Fungicid-rezisztencia: a kémiai védelem kritikus pontja Milyen okokra vezethető vissza és hogyan kezeljük a kialakulás kockázatát?

A fungicid-rezisztencia jelentősége

Egy ilyen tényező lehet a fungicid-rezisztencia kialakulása. A fungicid-rezisztencia értelmezése első hallásra megtévesztő lehet. Valójában nem a gombaölő szer ellenállóságát, hanem a növénybetegséget okozó gombák rezisztenciáját vagy toleranciáját jelenti bizonyos hatóanyagokkal szemben. A gyakorlatban ez úgy jelentkezik, hogy csökken, vagy akár meg is szűnik a fungicid hatékonysága adott kórokozó ellen, még abban az esetben is, ha megfelelő időben, eszközzel és módon juttatják ki. Nehézséget okoz még az is, hogy a fungicid-rezisztencia kialakulásának folyamata egy bizonyos ideig rejtve maradhat a szemünk elől.

Általánosságban, a rezisztencia az élő szervezetek, így a kártevők, gyomnövények vagy kórokozók természetes válasza túlélésük érdekében valamely szelekciós nyomásra (pl. védekezésre), amely öröklődik, azaz az utódnemzedékekben stabilan jelentkezik. A fungicid-rezisztencia a gomba stabil és örökletes megváltozása egy adott fungicid hatóanyaggal szemben, amelynek során a kórokozó érzékenysége csökken vagy akár meg is szűnhet az adott hatóanyagra. A továbbiakban a teljesség igénye nélkül néhány, a fungicid-rezisztenciával kapcsolatos gyakorlati jelentőségű kérdéssel foglalkozunk és ezekre adunk röviden válaszokat, magyarázatot:

• Hogyan alakul ki a fungicid-rezisztencia és milyen típusai vannak?
• Melyek azok a fungicidek, ill. hatóanyagok, amelyekkel szemben gyorsan kialakul a rezisztencia?
• Visszaállítható-e a fungiciddel szembeni érzékenység, amennyiben már kialakult ellene a rezisztencia?
• Melyek azok a növénybetegségek és kórokozóik, amelyek viszonylag könnyen alkalmazkodnak az ellenük használt fungicidekhez?
• Mit kell tennie egy gazdálkodónak a fungicid-rezisztencia elterjedése ellen?
  

A fungicid-rezisztencia kialakulásának folyamata

A szisztemikus (felszívódó) fungicidek úgy fejtik ki a hatásukat, hogy behatolnak a kórokozók sejtjeibe és ott kapcsolatba lépnek olyan célfehérjékkel (pl. enzimekkel), amelyek alapvető élettani feladatokat látnak el. A hatóanyag tehát hozzákapcsolódik a kórokozó egyik enzimjéhez és befolyásolja annak működését, blokkolva a különböző életfolyamatokat. Az azolvegyületek például gátolják bizonyos kórokozók membránjának, vagyis a gombasejtfal fontos alkotójának a szintézisét, míg a közismert strobilurinok a gombasejt energiatermelő folyamataiba avatkoznak be.

A kórokozók, hasonlóan a többi élőlényhez, képesek megváltoztatni a genetikai anyagukat akár mutációval, akár az ivaros szaporodásuk folyamán, az ún. ivaros rekombináció útján. Bizonyos kórokozóknál gyakoribbak (pl. Botrytis cinerea), másoknál kevésbé gyakoriak ezek a mutációk. A mutáció megváltozott szerkezetű enzim molekulákat eredményezhet, amelynek következtében a fungicid hatóanyag nem képes többé a gombaenzimhez kapcsolódni. Így a fungicid elvesztheti a hatását, a megváltozott kórokozó pedig képes életben maradni és szaporodni. Ha mindezt a kórokozó populáció szintjén vizsgáljuk, akkor azt lehet tapasztalni, hogy a kórokozó mutáción átesett sejtjei életben maradnak és felszaporodnak, a nem mutálódott, fungicidre érzékeny sejtek pedig elpusztulnak (1. ábra). Végül már csak a fungicidre rezisztens sejtek maradnak meg a populáción belül.

1. ábra A fungicid-rezisztencia kialakulása: a mutációval kialakult, rezisztens sejtek (piros pöttyök) a gombaölőszeres kezelést követően életben maradnak, felszaporodnak, míg a fungicidre érzékeny sejtek (zöld pöttyök) nagyrészt elpusztulnak (Bradley és mtsai 2016 alapján)

A fungicid-rezisztencia típusai

Bizonyos esetekben a mutációnak azonnali hatása van a kórokozóra (annak enzimjére), amely egyik pillanatról a másikra átalakul ellenállóvá a fungiciddel szemben és a fungicid hatástalanná válik (kvalitatív fungicid-rezisztencia). Ilyen típusú rezisztencia alakult ki többek között a benzimidazolokkal szemben számos kórokozó fajban. A benzimidazolokkal szembeni rezisztencia általában tartós, visszafordíthatatlan és szabadföldi hatástalansággal is jár. Más esetekben viszont a gombaölő szerre való érzékenység csökkenése fokozatosan következik be: a mutáció hatására a gomba enzimjeinek érzékenysége csökken, de nem szűnik meg teljesen az adott hatóanyaggal szemben. Ez nem szünteti meg, hanem csökkenti a fungicid hatékonyságát (kvantitatív vagy részleges fungicid-rezisztencia) (2. ábra).

2. ábra A fungicid-rezisztencia típusai (Vincelli 2014 alapján)
A: A fungicid kijuttatása (repülőgép szimbolizálja) során elpusztulnak a fungicidre érzékeny kórokozó spórák (narancssárga gömbök).
B: A kvantitatív vagy részleges fungicid-rezisztencia esetében a fungicid alkalmazást követően a spórák egy része elpusztul, másik részét (a fungicidre rezisztenseket) a mutációval kialakult fungicid-rezisztencia „pajzsként” védi.
C: A kvalitatív fungicid-rezisztencia esetében a fungicid alkalmazást követően a spórák jelentős része életben marad, a mutációval kialakult fungicid-rezisztencia „pajzsként” védi azokat.

Ilyen típusú például az azolvegyületekkel szembeni rezisztencia, amely viszonylag lassan és hosszú ideig tartó intenzív alkalmazás után alakul ki. A hatóanyag használatának felfüggesztésével megfordítható a kvantitatív fungicid-rezisztencia, visszaállítható a korábbi hatás.

A hatáshely megváltozása csak egy ok a sok közül, amely a fungicid-rezisztencia kialakulásának hátterében húzódik. Bizonyos esetekben a hatóanyag felvétele lassul le, más esetekben pedig a kórokozó képessé válhat a fungicid hatóanyag gyors lebontására. Az azolvegyületekkel szemben megnyilvánuló fungicid-rezisztencia oka pedig feltehetőleg komplex, különböző tényezők együttes hatására alakul ki.

Hatóanyagok és fungicid-rezisztencia

Mi az oka annak, hogy bizonyos fungicid hatóanyagokkal szemben egyáltalán nem, másokkal szemben pedig könnyen kialakul a rezisztencia? Ahhoz, hogy erre választ kapjunk, tekintsünk vissza egy kicsit a fungicidek alkalmazásának történetére.

Kezdetben kontakt hatású hatóanyagokat használtak, amelyek a kórokozók széles körével szemben nyújtanak védelmet, mivel alapvető biológiai folyamatokat befolyásolnak (pl. a szervetlen rézvegyületek és a ditiokarbamátok a kórokozó légzését befolyásolják és számos enzimre hatnak egy időben). Az ilyen hatóanyagokkal szemben több ponton szükséges mutációnak kialakulnia a kórokozóban, amely meglehetősen hosszú és nehézkes folyamat. Ezért, a gombaölőszer-felhasználás korai időszakában a fungicid-rezisztencia fogalma a gyakorlatban még ismeretlen volt. Ezekkel a hatóanyagokkal szemben a sok évtizede történő folyamatos alkalmazás ellenére máig sincs elterjedt rezisztencia.

Az 1960-as évek végétől kezdtek elterjedni a szisztemikus hatóanyagú fungicidek. Ezek egy-egy speciális ponton fejtenek ki hatást a kórokozóban, általában olyan enzimeket támadva, amelyek csak a célszervezetben (pl. benzimidazol – aszkuszos gombák) fordulnak elő. Az ilyen hatóanyagokkal szemben sok esetben elegendő mindössze egy-egy mutáció a kórokozóban és könnyen kialakulhat a fungicid-rezisztencia. A fungicid-rezisztencia megjelenése tehát a szisztemikus hatóanyagok elterjedéséhez köthető, pontosabban azok egyoldalú használatával vált jelentőssé.

A specifikus hatáshellyel rendelkező, nagy hatékonyságú fungicidek (hatóanyagok) esetében tehát magas a fungicid-rezisztencia kialakulásának kockázata, különösen abban az esetben, ha gyakran használják nagy, vagy a megengedettnél nagyobb dózisban. A fungicid alkalmazása izolált területen (pl. fóliasátorban) ugyancsak növeli a rezisztencia kialakulásának esélyét a kezelések gyakorisága és az izolált kórokozó populáció létrejötte miatt. A 3. ábra a fungicid-rezisztencia kialakulásának kockázatát mutatja néhány fontosabb hatóanyaggal szemben.

3. ábra Néhány fontosabb fungicid hatóanyagcsoport és a fungicid-rezisztencia kialakulásának esélye (rezisztencia kockázat) (FRAC 2016 alapján készítette Bán R.)

Fontos tudni, hogy ha egy adott hatóanyaggal szemben kialakul a rezisztencia, az befolyásolhatja más hatóanyagok alkalmazásának eredményességét is. Ez a keresztrezisztencia jelensége. A nemzetközi szinten működő Fungicid Rezisztencia Bizottság (FRAC) létrehozott, az interneten közzé tett és folyamatosan frissít egy olyan adatbázist (táblázatot), amely a különböző hatóanyagok egymással való kapcsolatát mutatja a fungicid-rezisztenciával összefüggésben.

A FRAC alapvetően két tulajdonság alapján csoportosítja a fungicid hatóanyagokat: a hatásmechanizmus (vagyis milyen életfolyamatot befolyásol) és a hatáshely tekintetében (pontosan melyik ponton hat a kórokozóban, mely enzim működését érinti). Ez alapján különböző kódokat (csoportokat) képez és megadja, hogy az egyes csoportok esetében milyen mértékű a fungicid-rezisztencia kialakulásának esélye.

Gyakorlati szempontból egyáltalán nem elhanyagolható, hogy az azonos FRAC kóddal jelzett csoportokban egymástól teljesen eltérő kémiai szerkezetű hatóanyagok is vannak. Abban az esetben tehát, amikor le kell cserélnünk egy hatóanyagot a fungicid-rezisztencia kialakulása miatt fontos, hogy olyan hatóanyagra cseréljük le, amely más FRAC csoportba tartozik, vagyis eltérő a hatáshelye a korábbi hatóanyagtól! A rezisztens kórokozó ugyanis teljesen azonosnak érzékeli az azonos FRAC kóddal jelzett hatóanyagokat annak ellenére is, hogy eltérő a kémiai szerkezetük, eltérő márkanév alatt kerülnek forgalomba, eltérő a gyártójuk és más a kiszerelésük! A FRAC által közzétett táblázat az interneten könnyedén elérhető (www.frac.info/publications/downloads).

Kórokozók és fungicid-rezisztencia

Vizsgáljuk meg a kórokozók oldaláról a fungicid-rezisztencia témakörét. Bizonyos kórokozók könnyen alakítanak ki különböző hatóanyagokkal szemben rezisztenciát (vagy toleranciát), mások pedig nehezen. Nagy a fungicid-rezisztencia kialakulásának kockázata olyan kórokozók esetében, amelyeknek rövid az életciklusa (gyors szaporodás), bőségesen képeznek spórákat, gyorsan terjednek nagy távolságra (főképp levegőben) és ivarosan is képesek szaporodni (ivaros rekombináció, mutáció lehetősége). Ezek alapján például nagy, ill. közepes a rezisztencia kialakulásának esélye a búzalisztharmat, a szőlőlisztharmat, a szürkepenész, valamint a búza szeptóriás betegsége és a burgonya (paradicsom) fitoftórájának kórokozója esetében bizonyos hatóanyagokkal szemben (4. ábra).

4. ábra Példák a fungicid-rezisztencia kialakulásának esélyére különböző kórokozóknál (rezisztencia kockázat) (FRAC 2016 alapján készítette Bán R.)

Egy-két konkrét példát említve a teljesség igénye nélkül, hazánkban 1976-ban jelentkezett az almavarasodásnak és 1981-ben a szőlő szürkepenészének a benzimidazolokkal szembeni rezisztenciája. Magyarországon 1988 óta ismeretes az uborkaperonoszpóra, valamint 1991 óta a burgonya- és paradicsomvész kórokozóinak rezisztenciája a fenilamid hatóanyaggal szemben.

A legújabb eredményekről beszámolva, a cikk szerzői 2015-16-ban részt vettek egy nemzetközi együttműködésben (ENDURE-EuroWheat), amelynek során a búza szeptóriás betegségét okozó Zymoseptoria tritici (korábban: Septoria tritici) kórokozó fungicid-érzékenységét vizsgáltuk hazánkban. A kórokozóban több helyen is kialakuló mutációt és csökkent érzékenységet mutattunk ki az azoltartalmú (ún. DMI) fungicidekkel szemben. Míg számos nyugat-európai országban a Z. tritici csökkent érzékenysége (kvantitatív vagy részleges rezisztenciája) a DMI hatóanyagokkal szemben már a szántóföldi gyakorlat során is megmutatkozik, addig szerencsére hazánkban az azoltartalmú fungicidek hatékonysága, úgy tűnik, még megfelelő ezzel a fontos búzabetegséggel szemben. A több ponton kimutatott mutáció a hazai Z. tritici kórokozóban azonban komoly odafigyelést követel a DMI fungicidek használatával kapcsolatban már Magyarországon is (ld. utolsó fejezet).

Végleges-e vagy átmeneti a fungicid-rezisztencia?

A gyakorlati életben a címben feltett kérdés a következőképpen hangozhat: amennyiben egy területen (táblán, gazdaságban) kialakul a fungicid-rezisztencia és szüneteltetjük a kérdéses gombaölő szer (hatóanyag) alkalmazását, vajon vissza lehet-e térni a későbbiek során az adott fungicid használatára a területen.

A válasz egy része a korábban ismertetett kvalitatív és kvantitatív rezisztenciával függ össze; bizonyos hatóanyagokkal szemben gyors, tartós és visszafordíthatatlan, más hatóanyagok ellen pedig lassú és visszafordítható a fungicid-rezisztencia. A jelenség azonban összefügg egy másik fogalommal is, a kórokozó ún. ökológiai fitneszével. Bár a kórokozó fitneszét nem olyan egyszerű mérni, mint az emberekét és egy gazdálkodó számára mindez szinte lehetetlen, mégis, érdemes a jelenségről tudni, leginkább gyakorlati vonatkozása miatt!

Az előző fejezetekben írtunk a kórokozóban lezajló mutációkról. A mutáció (vagy akár az ivaros rekombináció) során egyes esetekben csak az említett gombaenzim (célfehérje) változik meg, amely önmagában bizonyos hatóanyagokkal szembeni rezisztenciára hat, más életfolyamatokat nem befolyásol. Ilyen pl. a különböző kórokozók strobilurinokkal szemben kialakult rezisztenciája.

Más esetekben viszont a mutáció nemcsak a célfehérjét változtatja meg, hanem fontos életfolyamatokat is érinthet: csökkenhet például a kórokozó szaporodási sebessége, amelynek következtében kevesebb spóra képződik, mint a mutációt megelőzően. Mindez jelentősen befolyásolja a kórokozó erősségét (agresszivitását) és életben maradási esélyeit, amely a kórokozó ún. ökológiai fitneszét is jelenti. Ilyen pl. a dikarboximidekkel szemben kialakult rezisztencia jellege.

Nézzük meg, hogyan függ össze a fungicidek alkalmazása a gomba ökológiai fitneszével. Amennyiben a mutáció, illetve a fungiciddel szembeni csökkent érzékenység, mint újonnan szerzett képesség nem jár együtt egyéb életfolyamat megváltozásával, akkor a kórokozó képes életben maradni akkor is, ha a kérdéses fungicidet (pl. strobilurinokat) nem alkalmazzuk tovább az adott területen.

Ha bizonyos idő elteltével visszatérünk ennek a fungicidnek (hatóanyagnak) a használatára, megint csak a hatástalansággal, vagy csökkent hatékonysággal szembesülünk, hiszen a rezisztens kórokozó sejtek életben maradtak. Amennyiben a fungicid-rezisztencia képességének a „megszerzése” során egyben csökkent a gomba fitnesze is, akkor a kórokozó csak addig van versenyelőnyben a fungicidre még érzékeny fajtársaival szemben, amíg a fungicidet (pl. azol vagy dikarboximid hatóanyaggal) alkalmazzuk. Amennyiben hosszabb ideig szüneteltetjük a kérdéses hatóanyagot, a csökkent fitnesszel bíró, fungicidre rezisztens kórokozósejtek elvesztik versenyelőnyüket és a szelekció miatt egy idő múlva eltűnnek a populációból. Ilyen esetekben bizonyos idő elteltével vissza lehet térni az adott hatóanyag alkalmazására.

Mit tegyünk a fungicid-rezisztencia elterjedése ellen?

Minden olyan tevékenység és folyamat, amely erős nyomást (szelekciót) gyakorol a kórokozóra és hajlamosít a mutációk kialakulására egyben kedvez a fungicid-rezisztencia elterjedésének is. Fontos kiemelni, hogy a különböző mutációk és a fungicid-rezisztencia kialakulását nem lehet megakadályozni, ezek természetes úton is végbemennek minden populációban. A nem megfelelő gazdálkodási gyakorlat alkalmazásával azonban felgyorsul a folyamat, ezért tekintsük át a legfontosabb alapelveket a megelőzés érdekében (5. ábra):

5. ábra Fungicid-rezisztencia elleni stratégiák, teendők (FRAC 2016 alapján készítette Bán R.)

1. Az integrált növényvédelem a helyes gazdálkodási gyakorlat egyik legfontosabb eleme. Az állománykezelés alkalmazását megelőzően előnyben kell részesíteni az agrotechnikai eljárásokat (pl. vetésváltás, maradványok beforgatása, megsemmisítése, optimális vetésidő, harmonikus tápanyagellátás stb.) és fontos a genetikai védelem kiaknázása is (ld. 2. pont). Nem szabad megfeledkezni az alternatív védekezési eljárások alkalmazásáról sem (pl. különböző mikrobiológiai készítmények, növényi aktivátorok használata stb.), amelyek egyre nagyobb szerepet kapnak napjaink korszerű mezőgazdasági gyakorlatában és hatékonyan kiegészíthetik vagy akár csökkenthetik a fungicidek alkalmazását.
2. Megfelelő fajtaválasztás: ellenálló fajták használatával csökkenthető a fungicid felhasználás bizonyos betegségekkel szemben, ezzel csökkenthető a kórokozóban kialakuló mutáció is (legalábbis a fungicid-rezisztencia irányában). Fontos a fajták/hibridek betegség-ellenállóságának vagy éppen fogékonyságának ismerete, ennek tudatosítása a kémiai védelem tervezésekor.
3. Folyamatos állományszemle és preventív használat alkalmazásával időben és a betegség kialakulásának helyén tudunk védekezni. Érdemes előrejelzésre alapozva végezni a kezeléseket és a betegség nagyobb mértékű elterjedése előtt védekezni. Ennek az a magyarázata, hogy ha nagyobb mértékű a betegség megjelenése, akkor nagyobb az esélye a mutációk kialakulásának és a fungicid-rezisztencia elterjedésének.
4. Az engedélyokiratban ajánlott dózis használata. Az alkalmazott dózis és a fungicid-rezisztencia kapcsolatát vizsgálva nem egyszerű a helyzet. A kisebb dózis lehetőséget nyújthat a kevésbé ellenálló sejtek életben maradására, míg a nagyobb dózis erős nyomást gyakorolhat a kórokozóra (főképp akkor, ha még nem alakult ki a fungicid-rezisztencia), növelve a mutációk gyakoriságát. Az, hogy valójában miként hat az alkalmazott dózis a fungicid-rezisztencia kockázat növekedésére a korábban ismertetett kvalitatív és kvantitatív rezisztencia típusokkal függ össze.

A kvalitatív típusú fungicid-rezisztencia kialakulását követően (pl. strobilurinok) hatástalan mind az alacsonyabb, mind a magasabb dózis, a rezisztens kórokozósejtek túlélik a kezelést. A kvantitatív rezisztencia esetében az engedélyezett, vagy annál magasabb dózis megölheti a részleges rezisztenciával rendelkező sejteket, lassíthatja a rezisztencia kialakulását. Az engedélyezettnél alacsonyabb dózis alkalmazása kifejezetten kedvezhet a kvantitatív jellegű fungicid-rezisztencia kialakulásának (pl. azolvegyületekkel szemben), mivel a részleges rezisztenciával bíró kórokozósejtek túlélik a gyengébb dózist és képesek tovább szaporodni. Az ilyen esetekben tehát nem tanácsos a megengedettnél alacsonyabb dózis használata, mert gyorsítja a fungicid-rezisztencia kialakulását, elterjedését.

1. Korlátozni kell a kezelések gyakoriságát: a kezelések számának növelésével nő a szelekciós nyomás a kórokozóval szemben, így a fungicid-rezisztencia kialakulásának esélye is nagyobb, ezért korlátozni kell a kezelések számát. Előnyben kell részesíteni a több hatáshellyel rendelkező fungicideket, hatóanyagokat (pl. klórtalonil, szervetlen réz- és kénvegyületek, ditiokarbamátok, szulfamidok stb.) a specifikus hatásmóddal bírókkal szemben (pl. dikarboximidek, strobilurinok stb
2. Védekezés a kémiai sokféleség figyelembevételével: érdemes különböző hatásmechanizmussal és hatáshellyel (vagyis különböző FRAC kóddal) rendelkező hatóanyagokat (pl. triazolok+strobilurinok), ill. ezeket tartalmazó fungicideket alkalmazni egy időben, vagy ezeket váltogatni egymással. Ehhez segítséget nyújt a FRAC által interneten közzétett táblázat is. Mindezek mellett a fungicidek engedélyokiratában is feltüntetik a benne lévő hatóanyagok FRAC kódját, ezt mindenképpen érdemes megnézni!

Összegzésképpen elmondható, hogy a fungicid-rezisztencia komoly problémát okoz, okozhat a mindennapi növényvédelmi gyakorlatban. Kialakulását nem lehet megakadályozni, de helyes gazdálkodási gyakorlattal és az integrált növényvédelem szemléletének alkalmazásával megelőzhető a nagyobb mértékű elterjedése.

Dr. Bán Rita, Dr. Turóczi György, Perczel Mihály, Dr. Kiss József, Égei Márton, Zsiros Noémi, Dr. Körösi Katalin
SZIE Növényvédelmi Intézet, Gödöllő
PlasmoProtect Kft., Szarvas