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 allelopatikus vegyületek forrásai: Párolgás Gyökér általi kiválasztás Kimosódás Növényi maradványok elbomlása

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)

Az allelopátia alkalmazása az erdészetben - Allelokemikáliák előállítása - Allelopatikus fajok irtása - Allelopatikus lágyszárú fajok vetése az aljnövényzetbe: veres csenkesz, tarka koronafürt, szarvaskerep, csomós ebír Allelopatikus 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 Allelopatikus takarónövények Élő és elhalt rozs, cirok, árpa, búza, zab Allelopatikus kultúrnövények Uborka, napraforgó, szója, paprika

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: 5 g/100 ml, 4: kontroll. 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: 5 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