A gyógynövények nemesítése és a fajtahasználat hazánkban

Szerző: Zámboriné Németh Éva

A hazai fajtaelőállító tevékenység helyzete, fajtaválaszték
A gyógynövénynemesítés céljai
A nemesítési módszerek alkalmazása a gyógynövényfajták előállításában
Ellenőrző kérdések

A hazai fajtaelőállító tevékenység helyzete, fajtaválaszték

A gyógynövényekből előállított drogok és egyéb végtermékek standard minőségének biztosításához a rendelkezésre álló növényi háttér (fajok, fajták, intraspecifikus taxonok, populációk, stb.) jelentik a kiindulópontot. Bár a betakarított termés minőségét számos más tényező is befolyásolhatja (agrotechnikai eljárások, termőhely, évjárat, stb.), sőt ezek közül több a vadon termő állományokból gyűjtött növényekre is nagymértékben hat, a genetikai háttér mindenképpen döntő jelentőségű. Csak ismert, meghatározott genetikai tulajdonságokkal rendelkező anyaggal - legyen az fajta, törzs, populáció, stb. - lehetséges a kívánt beltartalmi paraméterek biztosítása, a kívánt hozam, illetve a gazdaságosság elérése, sok esetben bizonyos speciális vagy nagy hatékonyságú technológiák alkalmazása. Ez a felismerés a gyógy- és fűszernövények vonatkozásában az utóbbi évtizedekben egyre nagyobb hangsúlyt kap, ami összefügg a drogok és a végtermékek minőségi követelményeinek szigorodásával, a minőségbiztosítási rendszerek kiépítésével.

2011-ben 25 gyógy- és fűszernövényfaj 53 fajtája szerepelt a Nemzeti Fajtajegyzékben, de tényleges választékról csak a mák és a fehér mustár esetében beszélhetünk, hiszen a többségnek egyetlen regisztrált fajtája van csak.

A hazánkban elismert mákfajták csoportosítása

A ’Magyar’ majoranna fajta leírása

Összehasonlítva ezt a számot szinte bármely kertészeti ágazattal, a választék rendkívül szerénynek mondható, még akkor is, ha emellett található további néhány gyógynövény fajta, amit gyümölcsként (homoktövis - Hippophae rhamnoides) vagy dísznövényként (bazsalikom - Ocimum basilicum, festő mályva - Alcea rosea) regisztráltak. Leíró fajtajegyzéken vagy ajánlati fajtajegyzékeken gyógynövény fajták egyáltalán nem találhatók. Más, gyógynövények termesztésére specializált országban sem lényegesen jobb a helyzet. A gyógynövények szerény fajtaválasztéka több okra vezethető vissza:

• A gyógynövények esetében a szaporítóanyagok után várható bevétel sem a nemesítő, sem a fajtafenntartó számára nem biztosít számottevő jövedelmet, a termesztés relatíve kis felülete miatt.
• A közelmúltig a legtöbb faj esetében nem voltak ismeretesek olyan alternatív termesztéstechnológiák, illetve változatos feldolgozási módok, amelyek valóban eltérő igényű és minőségű genotípusokat igényeltek volna.
• A gyógynövények fajtaválasztéka nem növekedett külföldi fajták behozatalával - mint ahogyan ez más ágazatokban, pl. a zöldségtermesztésben történt - mivel a legtöbb országban még a hazainál is szerényebb, vagy nem is létezik fajtaválaszték.

A rendelkezésre álló fajták nagy része korszerűnek sem tekinthető. Közülük még sokat 40 évnél is régebben, a többséget pedig 5-15 éve nemesítették, így teljesítményük a jelenlegi kívánalmaktól elmarad. Sok esetben ez az oka annak, hogy a termesztésben már régen nem a hivatalos fajta szerepel, hanem különböző introdukált vagy utántermesztett populációk, mert az eredeti fajta szaporítóanyaga nem beszerezhető, vagy az újabb növényanyagok jobban megfelelnek az elvárásoknak.

A fajtaelismerés, a szaporítóanyag forgalmazás tekintetében ma a 2003. évi LII. Törvény (röviden: Vetőmag törvény) rendelkezései az irányadóak. A növényfajták állami elismerésének szabályait a 40/2004.(IV.7.) FVM rendelet tartalmazza. Ezek szerint néhány, nagyüzemben termeszthető faj azonban a szántóföldi növényfajokkal együtt abba a kategóriába tartozik, amelyben csak fajtanévvel ellátott, megfelelő szántóföldi ellenőrzésen is átesett magtételek forgalmazhatók. Ide tartozik a mák, a konyhakömény, a mustárfajok, a sáfrányos szeklice és a len. A szántóföldi növényfajok vetőmag forgalmazásának követelményeit a 48/2004. (IV.21.) FVM rendelet írja elő.

A gyógynövényfajok nagy részénél az árutermesztés során nem kötelező nemesített és államilag elismert fajta szaporítóanyagát használni, illetve a vetőmag fajtamegjelölés nélkül is forgalmazható (pl. majoranna, levendula, máriatövis, stb.). Ezt a fajcsoportot a szakzsargonban ’B’ listás fajoknak is nevezik. Természetesen ebben az esetben is vonatkoznak rájuk az általános szabályok, miszerint a forgalmazáshoz követelmény a vetőmag szabvány szerinti tisztaság, csírázóképesség, amit a NÉBIH a fémzárolási eljárás keretében igazol.

E szabályozás azonban nem jelenti azt, hogy a gyógynövények fajtanemesítésére ezekben az esetekben nincs is szükség. Sok faj esetében mutatkozik igény a speciális, főleg beltartalmi értékmérő tulajdonságokkal rendelkező, vagy célirányosan, bizonyos termesztési-feldolgozási célnak megfelelő fajták iránt. Alapvetően két oldalról jelennek meg az igények. A termesztők oldaláról a nagy droghozam, a stressztűrő képesség, a fenológiailag és morfológiailag egyöntetű állomány, a gépesítésre való alkalmasság, stb. követelménye fogalmazódik meg. A feldolgozók és termék-előállítók viszont rendszerint a megfelelő hatóanyagtartalmat, a stabil minőséget tekintik elsődlegesnek. Ma egyértelműen ez utóbbi határozza meg a gyógynövény nemesítés irányait. Számos – ma még elsősorban külföldi – példa bizonyítja, hogy a tőkeerős gyógyszergyárak vagy akár kisebb feldolgozó üzemek gyártási vertikumának alapja a kívánt, nemesített biológiai alapanyag, ami a minőségbiztosítási folyamatba is beépül. Ezért a nemesítést céljainak megfelelően irányítja és finanszírozza a fajta-előállítást. Megfigyelhető azonban, hogy a gyógyszergyárak jelentős része nem törekszik a nemesített törzsek fajtaként történő regisztrációjára, hiszen zárt körben, saját termelői részére forgalmazza csak a szaporítóanyagot. Különösen értékes anyagok esetében gyakran szabadalmi oltalom bejelentésére kerül sor, ami hatékonyabban védi a nemesítő jogait (pl. anyarozs, mák, muskotályzsálya).

A kertészeten belül a gyógynövényfajok fajtanemesítése tehát sajnos jelentős nehézségekkel küzd. Jellemző itt a széles fajspektrum, a sokféle és taxonómiailag igen eltérő kultúra, a felhasználáshoz igazodóan a sokféle nemesítési cél. Ugyanakkor a gyógynövény drogokat és termékeket az egyéb kertészeti fajokhoz képest viszonylag szűkebb körben és volumenben forgalmazzák, relatíve csekély termőterülettel és ingadozó kereslettel rendelkeznek, ebből adódóan a nemesítésbe befektetett tőke megtérülése bizonytalanabb illetve várhatóan gyengébb. Más gazdasági növényekhez viszonyítva a fajtahasználati díj realizálása a gyakorlatban többnyire nem lehetséges. A legtöbb esetben a megtérülést az is bizonytalanná teszi, hogy a fajták védelme jogilag alig biztosítható, hiszen könnyen utántermeszthetők, az illegális fajtahasználat gyakorlatilag nem kimutatható. További jellegzetesség, hogy e biológiailag aktív anyagokat tartalmazó fajokban a fajta-előállító munka igen széles körű hatóanyag vizsgálatokra kell, hogy épüljön, s ez a költségeket megsokszorozza.

Fajtaelismerő okirat 

Szabadalmi okirat növényfajta tárgyában

A gazdasági nehézségek mellé ismereti hiányok is társulnak, hiszen a gyógynövények jelentős részénél még ma is korlátozott tudásunk az öröklődés, virágzásbiológia, sőt alkalmanként a termesztéstechnológia terén. A frissen introdukált fajokra (pl. Centaurium erythraea, Verbena officinalis, Petasites hybridus, Primula veris, stb.) ez fokozottan jellemző.

Az eredményes fajtaregisztrációt, értékelést és egyben fajtavédelmet az is nehezíti, hogy az UPOV által előírt DUS vizsgálati metodika a gyógynövények közé tartozó fajok többségére máig sincs kidolgozva. Kivételt csak néhány faj jelent (mák, édeskömény, levendula, kamilla, stb.). A kamilla DUS vizsgálati metodika leírása

Az említett gondok miatt a hazai nemesítő műhelyek száma erősen redukálódott. Míg a 60-70-es években vezető helyet foglaltunk el a világban, a gyógytermék fejlesztéssel és a különböző drogféleségek növekedő felhasználásával párhuzamosan ma már egyre több fajtát állítanak elő Nyugat-Európában is. Erősödik az a tendencia, hogy a termeltetés bővülésével saját fajtáikat részesítik előnyben, vagy kizárólagosan ezeket használják. Gyakran éppen Magyarország a külföldi fajták szaporításának színhelye. Ugyanakkor a hazai termesztőnek sajnos gyakran lehetetlen beszereznie megbízható szaporítóanyagot a kereskedelemben.

A gyógynövénynemesítés céljai

A gyógynövények nemesítésének célkitűzései, egyéb kertészeti fajokhoz viszonyítva számos sajátosságot tükröznek. Ezeket az alábbiakban foglalhatjuk össze.

A hozam növelés elsődleges célját nem az összes biomassza, hanem minden esetben a drogként használt növényi szerv produkciójának fokozása jelenti. Ilyen jellegű nemesítés folyik például a macskagyökér (Valeriana officinalis) gyökértömegének növelésére, a gyökérzet formájának optimalizálására. A hajtások tömegének, ezen belül a levél/szár arányának javítása a cél többek között a mentafajok (Mentha spp.), a bazsalikom (Ocimum basilicum) vagy a citromfű (Melissa officinalis) nemesítésében. A virágzatok össztömege, illetve az úgynevezett virágzati horizont arányának növelése a biomasszán belül különösen érdekes az olyan herbadrogot adó fajoknál, mint pl. az orbáncfű (Hypericum perforatum) és az őszi margitvirág (Chrysanthemum parthenium).

A regenerációs képesség növelésével, elsősorban a herbát adó fajoknál, a többszöri betakarítás lehetőségét kívánjuk megteremteni. Ez egyébként az árbevétel növelésének egyik leghatékonyabb eszköze. Szükség van erre pl. a kakukkfűnél (Thymus vulgaris), a majorannánál (Majorana hortensis), stb.

A vegetatív szaporítású fajok esetében a szaporító szervek tömegének fokozása is lehet kiemelt cél. Például a bőséges és magas biológiai értékű sztólófejlesztés a borsosmentánál (Mentha piperita), vagy a jó sarjadzóképesség és szaporítási ráta a tárkonynál (Artemisia dracunculus) egyaránt a megfelelő produkció alapfeltételei.

A borsosmenta sztólói

A beltartalmi sajátosságok megváltoztatásának igénye. Leggyakrabban a hatóanyag szint növelése és/vagy a komponensek arányának megváltoztatása jelenti a nemesítés célját. Így az illóolaj-tartalom növelése tekinthető az egyik fő iránynak az izsóp (Hyssopus officinalis) vagy a levendula (Lavandula spp.) nemesítésében. A flavonoidok szintjének emelése a legfontosabb cél az orbáncfű (Hypericum perforatum) és a máriatövis (Silybum marianum) esetében, ugyanakkor a zsírosolaj-tartalmat kell fokozni az olajtökben (Cucurbita pepo) vagy a ligetszépe (Oenothera erythrosepala) magvaiban. Előfordul, hogy a hatóanyagok komplex csoportja van jelen a drogban, ez lassítja a nemesítés folyamatát. Gyakran a hatóanyagszint mellett a jelenlévő komponensek magasabb aránya is fontos (pl. konyhakömény illóolajában karvon-, a kamillában a kamazulén, a mákban a morfin részaránya, stb.).

Nemesítési cél bizonyos estekben a káros mellékhatású, toxikus komponensek szintjének visszaszorítása vagy minimalizálása is. Különleges példa e tekintetben a mák (Papaver somniferum), ahol a magas alkaloidtartalom az étkezési fajtákban elkerülendő, szemben az ipari fajtákkal. Munkálatok folynak a károsnak tekintett béta-tujon (pl. Salvia officinalis), illetve az erősen toxikus pirrolizidin alkaloidok (pl. Symphytum officinale) felhalmozódási szintjének csökkentésére is. A drogminőség egyre fontosabb paramétere a nehézfém-szennyeződés. Bizonyított, hogy a különböző fajok, de ezen belül az egyes genotípusok is eltérő mértékben képesek akkumulálni ezeket az elemeket, így újabban a nemesítés néha kiterjed e tulajdonság javítására is.

A drogminőséget befolyásoló küllemi tulajdonságok javítása. A drogminőséget számos küllemi, érzékszervi tulajdonság is befolyásolhatja. Nem mellőzhető nemesítési szempont például a szép zöld levélszín a citromfűnél (Melissa officinalis), a nyelves virágok narancsvörös árnyalata a körömvirágnál (Calendula officinalis), a megfelelő fűszeres illat elérése a majoránnánál (Majorana hortensis), stb.

A termesztéstechnológia könnyítését célzó nemesítés. Gyakorlati szempontból lehetnek fontosak azok a tulajdonságok, amelyek a fajtákat a technológiai műveletek elvégzésére teszik alkalmassá. Ezek a tulajdonságok összefügghetnek a növekedési ütemmel és eréllyel, a kompetíciós képességgel (pl. koraiság, gyomelnyomó képesség, gépi betakarításra való alkalmasság, de kapcsolatban állhatnak szaporodásbiológiai sajátosságokkal is (pl. zárt tokfejlődés, pergési hajlam, csírázás, virágzás egyöntetűsége (2.7. ábra), vagy a növények morfológiai tulajdonságaival (pl. magméret, gyökérforma, levélnagyság, stb.).

A szöszös ökörfarkkóró egyéves fajtája a ’vad’ jellegű, kétéves mellett

A gyógynövények esetében is nagy jelentősége van a rezisztencia kialakításának, növelésének. Sajnos e tekintetben alig rendelkezünk számottevő eredménnyel. Példa értékű a mentafajok Verticillium ellenálló képességének kialakítása az USA-ban. Nemesítés folyik jelenleg a konyhakömény (Carum carvi) betegségei és az orbáncfű (Hypericum perforatum) kórokozó gombái ellen. Fontos cél emellett az abiotikus tényezőkkel szembeni stressztolerancia kialakítása. Jó példa erre az áttelelő mákfajták (Papaver somniferum) fajtaspektrumának bővítése hazánkban és a régióban, vagy a sáfrányos szeklice (Carthamus tinctorius) sótűrésének növelése a Közel-Keleten. A savanyú talajt kedvelő árnika (Arnica montana) termesztésbe vonása csak mésztűrő fajtájának (’Arbo’) előállítása után lett valóban sikeres.

A nemesítési módszerek alkalmazása a gyógynövényfajták előállításában

A gyógynövények nemesítésében a leggyakrabban alkalmazott módszer a kiválogatás, idegen szóval: szelekció. Ez lehet egyed-, tömeg-, illetve klónszelekció. Története a múlt évszázad közepéig nyúlik vissza, amikor az indiai angol gyarmatokon a kínafa (Chinchona spp.) magas hatóanyag-tartalmú vonalait egyedszelekcióval állították elő. A szelekciós nemesítés nagy előnye, hogy általában ez a legegyszerűbb, a legolcsóbb. A legtöbb gyógynövény faj esetében azért bizonyult eredményesnek, mert a javítandó populációk többsége változatos génkészlettel, nagy genetikai variabilitással rendelkezik. E módszer kevéssé igényel széleskörű, fajspecifikus genetikai ismereteket. Hátránya, hogy csak a populációkra jellemző változatosság stabilizálására alkalmas.

A kiválogatás hatékonysága - ahogyan ezt a speciális alkaloid tartalmú mákfajták előállítása bizonyítja (Monaco, Kék Gemona) - környezeti nyomással növelhető. Elsősorban a hatóanyagszintre való kiválogatás szempontjából jelent előnyt, ha szabályozott környezeti feltételek között (fitotronban), az adott anyag felhalmozódására kedvezőtlen környezetben is magas szintet produkáló egyedeket visszük tovább. Ebben az esetben ugyanis feltételezhető egy erősen domináns genetikai háttér.

Nemesített máktörzsek tesztelése fitotronban

A keresztezéses nemesítést napjainkban egyre szélesebb körben alkalmazzák, hiszen alkalmas arra, hogy két genotípus kedvező tulajdonságait egyesítse. Ilyen céllal kombinálták pl. a konyhakömény (Carum carvi) egyéves illetve kétéves változatát, vagy a fodormenta (Mentha spicata) különböző kémiai taxonjait. Mind a hagyományos keresztezést, mind az in vitro fúziókat célirányos kiválogatás követi. A fajok közötti (interspecifikus) keresztezés viszonylag ritkább. Hazánkban így állították elő a Kék Duna mákfajtát (P. orientale x P. somniferum). Maga a keresztezéses eljárás mélyebbre ható genetikai ismereteket igényel az adott fajjal kapcsolatban (pl. virágzásbiológiai-, termékenyülési-, kombinálódó képességre-, örökölhetőségre vonatkozó ismeretek, stb.).

A teljesítőképesség ugrásszerű növekedése várható a heterózisnemesítéstől. Ehhez azonban az ismereti háttér mellett számos konkrét, anyagi, biológiai feltétel is szükséges, ami a gyógynövények többségénél még csak elvétve áll rendelkezésre: beltenyésztett vonalak vagy haploidok, hímsteril analógok, költséges fenntartási rendszer. F1 hibrideket éppen ezért még csak ott állítottak elő, ahol a fajta speciális tulajdonságait ipari érdekből erősen védeni szándékoznak (muskotályzsálya- Salvia sclarea, édeskömény- Foeniculum vulgare), vagy ott kívánnak vele eredményeket elérni, ahol - termékenyülési, homogenitási szempontból - az egyszerűbb módszerek nem hoztak eredményt (majoranna, kakukkfű).

Poliploidok létrehozása: Számos nemzetség fajai természetes poliploid sorokat képeznek, ahogyan ezt a cickafark fajok (Achillea spp.), a menták (Mentha spp.) és a macskagyökér (Valeriana spp.) esetében bizonyították. A kromoszómaszám növekedése azonban ritkán jár együtt a drogot adó szerv vagy akkumulálódott anyagok mennyiségének növekedésével. A poliploidia felhasználása a gyógynövények nemesítésben ma még ritka. A gyakorlatban egyelőre csak a kamilla (Matricaria recutita) és a kapor (Anethum graveolens) esetében növelik a fajtaválasztékot értékes tetraploid fajták.

A mutációs nemesítés alkalmazása a gyógynövényeknél nem gyakori és elterjedése a közeljövőben sem nagyon várható. Mivel az eredmény rendkívül véletlenszerű, a fajspecifikus ismeretek pedig hiányosak, alkalmazása csak egy-egy gén megváltoztatása érdekében, vagy olyan esetekben várható, amikor egyéb módszerektől kevéssé remélnek eredményt. Példaként említhető a borsosmenta Verticillium rezisztenciájának vagy anyarozs törzsek speciális alkaloid tartalmának az előállítása. Ilyen módszerrel előállított anyag volt a korábban hazánkban is termesztett determinált növekedésű orvosi csucsor fajtajelölt (Solanum laciniatum) és a napjainkban is elterjedt lengyel nemesítésű Hypericum perforatum ’Topas’ fajta. Mutációs forrásként gamma-besugárzást vagy kémiai mutagéneket alkalmaznak.

Molekuláris genetikai módszerek elterjedése. Az in vitro technikák (szövettenyésztés, regeneráció) kidolgozása a gyógynövények esetében már az 1970-es években megkezdődött. Ma már számos fajnál (Carum carvi, Digitalis lanata, Mentha piperita, Datura stramonium, stb.), rendelkezünk működőképes technológiákkal, költségességük miatt azonban a nemesítésben való felhasználásuk még ma is csak egyedi esetekben ismert. Terjedőben van a molekuláris genetikai (elsősorban RAPD, SSR, AFLP) és izoenzim markerek használata a gyógynövények körében is. Az eredményeket a gyakorlatban felhasználják a nemesítési alapanyagok felkutatásában (pl. hibridekhez), a fajták azonosításában, valamint a drogok tisztaságának, eredetiségének igazolásában. A géntranszformáció alkalmazásának a legtöbb faj esetben gátja még a bioszintetikus enzimrendszer és az azt meghatározó gének hiányos ismerete. Az erre vonatkozó kutatások azonban több külföldi és hazai laborban nagy intenzitással folynak. Sikeres transzformánsok ismertek már pl. a mák, a levendula, a rózsameténg (Catharanthus roseus) és a borsosmenta esetében. A gyakorlatban e fajták bevezetése viszont még világszerte várat magára, amit a GMO szervezetek ellentmondásos megítélése is befolyásol.

Ellenőrző kérdések

Több helyes válasz is lehetséges!

1. Melyik a helyes válasz?
a. a gyógynövények hatóanyagai nagyon sokfélék, ezért nagy fajtaválasztékot látunk a világban.
b. a legtöbb gyógynövény drog gyűjtésból származik, ezért a fajtanemesítés nem nagy jelentőségű.
c. a gyógynövény fajták iránti igény ma már jelentős, de a fajtaválaszték csak egyes fajok esetében megfelelő.
d. a kutatóintézetek most már nem foglalkoznak a gyógynövényekkel, mert azok szaporítóanyagát külföldről hozzuk be.

2. Milyen tényezők hátráltatják Magyarországon a gyógynövény fajtaválaszték szélesedését?
a. nem jutnak a termelők megfelelő információhoz
b. a gyógynövény nemesítés nehezebb, mint más növénycsoportoké
c. a gyógynövények csekély eladható magtételei nem biztosítanak megtérülést
d. gyakran nem elegendőek a genetikai, öröklődéstani élettani ismeretek

3. Milyen igényeik vannak a termelőknek a gyógynövényfajták irányába?
a. Megfelelő hatóanyagtartalom
b. Magas hozamok
c. Baktérium ellenállóképesség
d. Egyöntetű érés
e. Évelő, áttelelő anyagok előállítása

4. Milyen irányban szeretnék az új fajták beltartalmi értékeit módosítani a nemesítéssel?
a. Növelni az illóolajtartalmat
b. Csökkenteni a mikrobiális szennyezettséget
c. Csökkenteni a viaszréteg vastagságát a magvakon
d. Pirrolizidin alkaloid mentes anyagokat előállítani

5. Vannak-e rezisztens vagy toleráns gyógynövény fajták? Igen, például:
a. lisztharmat ellenálló mák
b. fagytoleráns mák
c. rozsdaellenálló borsosmenta
d. verticillium ellenálló borsosmenta

6. Melyek a leggyakrabban alkalmazott nemesítési módszerek a gyógynövényfajták előállításában?
a. Szelekció
b. Keresztezés
c. Heterózisnemesítés
d. Mutációs nemesítés
e. GMO előállítás

Megoldások