Microalgae have been identified to produce a plethora of bioactive compounds exerting growth stimulating effects on plants. The objective of this study was to investigate the plant-growth-promoting effects of three selected strains of eukaryotic green microalgae. The biostimulatory effects of two Chlorella species (MACC-360 and MACC-38) and a Chlamydomonas reinhardtii strain (cc124) were investigated in a Medicago truncatula model plant grown under controlled greenhouse conditions. The physiological responses of the M. truncatula A17 ecotype to algal biomass addition were characterized thoroughly. The plants were cultivated in pots containing a mixture of vermiculite and soil (1:3) layered with clay at the bottom. The application of live algae cells using the soil drench method significantly increased the plants’ shoot length, leaf size, fresh weight, number of flowers and pigment content. For most of the parameters analyzed, the effects of treatment proved to be specific for the applied algae strains. Overall, Chlorella application led to more robust plants with increased fresh biomass, bigger leaves and more flowers/pods compared to the control and Chlamydomonas-treated samples receiving identical total nutrients.

A mikroalgákból bioaktív vegyületek széles skálája nyerhető ki, melyek különféle iparágakban alkalmazhatók. Bár felmerült, hogy a zöldalga biomassza a mezőgazdaságban zöldtrágyaként is használható lehet, a biofertilizálószerként való alkalmazás gazdaságossága erősen kétséges. Tanulmányom célja annak felmérése volt, hogy a mikroalgák mint természetes biostimuláns szerek felhasználhatóak-e a növények növekedésének elősegítésére. A munka során az eukarióta zöldalga referenciatörzs C. reinhardtii-t és két Chlorella törzset választottam. Korábbi publikációk alapján a Chlorella extraktumok elősegítik a növények növekedését, viszont keveset tudunk a Chlamydomonas algák növényi növekedésserkentő hatásairól. Elemeztem az algatörzsek közötti különbségeket, célom volt megérteni, hogy van-e törzsspecifikus növekedésserkentő hatásuk a kiválasztott növényekre. Megvizsgáltam az algák növényi hormon- és EPS (extrapoliszacharid) termelő képességét. Mindegyik alkalmazott törzs termelt auxint (bár eltérő mennyiségben), de csak az egyik Chlorella törzs termelt kimutatható mennyiségű EPS-t. Vizsgálataim során a mikroalgákat talajba juttatva és közvetlenül a növényekre permetezve is alkalmaztam, majd részletesen elemeztem és számszerűsítettem a növények növekedésére gyakorolt hatásukat. Két növényt használtam két filogenetikailag távoli családból. A Medicago truncatula egy modellnövény a hüvelyesek családjából, míg a másik a paradicsom haszonnövény (Solanum lycopersicum), a burgonyafélék családjának a képviselője. A korábbi ismert vizsgálatoktól eltérően az algák biomasszájából nem készítettem kivonatot. A biomasszát begyűjtöttem, víztelenítettem, illetve egyes kísérletekben a tápközeggel együtt is alkalmaztam. Ez az előkészítési mód egyszerűnek és környezetbarátnak, mindemellett olcsónak is bizonyult. Lombpermetezéshez az alga biomasszát folyékony nitrogén alatt homogenizáltam, majd vízben oldottam. Megfigyeltem, hogy a Chlorella sp. MACC-38 nem gyakorolt szignifikáns hatást a M. truncatula növényre, míg a Chlorella sp. MACC-360 és a C. reinhardtii egyértelmű biostimuláns hatást mutattak. Ezért a továbbiakban a fent említett két törzzsel folytattam a vizsgálatokat paradicsomon is. A Chlorella sp. MACC-360 kezelés a paradicsom virágzását a kontrollhoz képest szignifikánsan előrébb hozta időben, és mindkét mikroalga növelte a levél pigmenttartalmát mindkét modellnövény esetében. A mikroalgák hatására megnövekedett a levélméret M. truncatula növényeken. A paradicsom terméseinek átmérője megnőtt, bár az összes terméshozam nem változott. A Chlorella sp. MACC-360-nal kezelt paradicsom növényeken szignifikáns korai virágzási fenotípust azonosítottam. Ennek hátterének megértéséhez teljes transzkriptom analízist végeztem a növények virágbimbóin, a virágok nyílása előtti állapotban. Az eredmények alapján az algakezelés a növények szisztémás rezisztenciájában szerepet játszó gének indukcióját okozta. Érdekes módon az ismert virágzásért felelős gének nem mutattak specifikus expresszióváltozást. A paradicsom rizoszféra minták metagenom elemzése megnövekedett fajdiverzitást mutatott a mikroalgákkal kezelt mintákban a kontrollokhoz képest, bár ez a különbség nem volt szignifikáns. A mikroalga kezelés specifikusan növelte a Limnobacter és további ismert növekedést serkentő baktériumok relatív abundanciáját a rizoszférában. Továbbá az Ascomycota gombák esetében is relatív abundancia növekedés volt megfigyelhető algakezelés hatására. A kontroll mintákban hiányzott az Ascomycota, és nagy mennyiségben tartalmaztak olyan patogén baktériumokat, mint például a burgonyavarasodás betegségért felelős Streptomyces sp. LBUM 1475.