A cukorrépa különleges helyet foglal el a szántóföldi növénytermesztésben. Ipari növény, amelynek hazai vetésterülete az elmúlt években drasztikusan lecsökkent (2022-ben tízezer hektár alá esett), de amelynek termesztése nagy körültekintést és odafigyelést igényel még ma is. Nem véletlenül nevezik a szántóföldi növények királynőjének. A cukorrépa kétéves fejlődésű növény, amely a második évben megy magszárba és hoz termést. Az első év végére feltölti azokat a szénhidrát raktárait, amelyek a megfelelő átteleléshez szükségesek. Ezt a tulajdonságát használja ki a cukoripar, és a répatestben felhalmozott szacharózból állítja elő a répacukrot. A jelenlegi genetikai potenciál szerint a növény termésszintje maximum 24 tonna cukor hektáronként, ami 137 tonna répatermésnek felel meg. Az elmúlt évtizedekben a terméspotenciál növekedése elsősorban a szárazanyag levél és répatest közötti megoszlásának, illetve a répatest szénhidrátformáinak egymáshoz viszonyított arányának a változásából adódott (1. kép, Hoffmann és Kenter, 2018).

1. kép

Az első pár valódi levél kiterülése után a többi 5/13-as levélállásban fejlődik, azaz minden 13. levélkezdemény jelenik meg ugyanabban a pozícióban, mialatt a kifejlődött levelek öt kört tesznek meg spirális alakban. Az első húsz levél kifejlődéséig két egymást követő levél megjelenése között 34 foknap (°Cd) telik el (ezt nevezzük fillokronnak), majd ezt követően lassul az új levelek kifejlődése, és csak 67 foknaponként követik egymást (2. kép, Lemaire és mtsai, 2010). (A foknapok illetve a hasznos hőösszeg számítása a következő: a középhőmérsékletből levonjuk a cukorrépa bázis hőmérsékletét – Tb=0°C –, és a kapott értéket naponta összeadjuk.) A huszadik levélkezdemény megjelenésének idején, a kelést követően kb. 700-800 °Cd hasznos hőösszeg elérésekor, megváltozik az egymást követő levelek megjelenése között eltelt idő (a fillokron), és megkezdődik a répatest szárazanyag tartalmának intenzív növekedése. A gyökér másodlagos vastagodása a cukorrépára jellemző másodlagos kambiumgyűrűk működésének eredménye. Ezek kialakulása már a növény fejlődésének korai időszakában megtörténik, és kb. a 10-12 leveles korban befejeződik. Ezután új kambiumgyűrűk már nem alakulnak ki, a már differenciálódott gyűrűk pedig egy időben, egymással párhuzamosan működnek. A cukorrépa termését, azaz a gyökértömegét és a benne felhalmozott raktározott cukor mennyiségét meghatározza a kambiumgyűrűk száma (ún elnyelő kapacitás), ezért a végső hozam szempontjából a növény fiatalkori fejlődése nagy jelentőségű (3. kép, Jammer és mtsai, 2020). A répatest tömegének kb. 75%-át a belső 5-6 kambium gyűrű adja.

2. kép

3. kép

A répatest parenchima szövetének sejtjeiben a levelekből ideszállított szacharóz vakuólumokban, azaz a sejten belüli, membránnal határolt sejtnedvüregekben raktározódik. A sejtek mérete az érkötegek közvetlen közelében kisebb, míg attól távolabb, a gyökér széle felé haladva növekszik (4. kép, Draycott, 2006). A sejtekben a szacharóz koncentrációja azok 1-1,5 köbnanométer nagyságáig növekszik, majd sejt további növekedésével csökken. A korábban már említett elnyelő kapacitás tehát úgy maximalizálható, ha a kambiumgyűrűk közötti sejtek száma növekszik, átlagos méretük pedig 1-1,5 köbnanométer között változik.

A cukorrépa fejlődésének első évében klasszikus fejlődési stádiumokat nem tudunk meghatározni, ez az időszak négy részre tagolódik:
1. csírázás és kelés: vetéstől a sziklevelek megjelenéséig
2. korai levélfejlődési időszak: szikleveles kortól 10 12 leveles korig
3. másodlagos gyökérnövekedés és raktározás: 10 12 leveles kortól
4. b etakarításra érett állapot
A másodlagos gyökérnövekedés két szakaszból áll, amiket a sorzáródás, azaz a teljes levélfedettség elérése (illetve a fillokron változása) választ el. Ettől az időponttól, optimális körülmények között, a répatest méretének és szárazanyag tartalmának változása ún. szigmoid görbével írható le, míg a cukortermésé lineáris növekedést mutat (Ghaemi és Rahimian, 2017).

4. kép

A répafej tömegének 77%-a víz (5. kép, Hoffmann és mtsai, 2004), ezért a cukorrépa hozamának szempontjából fontos a megfelelő vízellátás. A termesztett növény őse (Beta vulgaris subsp. maritima) a tengerpart sós környezetéhez alkalmazkodott. A növényvilágban a magas sótartalom és az aszály okozta stressz ellen a növények hasonló módon tudnak védekezni, mégpedig a sejtoldatuk töménységét növelik meg ún. ozmolitok felhasználásával. Az ozmolitoknak azokat a kisméretű, jó vízoldékonyságú, szerves anyagokat nevezzük, amelyek nagy töménységben sem gátolják a sejtek normális működését. Ide tartoznak a különféle cukrok (pl. a szacharóz is), a cukoralkoholok, az aminosavak és kisebb fehérjék, a különféle nitrogén vegyületek (pl. glicin-betain) és a poliamidok. Ugyancsak a sejtek ozmotikus egyensúlyáért felelnek a cukorgyártás szempontjából káros ionok, a kálium és a nátrium.