10%-ról akár 50%-ra is növelhető. A mikroalgák gyakorlati alkalmazása ma még gyermekcipőben jár, nem úgy, mint más heterotróf mikroszervezeteké, amelyek hozzájárulnak a talajban lévő növényi tápanyagok hozzáférhetőségének a növeléséhez és a szerves anyagok lebontásához. A talaj mikrobiológia, rhizobiológia eredményeit a programban a kutatási témák kiválasztásánál fokozottan figyelembe vesszük az autotróf és heterotróf mikroszervezetek kombinációjából adódó előnyök kihasználására.

AJÁNLOTT PHD KUTATÁSI TÉMÁK

Mikroalgák alkalmazása termesztett növények növekedésének és fejlődésének a befolyásolására

Rizsföldek algalizálása, vagyis talajának nitrogénkötő cianobaktériumokkal történő oltása 1951-ben kezdődött Japánban, de már évtizedek óta használnak tengeri algakivonatokat is a szántóföldi növények kezelésére. Az utóbbi időben bebizonyosodott, hogy a kezelések kedvező hatása elsősorban az algák növényi hormon termelésére vezethetők vissza. Kísérleti eredmények igazolják, hogy a mikroalgák többsége, ha nem az összes képes legalább néhány olyan növényi hormon termelésére, amelyek a magasabbrendű növényekben is előfordulnak. Semmi okunk nincs tehát annak feltételezésére, hogy az igazoltan növényi hormontermelő mikroalgák ne lennének alkalmasak termesztett növényeink kezelésére, és ezzel növekedésük és fejlődésük, vagyis termésük mennyiségének és minőségének a befolyásolására. A mikroalgák előnye a korlátozott számban használt tengeri algakészítményekkel szemben az, hogy nem csupán hormon termelésre képesek, hanem egyesek növényvédő hatást is mutatnak bizonyos növénybetegségekkel szemben.

Célkitűzés: növényi hormonhatást és növénybetegségekkel szembeni antimikrobiális hatást mutató mikroalgák kutatása, illetve már rendelkezésre álló ilyen tulajdonságú törzsek hatásának a vizsgálata gazdaságilag jelentős termesztett növénykultúrákra, különös tekintettel a nagy lombozatú növényekre, valamint mindazokra, amelyek kezelésére a tengeri algakivonatok hatásosnak bizonyultak.

Mikroalgák zsírsavtermelésének kutatása hagyományos és molekuláris biológiai módszerekkel

A magas lipid tartalmú algák kutatása és tömegtermesztése a második világháború idején kezdődött Németországban harci járművek üzemanyag ellátására. Napjainkban a magas lipid tartalmú és lipid termelésű mikroalgák ugyancsak részint megújuló energiaforrásként, részint a levegő széndioxidtartalmának a csökkentése miatt kerültek a figyelem középpontjába. Lipid tartalmuk könnyen elérheti a 25-30%-ot, de egyes fajoknál 60-70% is lehet. A mikroalgákkal hektáronként 20-50-szer több biodízel alapanyag termelhető, mint egy hektár repcével. Az USÁ-ban végzett számítások szerint a biodízel előállítás egyetlen reális lehetősége a mikroalgák tömegtermesztése. A mikroalgák a magasabbrendű növényekkel ellentétben képesek a húsznál hosszabb szénatomszámú és a háromnál nagyobb telítetlenségű zsírsavak termelésére. Ezek közül a többszörösen telítetlen zsírsavak (PUFA) közül az eikoza-pentaénsav (EPA) és a dokoza-hexaénsav (DHA) a legjelentősebb az emberi és az állati egészségvédelem szempontjából. Az emberiség egyetlen forrását a PUFA tekintetében a mikroalgák, illetve az azokat fogyasztó vízi szervezetek jelentik.

Célkitűzés: megújuló energiaforrásként használható magas lipid tartalmú és lipid termelésű, valamint az emberi és állati egészség védelmére és betegségmegelőzésre alkalmas, magas telítetlen zsírsav termelésű (PUFA) mikroalgák kutatása hagyományos és molekuláris biológiai módszerekkel.

Mikroalgák alkalmazása a növényi szövettenyésztésben, mikroszaporításban

A növényi biotechnológia gyakorlati alkalmazásának egyik alapvető módszere az in vitro szövettenyészetekből történő növény regeneránsok felhasználása. A tápközeg kémiai összetétele és a tenyésztés fizikai paraméterei befolyásolják az explantumok genotípus és fenotípus potenciáljának a kifejeződését. A növényi növekedés szabályozó anyagok (PGR) központi szerepet játszanak az organogenezis szabályozásában. A szintetikus növényi hormonok alkalmazása mellett természetes eredetű, például algákból származó növekedés szabályozókkal esetenként fokozható a nehezen szövettenyészthető fajok organogenezise.
A modern növényszaporítás egyik leghatásosabb eszköze jelenleg a növényi mikroszaporítás, vagyis egy kiválasztott, elit genotípus felszaporítása in vitro szövettenyészetekben. Az előállított növények számát és minőségét jelentősen befolyásolja, sokszor kedvezőtlenül, az alkalmazott in vitro technika. Leggyakrabban az ún. vitrifikáció jelenségével találkozunk, amely a mikroszaporított növények akklimatizációját nehezíti. Az ilyen növények gyorsan kiszáradnak, a kórokozók/kártevők ellen kevésbé tudnak védekezni. A veszteség csökkentésének egyik módja lehet az akklimatizációs fázisban a mikroalga és cianobaktérium törzsek által intracellulárisan termelt szerves kiegészítők alkalmazása (mind az in vitro szaporítási szakaszban, mind az ex vitro adaptációs periódusban), amelyekkel a regenerált növények túlélési értékét fokozni tudjuk.

Célkitűzés: mikroalgák és cianobaktériumok alkalmazhatóságának a vizsgálata gazdasági vagy egyéb jelentősége miatt fontos növények mikroszaporításában, a dísznövények közül pl. az orchideáknál, a gyógynövényeknél pl. kasvirágnál, a szántóföldi növények közül pl. a burgonyánál, a kertészeti növények közül pl. a bogyósgyümölcsűeknél.

DOKTORI (PHD) KÉPZÉS TANTÁRGYAK

* A Doktori Program összes hallgatójának kötelező
** 30 kontakt óra = 1 kreditpont, 120 egyéni óra = 4 kreditpont
*** A „Növényvédelem” c. tantárgyon belül témának megfelelően választható:
a) Növénykórtan, b) Növényvédelmi állattan, c) Gyomszabályozás