A molibdén egyike azon hét mikroelemnek, amelyek a növények számára esszenciálisnak tekinthetők. Növényélettani jelentősége elsősorban abban rejlik, hogy a nitrogén-anyagcserében részt vevő enzimek nélkülözhetetlen fémkomponense. Egyrészt a nitrogenáz enzim kofaktorakéntmeghatározó szerepe van a pillangósvirágú növények nitrogénnel való ellátásában, másrészt a nitrát-reduktáz alkotójaként kiemelt szerepet játszik a nitrát redukció folyamatában, ugyanis a nitrát-reduktáz optimális működéséhez a molibdén jelenléte nélkülözhetetlen. Hiányában a nitrát redukció folyamata lelassul, amely gyakran káros mértékű nitrát felhalmozódást eredményezhet a növényekben. Mivel a molibdén a nitrát-reduktáz enzim részeként kulcsszerepet tölt be a nitrát redukcióban, ezért kutatómunkám egyik fontos célkitűzése volt annak igazolása, hogy megfelelő molibdénellátással csökkenthető az egészségre káros magas nitrátszint. A nitrát redukció folyamatának nyomonkövetéséhez meghatároztam a kísérleti növényeim (kukorica, napraforgó, zöldborsó) nitrát-nitrogén, valamint ammónium-nitrogén koncentrációját valamennyi növényi részben.Kutatásom további célja volt annak feltárása, hogy a növekvő koncentrációjú Mo-kezelések milyen hatással vannak a tesztnövények egyes növényi részeinek száraztömeg produktumára, a kezdeti gyökérnövekedés intenzitására, valamint az alkalmazott kezelések hogyan befolyásolják a növények makroelem, illetve mikroelem készletét. Továbbá fontosnak tartottam, hogy a kísérletben felhasznált, molibdénnel kezelt talajok elemanalitikai vizsgálatát is elvégezzem. Talajvizsgálataim során célkitűzésem volt annak meghatározása, hogy a talaj összes molibdéntartalmának hány százaléka hozzáférhető a tesztnövények számára (oldható elemtartalom), illetve annak megállapítása, hogy a kísérleti növények (zöldborsó) naponkénti öntözése okoz-e lemosódást a talajban, különböző talajtípusok esetén. A fenti kérdések megválaszolásához kísérleteket állítottam be, amelyek három fő csoportba sorolhatók: 1. tápoldatos kísérletek, 2. rizoboxos kísérletek, 3. tenyészedényes kísérletek. Tápoldatos és rizoboxos kísérleteimbe egy egyszikű (kukorica, ZeamaysL. cv. Norma SC) és egy kétszikű növényt (napraforgó, Helianthusannuus L. cvArena PR) vontam be, amelyek közvetve vagy közvetetten, de jelentős szerepet játszanak a humánélelmezésben, ugyanakkor gazdasági szerepük is igen kiemelt. A tenyészedényes kísérlethez pedig tesztnövényként a zöldborsót (Pisumsativum L.) választottam, mivel molibdén igénye kiemelkedő és Magyarországon egyike a legnagyobb területen termesztett zöldségféléknek. Rizoboxos és tápoldatos kísérleteim során a növények nevelésére a Növénytudományi Intézet, Mezőgazdasági Növénytani és Növényélettani Tanszékcsoport Klímaszobájában került sor, tenyészedényes kísérleteimet pedig 2015 tavaszán a Debreceni Egyetem, Agrokémiai és Talajtani Intézetének Tenyészházában állítottam be. A növényminták elemanalitikai vizsgálatát induktív csatolású plazma optikai emissziós spektrométerrel (ICP-OES) és induktív csatolású plazma tömegspektrométerrel (ICP-MS) végeztük el. A minták feltárásához HNO3-H2O2-os nedves-roncsolásos mintaelőkészítési módszert alkalmaztunk. A növényminták nitrát-nitrogén, valamint ammónium-nitrogén koncentrációjának meghatározásához szükséges mintaelőkészítés eltért a fent említett módszertől. A különböző nitrogén formákat az egyes növényi mintákból desztillált vizes kioldás és ultrahangos rázatást követően, folyadékáramlásos (CONTIFLOW) módszer alapján határoztuk meg, FIAstar Analizátor készülék segítségével. A talajminták elemanalitikai vizsgálata két fő részre bontható, melyek a következők: 1. A minták össz-elem tartalmának meghatározása atmoszférikus nedves roncsolással, tömény salétromsav és hidrogén-peroxid felhasználásával. 2. A minták oldható, vagyis a növények számára hozzáférhető Mo-tartalmának meghatározása a Lakanen-Erviö-féleextrahálószer alkalmazásával. Ezt követően a megfelelően előkészített minták elemtartalmának mérését a fent említett ICP-OES készülék segítségével végeztük el. Talajvizsgálataim során megállapítottam, hogy a különböző talajtípusok oldható Mo koncentráció értékei szoros összefüggést mutatnak a talajok kémhatásával és elemtartalmával (pl.: Fe, Al). Legkisebb oldható Mo koncentráció értéket a legkisebb pH értékkel rendelkező nyíregyházi talaj esetében jegyeztem fel, amely azzal magyarázható, hogy a savanyú talajok esetében a vas- és alumínium-oxidok erős kötésben tartják a növények számára hasznosítható molibdenát aniont. A talaj pH értékének növekedésével párhuzamosan viszont az adszorpció gyengül, ahogyan az a látóképi és pallagi talajok oldható Mo koncentrációjában is megmutatkozott. A tenyészedényes kísérletekben, az egyes talajrétegek (1-1 cm) molibdén koncentráció értékeit elemezve megállapítottam, hogy a növények rendszeres öntözése Mo lemosódást eredményezett a Pallagról és a Látóképről származó talajokban. A pallagi talaj oldható Mo koncentrációja ugyanis 22,1 és 31,1 mg kg-1, a látóképi talaj Mo koncentrációja 23,4 és 36,7 mg kg-1értékek között ingadozott a 30 mg kg-1Mo-kezelésű talajban, a talajmélység függvényében. A nyíregyházi talaj savanyú kémhatása azonban megakadályozta a Mo függőleges irányú mozgását. A tápoldatos és rizoboxos kísérleteimben a kukorica és a napraforgó növények vizsgálati eredményei arra mutattak rá, hogy a két növénytípus Mo akkumulációs képességében jelentős különbség figyelhető meg. A tápoldatos és a rizoboxos kísérletekben is azt tapasztaltam, hogy a napraforgó által felvett Mo mennyiség jelentősen meghaladta a kukoricánál mért értékeket. Tápoldatos kísérletben például a legnagyobb kezelés esetében a kukorica csíranövény 11,7 µgMo-t vont ki a talajból, a napraforgó csíranövény pedig ennek közel háromszorosát, 34,3 µg molibdént. A rizoboxos kísérletben, ugyanennél a kezelésnél kukorica esetében 41,2 µg, napraforgó esetében 57 µgMo értéket jegyeztem fel. Ezenkívül kimutattam, hogy a tesztnövények Mo akkumulációs képessége és száraz tömeg gyarapodása, valamint kezdeti gyökérnövekedése között szoros összefüggés van. A kukorica csíranövények esetében ugyanis az alkalmazott legkisebb kezelések nem voltak szignifikáns hatással a kukorica száraz tömeg értékeire, azonban napraforgó esetében, az intenzívebb Mo-felvételüknek köszönhetően ezen kezelések már fokozták a növények száraz tömeg gyarapodását a kontrollhoz képest. Továbbá megállapítottam, hogy a rizoboxos kísérletben, már a 90 mg kg-1Mo kezelés is szignifikáns mértékben gátolta a napraforgó fejlődését az extrém magas Mo akkumulációjuknak köszönhetően (1350-1458 mg kg-1), a kukorica esetében azonban csak a 270 mg kg-1 kezelés esetében mérséklődött a hajtás és a gyökér fejlődése. A gyökérnövekedés tanulmányozása során szintén azt tapasztaltam, kukorica gyökérhossz esetében szignifikáns csökkenést csak a legnagyobb Mo-dózis eredményezett, napraforgó esetében azonban már a 90 mg kg-1Mo-kezelés is szignifikánsan csökkentette a gyökér növekedés intenzitását. A molibdénnel kezelt kukorica és napraforgó csíranövények makroelem készletét összehasonlítva kimutattam, hogy a molibdén a legtöbb esetben serkentette a foszfor felvételét és gátolta a kén akkumuláciáját, amely eredmények összhangban vannak a szakirodalmakkal. Mikroelem összetételüket vizsgálva pedig megállapítottam, hogy a Zn, a Mn és a B koncentráció tekintetében a két vizsgálati növény hasonlóságot mutat, ugyanis a kezelés hatására ezen elemek koncentrációja mindkét vizsgálati növény hajtásában megemelkedett hidropónikus körülmények között. A csíranövények NO3-N és NH4-N koncentráció eredményeit elemezve megállapítottam, hogy a tápoldatos kísérletben egyetlen Mo-kezelés esetében sem lehetett kimutatni statisztikailag is igazolható csökkenést a kukorica csíranövények NO3-N koncentrációjában a kontrollhoz képest, napraforgó esetében viszont a 0,07, 0,7 és 7 µM Mo-kezelések szignifikáns csökkenést eredményeztek a hajtás NO3-N tartalmában a kontrollhoz viszonyítva. Rizoboxos kísérleteim során továbbá azt tapasztaltam, hogy a kukorica hajtások esetében valamennyi Mo-kezelés, a gyökérben pedig a 30 és a 90 mg kg-1 Mo-kezelések statisztikailag is igazolhatóan csökkentették a NO3-N koncentrációját, és növelték az NH4-N koncentrációját a kontrollhoz képest. Tenyészedényes kísérletben, a különböző talajtípusokon nevelt zöldborsók eredményei megerősítették azt a tényt, hogy a Mo felvehetőségét elsősorban a talaj kémhatása határozza meg. A növények a molibdént ugyanis molibdenát anion (MoO42-) formájában hasznosítják, melynek a hozzáférhetősége pH függő, felvétele lúgos kémhatású talajokból sokkal nagyobb mértékű. Kísérletem során ezzel összhangban megállapítottam, hogy a molibdént a kezelt növények legnagyobb mennyiségben a legmagasabb pH értékkel bíró talajból akkumulálták (Pallag; pH=7,14), legkisebb mennyiségben pedig a nyíregyházi talajból, amelynek a pH értéke a legalacsonyabb volt (pH=5,09). Továbbá kimutattam, hogy a különböző talajok esetében, a növények molibdén akkumulációjában megnyilvánuló eltérések a száraz tömeg eredményekre is hatással voltak. Látóképi és nyíregyházi talaj alkalmazása során például azt tapasztaltam, hogy a 30 mg kg-1 Mo-kezelés a legtöbb esetben szignifikáns mértékben fokozta a növény száraz tömeg gyarapodását és csak a 270 mg kg-1Mo-dózis gátolta a borsó fejlődését. A pallagi talajon termesztett zöldborsók esetében azonban már a 30 mg kg-1Mo-kezelés is statisztikailag igazolhatóan gátolta a borsó növekedését, a 270 mg kg-1Mo-kezelés pedig az 1. vizsgált fenofázist követően a növény pusztulását eredményezte. A borsók mikro- és makroelem készletét tanulmányozva megállapítottam, hogy az eredményeim a legtöbb esetben alátámasztják a Mo és a P közötti szinergista, valamint a Mo és S közötti antagonista kapcsolatot. Azonban néhány esetben azt tapasztaltam, hogy a Mo-kezelés hatására egyes növényi részek S tartalma növekedést mutatott a kontrollhoz viszonyítva. Továbbá kimutattam, hogy a Mo terhelés hatására a Zn, Mn és B koncentrációja megemelkedett az egyes növényi részekben, a Fe és Cu koncentrációjában pedig a legtöbb esetben csökkenést figyeltem meg a kontrollhoz képest. A Mo-kezelések hatottak a különböző N-formákra is. A kísérletek eredményei alapján egyértelmű bizonyítékot találtam arra vonatkozóan, hogy megfelelő molibdénellátással csökkenthető a növények egészségre káros magas nitrátszintje. A vegetatív részek NO3-N koncentráció értékeit elemezve megállapítottam, hogy a látóképi talaj esetében a 30 mg kg-1Mo-kezelés valamennyi növényi részben, a pallagi talaj esetében pedig a levélben és a gyökérben statisztikailag is igazolhatóan csökkentette a NO3-N koncentrációját a kontrollhoz képest. A nyíregyházi talaj esetében azonban csak a 270 mg kg-1 kezelés eredményezett NO3-N koncentráció csökkenést a levélben, valamint a gyökérben. A generatív részek NO3-N koncentrációját vizsgálva ezenkívül kimutattam, hogy az alkalmazott Mo-kezelések a látóképi, pallagi és a nyíregyházi talaj esetében is statisztikailag igazolhatóan gátolták a NO3-N felhalmozódását a borsószemben a kontrollhoz képest. Továbbá megállapítottam, hogy a látóképi talaj felhasználása során a molibdénnek ez a kedvező hatása már a legkisebb kezelésnél, a 3 mg kg-1 Mo kijuttattásakor is kimutatható volt.

Molybdenum is one of the seven microelements which is essential for the plants. Its relevance of plant physiology primarily lies in the fact that it is a necessary metal component of enzymes participating in nitrogen-metabolism. On the one hand, it has a decisive role in the nitrogen supply of Fabaceae as the co-factor of the nitrogenase enzyme, on the other hand, it has an essential role in the process of nitrate reduction, since the presence of molybdenum is essential in order that the nitrate reductase could function optimally. With no molybdenum, the process of nitrate reduction slows down which can often cause harmful nitrate accumulation in the plants. Since the molybdenum has a key role in the nitrate reduction as part of the nitrate reductase enzyme, one of the important objectives of my research work was to verify that the high level of nitrate harmful to health can be reduced with appropriate molybdenum supply. In order to investigate the process of nitrate reduction, I determined the nitrate-nitrogen as well as the ammonium-nitrogen concentration of my experimental plants (maize, sunflower, green pea) in all parts of the plants. Another aim of my research was to determine what effect the Mo-treatments with increasing concentration have on the dry mass product of the test plants’ certain parts, the intensity of original root growth as well as how the applied treatments influence the macroelement and microelement contents of plants. In addition, I felt it was important to carry out the element analysis of soils treated with molybdenum and used during the experiment. During the examination of soil my objective was to determine how much percent of the soil’s total molybdenum content is available to the test plants (soluble element content) and to determine whether the daily watering of plants of examination (green pea) causes denudation in the soil in case of different types of soil. In order to answer to the above questions I set up experiments which can be listed into three main groups: 1. hydroponic experiments, 2. rhizobox experiments, 3. pot experiments. I involved a monocotyledon (maize, Zea mays L. cv. Norma SC) and a dicotyledon plant (sunflower, Helianthus annuusL. cv Arena PR) in my hydroponic and rhizobox experiments which directly or indirectly play an important role in human analysis while their economic role is also essential. In my pot experiment I chose green peas (Pisumsativum L.) as test plant since its molybdenum need is significant and it is one of the vegetables grown in the largest area in Hungary.

My examinations deal with the hydroponic and rhizobox experiment set in the Climate Chamber of Department of Agriculture and Botany Plant in the Institute of Plant Sciences as well as the plant and soil samples of the pot experimentation set in the Greenhouse of Institute of Agricultural Chemistry and Soil Science. During my research work I carried out the element analysis of plant samples with inductively coupled plasma optical emission spectrometry (ICP-OES) and inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS). Wet digestion with nitric acid and hydrogen peroxide was applied during sample preparation of these plants. The sample preparation method necessary for the determination of nitrate nitrogen and ammonium nitrogen concentration of the plant samples is different from the method mentioned above. The various nitrogen forms of the certain plant samples were determined by fluid flow (CONTIFLOW) method, using FIAstarAnalyzer, after its dissolution in distilled water and ultrasonic shaking. The elemental analysis of soil samples can be divided to two main components which are the following: 1. The determination of the total element content of the samples with atmospheric wet digestion using concentrated nitric acid and hydrogen peroxide. 2. The determination of the samples’ soluble Mo content easily available for plants using the extraction tool by Lakanen-Erviö. Afterwards, we measured the element content of the appropriately prepared samples using the abovementioned ICP-OES equipment. During my examinations of soil I established that the soluble Mo concentration values of different types of soil show close connection with the acidity and element content of the soils (e.g. Fe, Al). I noted the smallest soluble Mo concentration value in the case of Nyíregyháza soil with the smallest pH value which is explained by the fact that in the case of acidic soils the iron and aluminium oxides keeps the molybdate anion utilizable for the plants in strong bond. In parallel with the increase of the soil’s pH value, the adsorption weakens which became visible also in the soluble Mo concentration of Látókép and Pallag soils. In the pot experiments analysing the molybdenum concentration values of certain layers (1-1 cm) I established that the periodical watering of plants resulted in Mo denudation in soils from Pallag and Látókép. The soluble Mo concentration of the soil of Pallag was between 22.1 and 31.1 mg kg-1, the Mo concentration of the soil of Látókép was between 23.4 and 36.7 mg kg-1 in case of 30 mg kg Mo-treatments depending on the soil depth. However, the acidic pH of the soil of Nyíregyháza prevented the vertical movement of Mo. In my hydroponic and rhizobox experiments the experimental results of maize and sunflower plants showed that there is a significant difference in the Mo accumulation capability of the two types of plant. I also found in the hydroponic and rhizobox experiments that the Mo quantity absorbed by the sunflower considerably exceeded the values measured in maize. In my hydroponic experiment in the case of the largest treatment the maize seedling subtracted 11.7 µg Mo from the soil, while the sunflower seedling subtracted the treble of this, namely, 34.3 µg molybdenum. In my rhizobox experiment with the same treatment I noted 41.2 µg in the maize and 57 µg Mo value in the case of sunflower. In addition, I showed that there is a close connection between the Mo accumulation capability of test plants and their dry mass growth as well as their initial root growth. In the case of maize seedlings the applied smallest treatments had no significant effect on the maize’s dry mass values but in the case of sunflower these treatments increased the plants’ dry mass growth due to their more intensive Mo uptake compared to the control. Besides, I established that in my rhizobox experiment the 90 mg kg-1 Mo-treatment significantly hindered the sunflower’s growth due to their extremely high Mo accumulation (1350-1458 mg kg-1), but in the case of the maize only the 270 mg kg-1 Mo-treatment slowed down the growth of shoot and root. During studying the root growth I also found that in the case of the maize’s root length, only the largest Mo-treatment caused a significant decrease, but in the case of sunflower the 90 mg kg-1 Mo-treatment significantly reduced the intensity of root growth. By comparing the macroelement reserves of maize and sunflower seedlings treated with molybdenum I showed that in most cases the molybdenum encouraged the uptake of phosphorus and hindered the accumulation of sulphur which are in harmony with the scientific literature. Examining their microelement composition I established that the Zn, Mn and B concentration of the two plants of examination similarly change as the concentration of these elements due to the treatments increased in the plant’s shoot in hydroponic circumstances. The NO3-N and NH4-N concentration results of seedlings showed no statistically verifiable reduction in NO3-N concentration could have detected in case of Mo-treatments of maize seedlings compared to the control in case of hydroponic experiment; while 0.07, 0.7 and 7 µM Mo-treatments resulted in significantly decreased NO3-N content in shoots compared to the control in case of sunflower. Furthermore I established in case of rhizoboxes experiment that in the case of maize shoots all Mo-treatments, while in the case of root the 30 and 90 mg kg-1 Mo-treatments decreased the NO3-N concentration in a statistically verifiable way and increased the NH4-N concentration compared to the control. In the pot experiment the results of green peas cultivated in different types of soil affirm the fact that the capability to uptake Mo is primarily determined by the soil’s acidity. Since the utilizable Mo form for the plants is the molybdate anion (MoO42-) which is available depending on pH and can be absorbed in a much larger quantity from alkaline soils. Accordingly, during my experiment I established that the treated plants accumulated the largest amount of molybdenum from the soil with the largest pH value (Pallag; pH=7.14), while the smallest amount from the Nyíregyházasoil with the smallest pH value (pH=5.09). In addition, I showed that in the case of different soils the obvious differences of the plants’ molybdenum accumulation had an effect on the dry mass results too. During the application of the soil of Látókép and Nyíregyháza, the 30 mg kg-1 Mo-treatment increased significantly the dry mass growth of the plant in most cases, but the 270 mg kg-1 Mo-dose hindered the growth of peas. In the case of green peas grown in Pallag soil, however, the 30 mg kg-1 Mo-treatment also verifiably hindered the growth of peas, and the 270 mg kg-1 Mo-treatment resulted in the destruction of plant after the 1stphenological state. Studying the micro- and macroelement reserves of peas I established that my results sustain the synergistic relationship between Mo and P, and the antagonistic relationship between Mo and S in most cases. However, I found in some cases that as the result of the Mo-treatment, the sulphur content of some plant’s parts increased compared to the control. In addition, I showed that due to the Mo loading, the Zn, Mn and B concentration of certain parts of the plant is increased, but I noticed a decrease in the Fe and Cu concentration in most cases compared to the control. The Mo-treatments had an effect on the different N-forms too. Based on the results of the experiments I found an unequivocal evidence that the high nitrate level of plants with adverse health effects can be decreased with appropriate molybdenum supply. Analysing the NO3-N concentration values of the vegetative parts I established that in the case of the soil of Látókép the 30 mg kg-1 Mo-treatment verifiably decreased the NO3-N concentration in all parts of the plant, while in the case of the soil of Pallag it decreased it in the leaf and the root. In the case of the soil of Nyíregyháza, however, the 270 mg kg-1 treatment resulted in a decrease of NO3-N concentration in the leaf and the root. Analysing the NO3-N concentration of the generative parts I showed that the applied Mo-treatments verifiably hindered the NO3-N accumulation in the pea in the case of the soil of Látókép, Pallag and Nyíregyháza compared to the control. In addition, I established that during the use of the soil of Látókép this favourable effect of the molybdenum could be shown in the smallest, 3 mg kg-1 Mo-treatment.