Szelén-biofortifikáció – Kis elem, nagy hatás
A szelénre ugyan csak nyomelemként van szükség, mégis kulcsfontosságú szerepet tölt be mind a növények fejlődésében, mind az emberi egészség megőrzésében. A növénytudományban a szelén-biofortifikáció olyan eljárást jelent, amelynek során a termesztés alatt szelénnel dúsítják a növényeket. Ez nemcsak a termények tápértékét növeli, hanem fokozza azok ellenálló képességét a környezeti stresszhatásokkal szemben is. Kutatások igazolták, hogy a szelénnel kezelt növények fokozott antioxidáns aktivitást, jobb stressztűrő képességet és kedvezőbb növekedést mutathatnak kedvezőtlen körülmények között.
Az emberi táplálkozás szempontjából a szelén esszenciális mikroelem, amely fontos szerepet játszik az immunrendszer működésében, a pajzsmirigyhormonok anyagcseréjében és az antioxidáns védekezőrendszerek működésében. Ugyanakkor a világ számos térségében a talajok alacsony természetes szeléntartalma miatt a szelénhiány továbbra is jelentős probléma. A növények biofortifikációja fenntartható megoldást kínál erre a kihívásra, mivel a szelént közvetlenül a mindennapi étrend részét képező élelmiszereken keresztül juttatja el a fogyasztókhoz.
A Debreceni Egyetemen a szelén-biofortifikáció évek óta kiemelt kutatási terület, számos tanulmány vizsgálta a szelén hatását a növényélettani folyamatokra és a termények táplálkozási értékére (pl. Domokos-Szabolcsy és munkatársai). Ezek az eredmények rámutattak arra, hogy a kontrollált szelénkezelés javíthatja mind a termés minőségét, mind a funkcionális élelmiszerek értékét.
A Vitapric kísérletben a szelén-biofortifikáció új dimenziót kap. A növényi minták egy részét szelénnel dúsított vetőmagokból neveltük, így jelenlegi ismereteink szerint ez az első olyan űrbeli mikrozöldkísérlet, amely a szelénnel dúsított növények növekedését vizsgálja. A szelénnel kezelt növények mikrogravitációs viselkedésének tanulmányozásával a kutatók arra keresik a választ, miként lehet a jövő hosszú távú űrmissziói számára tápanyagban gazdag élelmiszereket előállítani, miközben a Földön alkalmazott mezőgazdasági technológiák fejlesztéséhez is hozzájárulnak.
Források:
Selenium and Nano-Selenium Biofortification for Human Health: Opportunities and Challenges - https://www.mdpi.com/2571-8789/4/3/57
Selenium and nano-selenium in plant nutrition - https://link.springer.com/article/10.1007/s10311-015-0535-1
Selenium and its Role in Higher Plants - https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-319-19276-5_6
Selenium enriched vegetables as biofortification alternative for alleviating micronutrient malnutrition - https://dea.lib.unideb.hu/server/api/core/bitstreams/dd13c9b8-4d87-4edc-99bc-2874f1edbc6f/content
Selenium and nano-selenium biofortified sprouts using micro-farm systems - https://www.researchgate.net/profile/Hassan-El-Ramady/publication/288955062_Selenium_and_nano-selenium_biofortified_sprouts_using_micro-farm_systems/links/5687929e08aebccc4e1519b3/Selenium-and-nano-selenium-biofortified-sprouts-using-micro-farm-systems.pdf
Effect of Selenium Supplementation on in vitro Radish and Green Pepper Seedlings Germination - https://ojs.lib.unideb.hu/actaagrar/article/view/3304
Retek az űrben – Egy 40 éves magyar tudományos kutatás története
A retek első pillantásra egyszerű növénynek tűnhet, az űrkutatásban azonban korántsem hétköznapi. Gyors növekedése, kompakt mérete és jól kiszámítható fejlődése ideális modellnövénnyé teszi a kontrollált termesztési kísérletekhez, különösen olyan szélsőséges környezetben, mint a világűr. Ezért választották a retket modellnövényként a Vitapric kísérletben is, ahol mikrozöld formájában vizsgálták a Nemzetközi Űrállomás fedélzetén.
A történetet még különlegesebbé teszi, hogy a retekkel kapcsolatos kutatások Magyarországon egészen az 1980-as évek elejéig nyúlnak vissza. Ekkor úttörő in vitro kísérletek kezdődtek annak megértésére, hogyan fejlődnek a retek szövetei kontrollált laboratóriumi körülmények között. A vizsgálatok elsősorban a raktározó szerv kialakulására és a növényi fejlődés szabályozására irányultak – olyan kutatási területre, amelynek akkoriban alig volt nemzetközi előzménye.
A korai eredményeket hazai tudományos fórumokon ismertették (Fári M. G., 1981; 1982), majd később nemzetközi folyóiratban is megjelentek (International Journal of Horticultural Science; Fári M. G. és Andrásfalvy A., 1994). A kísérletek feltárták, hogy a növényi növekedésszabályozók miként befolyásolják a retek fejlődését: a citokininek – például a BA (benziladenin) vagy a zeatin – elősegítették a hipokotil megvastagodását, míg a gibberellinsav (GA₃) serkentette a hajtás megnyúlását, ugyanakkor gátolta a hipokotil duzzadását és a gyökérképződést. Ezek az eredmények alapvető jelentőségűek voltak annak megértésében, hogyan szabályozható a növények felépítése és fejlődése mesterséges környezetben.
Érdekesség, hogy az évtizedekkel ezelőtt alkalmazott kísérleti megközelítések napjaink űrkutatásában ismét előtérbe kerültek. Ma hasonló módszereket alkalmaznak mikrogravitációs környezetben, ahol a kontrollált, szennyeződésmentes növénytermesztési rendszerek elengedhetetlenek.
A retek bevonása a Vitapric kísérletbe ezért nem csupán gyakorlati döntés, hanem egy hosszú tudományos kutatási folyamat folytatása is. Összekapcsolja a magyar növényi biotechnológia több mint negyven évvel ezelőtti eredményeit a korszerű űrbiológiai kutatásokkal, és jól példázza, hogy a korábbi tudományos felismerések miként nyerhetnek új jelentőséget a világ egyik legfejlettebb kutatási környezetében: a világűrben.
Forrás:
Fári, M.G. & Andrásfalvy. A. (1994) — The role of growth regulators in development and swelling in vitro of radish hypocotyls (IJHS)
A körforgás bezárása – Növények, rovarok és a jövő űrbeli élelmiszer-termelő rendszerei
Az élelmiszer-előállítás a világűrben nem csupán növénytermesztést jelent, hanem teljes, önfenntartó rendszerek kialakítását. A hosszú időtartamú űrmissziók során – ahol a Földről történő utánpótlás nem megoldható – minden erőforrásnak kiemelt jelentősége van. Itt kerülnek előtérbe a körforgásos élelmiszer-termelő rendszerek, amelyekben a keletkező melléktermékek nem hulladékként végzik, hanem újrahasznosulnak, átalakulnak, és ismét visszakerülnek a termelési folyamatba.
E rendszerek középpontjában a növények állnak. A Vitapric kísérletben például paprika-, retek- és búzanövényeket termesztenek mikrozöldként, amelyek rövid idő alatt biztosítanak friss, tápanyagokban gazdag élelmiszert. Amennyiben azonban a növényeket teljes fejlődési ciklusukig nevelik – ahogyan azt a Nemzetközi Űrállomáson már sikeresen bemutatták –, nemcsak fogyasztható részeket, hanem jelentős mennyiségű növényi biomasszát is termelnek levelek és szárak formájában. Ez a biomassza nem hulladék, hanem értékes alapanyag lehet.
Ebben a körforgásban kapnak szerepet a rovarok. Egy közelmúltbeli kutatásban (Meier és mtsai., 2024) növényi eredetű anyagokat – például békalencsét, lucernát és paprikát – alkalmaztak a lisztbogár (Tenebrio molitor) lárváinak takarmány-kiegészítőjeként. Az eredmények azt mutatták, hogy ezek a növényi alapanyagok jelentősen növelték a lárvák fehérjetartalmát, miközben magas túlélési arányt és hatékony takarmányhasznosítást biztosítottak. Más szóval, a növényi biomassza rovarok segítségével kiváló minőségű fehérjévé alakítható.
Ez a megközelítés egy rendkívül ígéretes lehetőséget kínál: a növénytermesztés és a rovartenyésztés egyetlen körforgásos rendszerbe integrálható. Egy ilyen rendszerben a növények emberi fogyasztásra nem alkalmas részei a rovarok takarmányává válnak, a rovarok pedig újabb fehérjeforrást biztosítanak az ember számára. Ez csökkenti a hulladékképződést, növeli az erőforrás-hatékonyságot, és közelebb visz a zárt életfenntartó rendszerek megvalósításához.
Az elképzelés egyszerű, mégis alapvetően új szemléletet képvisel, vagyis semmi sem vész kárba. Minden levél, minden szár és minden gramm biomassza egy folyamatos körforgás részévé válik. Ami növényként indul, egy másik úton ismét élelmiszerré válhat. Ez a koncepció nem csupán a jövő űrkutatásának egyik kulcsa lehet, hanem a Föld fenntartható élelmiszer-termelésének jövőjét is új alapokra helyezheti.
Forrás:
Meier O., Fehér M., Domokos-Szabolcsy É. (2024): Circular food production in space environment – Insect protein production by supplementing green biomass in feed.
Elérhető: Proceedings – Selected Papers of H-SPACE 2024. https://space.bme.hu/previous-events/