Fitoremediáció

 
Témavezető: Dr. Gyulai Gábor, egyetemi tanár
 
Résztvevők: Dr. Kömíves Tamás (Akadémikus, MTA NKI), Dr. Bittsánszky András (c. Egyetemi tanár, MTA NKI), Dr. Gullner Gábor (Tud. Osztályvezető, MTA NKI).
 
Összefoglaló: Évtizedekkel a modern mezőgazdasági és ipari technológiák széleskörű elterjedése után a Föld jelentős területein halmozódtak fel a környezetet súlyosan szennyező anyagok, főként nehézfémek és szerves mérgek és toxinok. Azokon a területeken ahol ez a szennyeződés különösen nagy, ott nem alakulhat ki a talajtípusnak és az éghajlatnak megfelelő természetes vagy termesztett növénytársulás. További veszélyt jelent, hogy a talajban lévő szennyezőanyagok továbbkerülnek a talajvízbe és a vízbázisokba. A talaj megtisztítására, remediálására (a latin remedium szó jelentése: gyógyszer) számos fizikai, kémiai és biológiai módszer jött létre. A fizikai és kémiai módszerek drágák és legtöbbször durva beavatkozást jelentenek a környezeti struktúrákba (pl. teljes talajelhordás; ld. vörös iszap katasztrófa). A biológiai módszerek ezzel szemben természetes körülmények között alkalmazhatóak. A növényekkel végzett remediáció a fitoremediáció. Nagy területek megtisztításánál a fitoremediáció lehet az egyetlen hatékony módszer, különösen nagy a kapacitású, gyors növekedésű fafajok (pl., Populus, smaragdfa) alkalmazásával. A Populus fajok gyökérzete (P. x canescens, P . nigra) a talaj mélyebb rétegeit is elérik, nagy a növekedési erélyük, igen jelentős mennyiségű biomassza termelésük, könnyű szaporíthatóságuk a világon széles körben elterjedt technológiákat alapoztak meg. Vizsgálatainkban természetes klónszelekcióval in situ, és labor körülmények között GMO nyárfákkal végezzük fitoremediációs kísérleteinket.
A fitoremediációs kutatások igazolták, hogy vannak olyan, a természetben kiszelektálódott növényfajok, amelyek képesek nagy mennyiségű nehézfémet felvenni a talajból, ezek a hiper akkumulátor növények, pl. Thlaspi, Brassica fajok. Ennek a természetes nehézfémtoleranciának a kutatása, és a nehézfémkötő fehérjéknek (heavy binding proteins) a vizsgálata  további feladatokat jelöl ki számunkra is.
A hiperakkumulátor növények között különleges helyet foglalnak el Cucurbitaceae fajok, különösen a cukkini, amely a nem-lebomló szerves gyomírószereket (POT, persitant organic pollutants; pl. DDT) képes felvenni a talajból. Eddigi vizsgálataink nem várt eredménye a cukkini bór-hiperakkumulációjának kimutatása (Acta Phytopathol Entomol Hung 47:275–284).
Könyvfejezet
Bittsánszky A, G Gullner, G Gyulai, T Kömíves (2011) A Case Study: Uptake and Accumulation of Persistent Organic Pollutants in Cucurbitaceae Species. In. Organic Xenobiotics and Plants: From Mode of Action to Ecophysiology. Eds. Schröder P and Collins CD, Springer, Chapter 4, p.77–85. ISBN: 978-90-481-9851-1.
Gyulai G, Z Tóth, A Bittsánszky, Z Szabó, G Gullner, J Kiss, T Kőmíves and L Heszky (2008) Gene up-regulation by DNA demethylation in 35S-gshI-transgenic poplars (Populus x canescens). in: Genetically Modified Plants: New Research Trends. Eds. T Wolf and J Koch, Nova Science Publisher, Inc. USA, Chapter 8, pp. 173–191. ISBN 978-1-60456-696-3.
IF Közlemények
Bittsánszky A, K Pilinszky, G Gyulai, T Kömíves (2015) Overcoming ammonium toxicity. Plant Sci 231:184-190. IF. 4.114.
Gyulai G, A Bittsánszky, Z Szabó, L Waters Jr, G Gullner, Gy Kampfl, Gy Heltai, T Kőmíves (2014) Phytoextraction potential of wild type and 35S-gshI transgenic poplar trees (Populus × canescens) for environmental pollutants herbicide paraquat, salt sodium, zinc sulfate and nitric oxide in vitro. Int J Phytoremediation 16: 379–396. IF.1,466.
Bittsánszky A, G Gyulai, M Humphreys, G Gullner, Zs Csintalan, J Kiss, Z Szabó, R Lágler, Z Tóth, H Rennenberg, L Heszky and T Kőmíves (2006) RT-PCR analysis and stress response capacity of transgenic gshI-poplar clones (Populus x canescens) in response to paraquat exposure. Z Naturforschung C: J Biosci 61:699–730. IF.: 0.756.
Gyulai G, M Humphreys, A Bittsánszky, K Skøt, J Kiss, L Skøt, G Gullner, S Heywood, Z Szabó, A Lovatt, L Radimszky, H Roderick, M Abberton, H Rennenberg, T Kőmíves, L Heszky (2005) AFLP analysis and improved phytoextraction capacity of transgenic gshI-poplar clones (Populus canescens L.) in vitro. Z Naturforsch, C: J Biosci 60:300–306. IF.: 0.756.
Gullner G, G Gyulai, A Bittsánszky, J Kiss, L Heszky, T Kömíves (2005) Enhanced inducibility of glutathione S-transferase activity by paraquat in poplar leaf discs in the presence of sucrose. Phyton 45:39–44. IF.: 0.282
Bittsánszky A, T Kőmíves, G Gullner, G Gyulai, J Kiss, L Heszky, L Radimszky, H Rennenberg (2005) Ability of transgenic poplars with elevated glutathione content to tolerate Zinc (2+) stress. Environment International 31:251–254.  IF.: 2.797
Közlemények
Gyulai G, A Bittsánszky, Z Szabó, Z Tóth, R Lágler, RP Malone, G Gullner, O Toldi, A York, T Kömíves, L Helyes, M Czakó, L Márton, M Humphreys, H Rennenberg (2015) DNA demethylation-induced gene reactivation in GM poplar. Hung Agric Res 2015/1:33-37.
Pilinszky K, E Nagy, A Bittsánszky, G Gyulai, Kőmíves T (2015) Letter to the Editor. Plant protection in aquaponic systems - Comment on Karthikeyan and Gopalakrishnan's “A novel report of phytopathogenic fungi Gilbertella persicaria infection on Penaeus monodon”. Aquaculture 435: 275–276.
Pilinszky K, A Bittsánszky, G Gyulai, T Kömíves (2015) Effects of ammonium salts on oleaster (Elaeagnus angustifolia). Ecocycles 1(1): 27-32.
Pilinszky K, E Nagy, A Bittsánszky, G Gyulai, Kőmíves T (2014) Toxicity of ammoniujm to plant. 13th Alps-Adria Scientific Workshop, Villach, Ossiacher See, Austria, Növénytermelés 63(Suppl.): 147–150.
Pilinszky K, Bittsánszky A, Gyulai G, Kőmíves T (2103) Ammónia méregtelenítése növényekben – A folyamat jelentősége akvapóniás és fitoremediációs rendszerekben. J Central European Green Innovation 1: 97–102.
Király KÁ, K Pilinszky, A Bittsánszky, G Gyulai, T Kőmíves (2013) Importance of ammonia detoxification by plants in phytoremediation and aquaponics. Növénytermelés 26: 99–102.
Gyulai G, A Bittsánszky, G Gullner, Gy Heltai, K Pilinszky, E Molnár, T Kömíves (2012) Gene reactivation induced by DNA demethylation in Wild Type and 35S-gshI-rbcS transgenic poplars (Populus x canescens). Novel plant sources for phytoremediation. J Chemical Sci Technol 1: 9–13.
Gyulai G, A Bittsánszky, K Pilinszky, G Gullner, Gy Heltai, A Anton, T Kőmíves (2012) Boron and Zinc uptake of Cucurbits – Field test and in silico approach. Acta Phytopathol Entomol Hung 47:275–284.
Gyulai G, Bittsánszky A, Malone PR, Király K, Gullner G, Kőmíves T (2012) Transzgénikus nyárfák (35S-gshI-11ggs és 35S-rbcS-gshI-6lgl) alkalmazása a fitoremediációban I,II. Zöld Biotechnológia (ed. Dudits D) 8/3-4:9–13; 8/5-6: 9–14.
Bittsánszky A, Gyulai G, Czakó M, Gullner G, Márton L, Pilinszky K, Király K, Kőmíves T (2012) A kukorica Zm-gstF4 génjének átvitele lúdfűbe (Arabidopsis thaliana). Zöld Biotechnológia (ed. Dudits D) 8/9-10: 7–14.
Bittsánszky A, G Gyulai, G Gullner, J Kiss, Z Szabó, Gy Kátay, L Heszky, T Kőmíves (2009) In vitro breeding of grey poplar (Populus × canescens) for phytoremediation purposes. J Chemical Technol Biotechnol 84: 890–894. IF. 2.045.
Bittsánszky A, Gyulai G, Tóth Z, Horváth M, Fekete I, Szabó Z, Heltai Gy, Gullner G, Kőmíves T, Heszky L (2008) Molekuláris nyárfanemesítés (Populus x canescens) ökoremediációs alkalmazásra. Agrár- és Vidékfejlesztési Szemle Vol. 3. 2008/2:184–189.
Gyulai G (2007) DHAC-indukált transzgén-reaktiváció a 35S-gshI GMO szürkenyárban (Populus × canescens). Agrártud Közl 27: 78–83.
Bittsánszky A, Gyulai G, Kiss J, Gullner G, Heszky L, Kőmíves T (2007) Feketenyár (Populus nigra) gametoklónok mikroszatellita változatossága; (TTCTGG)5 deléció a WPMS-20 lokuszon. Agrártud Közl 27: 60–67.
Bittsánszky A, G Gyulai, RP Malone, G Gullner, J Kiss, M Czakó, L Márton, L Heszky, T Kőmíves (2007) Triggering of a plant molecular defense mechanism; gene expression levels of transgene gshI and poplar gene gsh1 (Populus x canescens) in response to the DNA demethylating drug DHAC – an qRT-PCR analysis. Acta Phytopathol Entomol Hung 42:235–243.
Bittsánszky A, G Gyulai, G Gullner, J Kiss, Zs Csintalan, Z Szabó, R Lágler, T Kőmíves (2005) Stress tolerance and in vitro phytoremediation of poplar (Populus). Hung Agric Res 2005/1:13–15.
Dolgozatok
Bittsánszky A (2006) A gsh1-transzgénikus szürkenyár stresszindukciója Zn2+ és paraquat tesztben; feketenyár sejtklónok SSR diverzitása. PhD Disszertáció. Témavezető: Gyulai G, SzIE Gödöllő.
magyar