Allelopátia

Korai megfigyelések Theophrastus (Kr. e. 300): a bagolyborsó gyomelnyomó hatását megfigyeli Demokritos (Kr. e. 4. sz.): a növényi anyagokat gyomszabályozó módszerként ajánlja Plinius Secundus (Kr. u. 1. sz.): a dió emberre, növényre káros árnyékáról ír „Némely növényből származó illat elegy vagy présnedv, ha nem is halálos, de veszélyes…például a retek és a babér árt a szőlőnek.”

Korai megfigyelések Lippai János (1664): Posoni kert „a Dió fának nehéz, s-ártalmas az ember fejének, és mind azoknak a fáknak, a melyek alatta, vagy közel vannak hozzá. Azért jobb őtet magánossan ültetni, és közönségesen az út-félen, a hol nem sok kárt tehet; mert árnyéka is olly mérges annak, hogy semmi vetemény, vagy fa, nem nőhet-alatta, meg mellette is. De kivált-képpen, természet-szerént-való ellensége néki a Tölgy-fa; azért, nem kel ezt hozzá ültetni…”.

Az allelopátia meghatározása, folyamata Allelopátia (Molisch 1937): allelon (=kölcsönös, egymás) + pathos (=ártalmas, elszenvedni) Növények élő vagy elhalt szöveteiben termelődő vegyületek más növények növekedését és fejlődését gátolják. Tág értelmezésben: mikroorganizmusok, gombák, növények esetén is alkalmazzuk a fogalmat. Egyaránt használjuk pozitív és negatív hatásokra Antibiotikum: mikroorganizmus → mikroorganizmus Marazmin: mikroorganizmus→ magasabbrendű növény Fitoncid: magasabbrendű növény → mikroorganizmus Kolin: magasabbrendű növény → magasabbrendű növény

Gyakoribb allelopatikus hatások - Termésérés serkentése - Csírázásgátlás vagy késleltetés - Talajuntság - Nitrogén megkötés gátlása - Növénytársulások kialakulása - Szukcessziós folyamatok

Az allelopátiás vegyületek forrásai: Párolgás Gyökér általi kiválasztás Kimosódás Növényi maradványok elbomlása Az allelopátiás vegyületek forrásai (Rice 1984)

megkötődés a talajszemcséken akceptor növény donor növény genetikai faktorok környezeti hatások kibocsátott vegyületek szervetlen átalakítás felvehető allelo- patikum megkötődés a talajszemcséken mikrobiális átalakítás Az allelopatikus vegyületek bioszintézisét befolyásoló főbb tényezők (Pellissier et al. 2002)

Allelopatikus hatású növények A hazai flórából kb. 150 allelopatikus faj ismert (Szabó 1997) A többségük nem őshonos, adventív faj A hazai allelopatikus növényfajok kb. egyharmada fás növény Sok faj tartozik a Fagales, Salicales, Pinales, Ericales, Asterales, Fabales rendekbe - Fás társulásokban az allelopatikus hatások erőteljesebben megnyilvánulnak

Allelopatikus hatású növények Növényfaj Hatóanyag tarackbúza agropirin szőrös disznóparéj flavonoid parlagfű szeszkviterpén-lakton selyemkóró nikotin, kvercetin, asclepiadin, sitoszerin fehér libatop klorogénsav, triterpén-szaponin, fenolsavak mezei aszat cianogén-glükozid apró szulák glikozidok, kumarin, alkaloidok, fenolsavak csillagpázsit szaponin ragadós galaj aszperulozid pipacs alkaloid magas aranyvessző izokvercitin

Allelopátia erdei ökoszisztémákban - A fafajok meghatározzák az aljnövényzet mintázatát kocsányos tölgy → göcsös görvélyfű, bükk → erdei aggófű - Intraspecifikus gátló és serkentő hatások: a bükklevél vegyületei gátolják, majd serkentik a bükkmakk csírázását - Lágyszárú fajok akadályozhatják a fás fajok csírázását sasharaszt → erdeifenyő, lucfenyő, keresztlapu → kocsánytalan tölgy

Allelopátia erdei ökoszisztémákban - Zuzmó- és mohafajok is gátolhatják egyes fafajok csírázását serlegzuzmó fajok → erdeifenyő - Mikroorganizmusok is kifejthetnek gátló hatást Actynomycetes fajok → húsbarna pénzecskegomba → duglászfenyő - A hatás közvetlenül és közvetetten is megnyilvánulhat fekete dió nitrogénkötő sugárgomba mézgás éger

Allelopátia erdei ökoszisztémákban Az allelopátiának szerepe lehet: - a magprodukcióban, - az erdők felújulásában és regenerációjában, - az erdősítés során, - az erdők szerkezetének alakulásában, - a biomassza produkciójában, - a szukcessziós folyamatokban, - és az erdővédelemben. ( ČABOUN 2004)

A Pinus caribea és a természetközeli erdők hatása a talajélet aktivitására Ecological Consequences of Allelopathy A. Koocheki, B. Lalegani and S. A. Hosseini Z. A. Cheema et al. (eds.), Allelopathy, Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2013

Az allelopátia alkalmazása az erdészetben - Allelokemikáliák előállítása - Allelopátiás fajok irtása - Allelopátiás lágyszárú fajok vetése az aljnövényzetbe: veres csenkesz, tarka koronafürt, szarvaskerep, csomós ebír Allelopátiás növényi részek keverése a talajba: árpa-, rozs- és búzaszalma a málna terjedésének megakadályozására - Mikorrhizált csemeték ültetése

Az allelopátia jelentősége „Az allelopatikus gátlások szerepe az erdei ökoszisztémákban valószínűleg sokkal nagyobb lehet, mint azt korábban feltételezték.” M. Carroll 1994 „…ezekre a kérdésekre nagy figyelmet kell fordítani erdészeti vonatkozásban is, különösen az újulat és a talajt borító lágyszárú és telepes növények kapcsolatában.” Nemky Ernő 1962

Az allelopátia alkalmazása a gyomszabályozásban Allelokemikáliák árusítása Gyomkorlátozó, rovarűző, gombaellenes, növekedésserkentő allelopatikumok Allelopátiás takarónövények Élő és elhalt rozs, cirok, árpa, búza, zab Allelopátiás kultúrnövények Uborka, napraforgó, szója, paprika

A leggyakrabban alkalmazott allelopátiás kultúrnövények és növényfajok Applied Allelopathy in Weed Management: An Update J. R. Qasem Z. A. Cheema et al. (eds.), Allelopathy, Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2013

Az allelopátia tanulmányozásának módszerei Növényi kivonat készítése Laboratóriumi vizsgálatok Üvegházi kísérletek Szabadföldi kísérletek Mikroszkópos vizsgálatok

Juglon index A juglon a közönséges dió és a fekete dió mellett a Juglandaceae család több tagjából is kimutatott erősen allelopatikus hatású naftokinon, amely a csapadékkal kimosódva a talajba kerül Számos növényfajra nézve csírázásgátló hatású, gátló hatását a fotoszintézis és a légzés intenzitásának csökkentésén és az oxidatív stressz növelésén keresztül éri el A juglon index (Szabó 1999) az ismeretlen allelopatikus potenciálú növényfajból készített kivonattal, illetve az 1 mM-os juglonnal történő kezelés hatásának összehasonlításán alapul A juglonnal, valamint az ismeretlen allelopatikus potenciálú növényfajból készített kivonattal kezelt tesztnövény, a fehér mustár (Sinapis alba L.) csírázási százalékából, gyökér- és hajtáshosszúságából képzett hányados határozza meg a juglon indexet.

Ij /x = (Hj + Rj + Gj) / (Hx + Rx + Gx) Ha a hányados egynél nagyobb, akkor az allelopatikus potenciál a juglonénál kifejezettebb, vagyis a gátlás erősebb, ha egynél kisebb, akkor az allelopatikus potenciál a juglonénál kevésbé kifejezett, vagyis a gátlás gyengébb. 0,5 alatti juglon-index érték esetén gyakorlatilag már nem beszélhetünk allelopatikus potenciálról (Szabó 1999). A juglon-index (Ij /x) meghatározása ismeretlen allelopatikus potenciálú növénykivonat esetén: Ij /x = (Hj + Rj + Gj) / (Hx + Rx + Gx) Jelmagyarázat: Hj : 3-szor 10 mustármag 1 mM-os juglon hatására mért hajtáshosszúságainak átlaga (mm), Rj: 3-szor 10 mustármag 1 mM-os juglon hatására mért gyökérhosszúságainak átlaga (mm), Gj: 3-szor 100 mustármag 1 mM-os juglon hatására mért csírázóképességének átlaga (db), Hx: 3-szor 10 mustármag ismeretlen allelopatikus potenciálú növényi kivonat hatására mért hajtáshosszúságainak átlaga (mm), Rx: 3-szor 10 mustármag ismeretlen allelopatikus potenciálú növényi kivonat hatására mért gyökérhosszúságainak átlaga (mm), Gx: 3-szor 100 mustármag ismeretlen allelopatikus potenciálú növényi kivonat hatására mért csírázóképességének átlaga (db).

1 g/100 ml és 5 g/100 ml koncentrációjú vizes kivonat készítése: a vizsgált növények apróra tördelt száraz hajtásait 1 órán keresztül 20 °C hőmérsékletű desztillált vízben áztatjuk, 10 percenként összerázzuk, majd szűrőpapíron keresztül leszűrjük. A mustármagokat két, 5 ml kivonattal megnedvesített szűrőpapír között csíráztatjuk, sötétben, 20 °C hőmérsékletű termosztátban. Minden egyes Petri-csészébe 100-100 mustármagot helyezünk, koncentrációnként és növényfajonként három-három ismétlést állítunk be. A juglon-index meghatározásához a csírázási százalékot, valamint a hajtás- és gyökérhosszúságot a csíráztatás kezdetétől számított hatodik napon jegyezzük fel. Az egyes növényi kivonatokkal történő kezelés hatását a kontrollként használt desztillált vizes kezelés hatásával hasonlítotjuk össze. Az eredmények kiértékelését a csírázási százalék esetén χ2-próbával, a hajtás- és gyökérhosszúság esetén Mann-Whitney teszttel végezzük, az InStat statisztikai programcsomag alkalmazásával (InStat 1997).

1: 5 g/100 ml, 2: 3 g/100 ml, 3: 1 g/100 ml, 4: kontroll. 1. 2. 3. 4. Különböző koncentrációjú Erechtites hieracifolia kivonattal kezelt Sinapis alba magok csírázási aránya. Jelmagyarázat: az alkalmazott kivonatok koncentrációja: 1: 5 g/100 ml, 2: 3 g/100 ml, 3: 1 g/100 ml, 4: kontroll.

Az Erechtites hieracifolia hajtásából készült kivonat hatása a Quercus petraea makkjainak csírázóképességére

Az Erechtites hieracifolia hajtásából készült kivonat hatása a Quercus petraea makkok gyököcskéjének átlagos hosszára

Az Erechtites hieracifolia hajtásából készült kivonat hatása a Quercus petraea makkok gyököcskéjének maximális hosszára