Az olasz szerbtövis intenzíven terjedô, veszélyes gyomnövény, mely szántóföldi kultúrákban (kukorica, napraforgó, cukorrépa stb.) és természetes növénytársulásokban mint inváziós faj jelentôs problémát okoz. A faj versenyképességének számos összetevôje van, ezek közül jelentôs lehet az allelopátia.
Az allelopátia sok esetben nehezen választható el a versengés más eszközeitôl, ezáltal csak becsülni lehet, hogy természetes körülmények közül milyen mértékben valósul meg. Figyelembe kell venni azt is, hogy az allelopátiáért felelôs vegyületek a kibocsátást követôen számos kémiai, mikrobiológiai hatásnak vannak kitéve.
A zavaró tényezôket többé-kevésbé kiszûrô Petri-csészés vizsgálatok arra hívták fel a figyelmet, hogy a szerbtövis ugyanazon populációján belül (különbözô tényezôktôl függôen) változhat az allelopátia mértéke, sôt iránya is. A növények fejlettsége, a csapadékviszonyok, a vízellátottság, az állománysûrûség egyaránt befolyásolhatják a biotesztek végeredményét.
A szerbtövisek allelopátiájával foglalkozó elsô írások egyike Rice (1964) nevéhez fûzôdik.
A szerzô 16 növényfaj, köztük a Xanthium italicum-pennsylvanicum komplex gátló hatását vizsgálta nitrogénkötô és nitrifikáló baktériumokra: Azotobacter, Rhizobium, Nitrobacter, Nitrosomonas törzsekre.
A friss növények kivonatai közül a szerbtövisé egy-egy Azotobacter, Rhizobium, Nitrobacter törzset erôsen, egy másik Rhizobium törzset pedig kismértékben gátolt. Rice megfigyelte továbbá a Xanthium allelopátiájával kapcsolatban, hogy különbözô idôpontban gyûjtött minták eltérô hatásúak voltak, holott fejlettségbeli különbség nem látszott a növények között.
Ilyen esetben a környezeti tényezôk hatását feltételezte a különbségek hátterében.
Gátló hatást nem csak növényi kivonatokban, hanem több homokon nevelt növény talajából kimosott szûrletben is talált. A Xanthium italicum-pennsylvanicum komplex estében egy Nitrobacter és két Nitrosomonas törzsben erôteljes, egy Azotobacter és egy Rhizobium törzsben enyhe volt a hatás.
Rice ugyanebben a cikkében több növény esetében beszámol a gátló hatás változásáról, a kivonat készítésre használt szervek korától függôen.
Szerbtöviseken az idôsebb levelek erôteljesebb hatását tapasztalta.
Több késôbbi munka a szerbtövisek és más növények közötti allelopátiával, illetve a ható vegyületekkel foglalkozik. Bushra és munkatársai (1987) levelek, szárak, gyökerek, virágok, termések hatását is vizsgálta, melyek növekedésgátló hatásúak voltak saláta, réparepce (Brassica campestris), kukorica és Pennisetum americanum csírázására, gyökérnövekedésére.
Vizsgálatukban a szerbtövis maradványai a réparepce csírázását és valamennyi tesztnövény (saláta, réparepce, kukorica, Pennisetum americanum) gyökérnövekedését gátolták, mint ahogy gátló hatásúak voltak a csapadék által kimosott, majd betöményített oldatok is. A szerzôk kávésavat, p-hidroxi-benzoesavat, p-kumarinsavat, klorogénsavat, ellagénsavat határoztak meg az allelopátiáért felelôs inhibítorok között.
Einhellig és munkatársai (1985) az allelokemikálák vízháztartásra gyakorolt hatásának vizsgálatához használták fel a szerbtövist mint allelopátiás fajt. Cirok (Sorghum bicolor) tesztnövény vízpotenciáljának, ozmotikus potenciáljának, turgorának, vízvezetô képességének és szárazanyag-produkciójának befolyásolására többek között szerbtövis vizes kivonatát, talajba kevert maradványait, illetve szerbtövisekben is megtalálható allelokemikáliákat (pl. p-kumarinsav) használtak többféle töménységben. Mind a vizsgált fahéjsavszármazékokról, mind a szerbtövisek kivonatáról beigazolódott, hogy jelentôs mértékben növelték a levél ellenállását a vízmozgással szemben, csökkentették a vízpotenciált, ozmotikus potenciált, turgornyomást, illetve a szárazanyagtömeget a tesztnövényben.
A növényi maradványokban azonban a vizsgált tényezôk közül csak a száraztömegben találtak szignifikáns különbséget a kontrollhoz viszonyítva. Chon és munkatársai (2003) vizsgálatában 16 fészkes virágzatú növény vizes levélkivonata közül gátló hatásában kiemelkedett három, melyek egyike a Xanthium occidentale volt.
A szerbtövis kivonata már 30 g száraz tömeg/liter koncentrációban is teljesen gátolta a lucerna gyökér- és hajtásnövekedését. A metanolos kivonatok közül a Xanthium fajé csökkentette legjobban a lucerna és a kakaslábfû gyökérnövekedését.
A szerzôk több allelokemikália mennyiségi meghatározását végezték el a szerbtövisben. A vizsgált fahéjsavszármazékok közül a kumarint, a transz-fahéjsavat, a klorogénsavat és az o-kumarinsavat mutatták ki.
Casini (2004) kukorica-tesztnövényeken vizsgálta olasz szerbtövis gyökérkivonatainak és maradványainak hatását. A növényi maradványokat virágzás végén álló növényekbôl állította elô darabolással, szárítással, végül darálással, majd felhasználás elôtt 30 napig 5 oC-on tárolta ôket. A kivonatokat (1–4% töménységben) desztillált vízzel készítette. Már 2%-os töménységnél 17%-os, 4%-os töménységnél pedig 95%-os csírázásgátlást tapasztalt. Ez a megfigyelése ellentmond más szerzôk (Bushra és mtsai 1987) korábbi eredményeinek, ahol a kukorica csírázásának gátlását nem tapasztalták.
Magyarázat lehet erre, hogy Casini a szárított maradványok alacsony hômérsékleten, rövid ideig való tárolásával (ami a természetben valószínûleg nem fordul elô) szinte minimálisra csökkentette az allelokemikáliák degradációját.
A növényi maradványok kivonatai a növekedést is gátolták. A gyökérszámot minden koncentrációban, a gyökérhosszúságot pedig 2%-os töménységtôl csökkentették. A legtöményebb kivonat 50% száraztömeg csökkenést okozott. Figyelemre méltó, hogy a szerzô különbséget talált a kukoricahibridek érzékenységében, pl. a Giorgio hibrid már 1% töménységben jelentôs csírázás- és növekedésgátlást szenvedett, a Febot 1%-os kivonata még serkentette, és csak 3%-tól volt szignifikáns a csökkenés.
Ugyancsak különbséget talált a szerzô a hibridek érzékenységében gyökérkivonatok alkalmazásakor is. Casini szintén fahéjsav- és benzoesav-származékokat említ a szerbtövisek allelokemikáliái között.
Cutler és Cole (1983) a növényvilágban kevésbé elterjedt, de a szerbtövisekben megtalálható vegyületek, az atraktilozid és a karboxi-atraktilozid allelopátiás hatását vizsgálta tenyészedényes kísérletekben. A két vegyület közül a karboxi-atraktilozid bizonyult hatékonyabbnak vizsgálataikban. A búza növekedését 10-3, 10-4, 10-5 M koncentrációban 100, 91 és 48%-ban gátolta. Kukoricán a töménységtôl függôen klorózist, nekrózist, 25–50%-os növekedésgátlást tapasztaltak, dohányon hideghatáshoz hasonló tüneteket, kanalasodást okozott.
Célunk az volt a vizsgálattal, hogy a szerbtövis példáján felhívjuk a figyelmet arra, hogy olyan tényezôk is befolyásolhatják az allelopátia végkimenetelét, melyeket általában nem vesznek figyelembe. Ennek alátámasztására a biotesztek mellett célszerûnek láttuk szerbtövisekbôl már kimutatott allelokemikáliák mennyiségi változásának nyomon követését is.
Anyag és módszer
Szárított minták kivonatainak hatása Olasz szerbtövis (Xanthium italicum) növényekrôl május, június és július hónapokban vettünk mintát a gyökerekbôl és hajtásokból, mindhárom hónapban csapadék elôtt és után. Májusban 26-án 15 mm öntözés elôtt (elôzô csapadék 15 nappal korábban volt), 28-án az öntözés után közvetlenül; június 1-jén, majd 7-én 32 mm csapadék után; júliusban 6-án, majd 10-én 15 mm csapadék után. A májusi mintavételkor a növények fejlettsége 4–5 levél, júniusban 5–6 levél, júliusban virágzás eleje. Ezen túl júliusban megkülönböztettünk ritka (2–3 növény/m2) és sûrû (150 növény/m2) állományokat (mindkettô természetes kelés).
A mintákat fagyasztóban tároltuk –80 oC-on a szárításig, mely 60 oC-on történt 48 órán át.
A száraz növényi részeket ledaráltuk, és az ôrleménybôl készítettünk kivonatokat 100 ml csapvízzel (pH 7,1), 4 g száraz gyökér vagy hajtás, illetve 12 g friss tömegnek megfelelô szárított részek falhasználásával, ami hajtások esetében 2,3 g, gyökereknél 2,9 g. A kivonást 23–24 oC-on, 24 órán át, sötétben végeztük.
A kivonatok hatásának vizsgálatát kerti zsázsán (Lepidium sativum) végeztünk Petricsészében, szûrôpapíron, csészénként 50 tesztnövény felhasználásával, 4 ismétlésben. A biotesztek értékelése során a zsázsa gyökér- és hajtáshosszát mértük a csíráztatás kezdetétôl számított 3. és 6. napon.
Az allelokemikáliák mennyiségi mérése
A klorogénsav, a p-kumarinsav, a kumarin és a transz-fahéjsav mennyiségi meghatározásához az elôzôekben leírt módon szárított mintákból desztillált vizes kivonatot készítettünk 4 g minta és 100 cm3 desztillált víz felhasználásával, melyet 2 órán keresztül rázattunk, majd a szûrés után Merck-Hitachi HPLC készülékkel végeztük a meghatározást. Az elválasztás körülményei: oszlop: Lichrospher 100RP-18, 125×4 mm, eluens: víz: metanol: ecetsav 12:15:1 arányú elegye, flow: 1 ml/perc.
A detektálást L-4500 Diode Array Detector segítségével, 275 nm hullámhosszon végeztük. A minôségi azonosításhoz klorogénsavat (SIGMA), p-kumarinsavat (SIGMA), kumarint (SIGMA), transz-fahéjsavat (ALDRICH) tartalmazó összehasonlító oldatot használtunk.
Eredmények
Szárított minták kivonatainak hatása
A kivonatok mindegyike mindkét dózisban gátolta a zsázsa gyökérnövekedését az elsô és második értékelés alkalmával is, emellett az egyes kivonatok hatása között is jelentôs különbségek adódtak (1. táblázat).
A gyökérkivonatok enyhébb hatása következtében mindkét értékelési idôpontban, mindkét dózisban voltak szignifikáns különbségek a gátlás mértékében az egyes kivonatok között.
A hajtáskivonatok 4 g/100 ml töménységben a 6. napon is 95%-nál erôsebben gátoltak, így szignifikáns különbségek csak a hígabb kivonatok hatása között jelentkeztek a két mérés alkalmával.
A 3. napon a 2,3 g/100 ml töménységû hatáskivonatok közül a májusi, csapadék elôtti (H 05.26) és a júliusiak közül a ritka állományoké (HR 07.06 – csapadék elôtti, HR 07.10 – csapadék utáni) voltak a legerôsebbek 94 és 98%-os hatékonysággal. A többi hajtáskivonatnak ennél gyengébb volt a gátló hatása: 70 és 83%. A 6. napon kivonatonként eltérô hatásvesztést tapasztaltunk.
Ebben a töménységben legtartósabb hatása a sûrû állomány júliusi, csapadék utáni mintáinak (HS 07.10) volt (a gátlás mértéke 91%). Ehhez hasonló hatásúak voltak a 3. napos értékelés kapcsán említett H 05.26, HR 07.06, HR 07.10 kivonatok is.
A gyökérkivonatok gátló hatása májusban és júniusban különbözött csapadék elôtt és után.
A májusi töményebb (4 g/100 ml) és júniusi hígabb (2,9 g/100 ml) oldat esetében csökkent hatás megfigyelhetô csapadék után a 3. napon (78%-ról 62%-ra és 61%-ról 22%-ra mérséklôdött a gátlás). A 6. napon a csapadék befolyásoló hatása már csak a júniusi töményebb mintákban volt tapasztalható.
Virágzó növényeken a sûrûbb állomány gyökérkivonatainak hatása csapadék elôtt (GS 07.06) és csapadék után (GS 07.10) is enyhébb volt, mint a ritkáé mindkét értékelési idôpontban: a sûrû állományok hígabb kivonatai a 6. napon 41 és 50%-kal, a ritkáké 73 és 77%-kal csökkentették a gyökérnövekedést a kontrollhoz viszonyítva. A csapadék hatása júliusban csak a ritka állományokban jelentkezett. Csapadék elôtt (GR 07.06) a töményebb oldat 88%-kal, csapadék után (GR 07.10) 69%-kal gátolta a növekedést.
A hajtásnövekedés a gyökérnövekedéshez hasonlóan reagált a kivonatokra, de általában a kontrollhoz viszonyított gátló hatás enyhébb volt vagy nem is jelentkezett (1. táblázat).
Négy allelokemikália szintjének változása a tenyészidôszak folyamán
A 2004-ben gyûjtött, nyolcféle hajtás- és gyökérmintából szárítás és darálás után meghatároztuk négy allelokemikália: a klorogénsav, a kumarin, a p-kumarinsav és a transz-fahéjsav mennyiségét.
A klorogénsav, a kumarin és a fahéjsav koncentrációja, néhány mintától eltekintve, a hajtásokban többszöröse volt, mint a gyökerekben, a kumarinsav mennyisége nem tér el ilyen mértékben a föld alatti és föld feletti részek között.
A klorogénsav mennyiségében a legnagyobb különbség hajtásmintákban 9,3-szeres, gyökérmintákban 2,6-szeres. Az egyes hónapokban különbözött a vegyület mennyisége csapadék elôtti és utáni hajtásmintákban, de a csapadék esetleges hatása nem mindig volt azonos. Májusban nôtt a mennyisége csapadék után, júniusban csökkent, júliusban ritka állományban jelentôsen nem változott, sûrû állományban viszont drasztikus volt a csökkenés, 5,23 mg/g-ról 0,69 mg/g-ra.
A gyökerekben májusban és júniusban is felére csökkent a mennyisége öntözés vagy esô után, júliusban pedig ellentétesen változott sûrû és ritka állományokban (1. ábra).
A kumarin mennyiségében bekövetkezô legnagyobb változás a hajtásokban 15,5-szeres, gyökerekben 29,8-szeres (illetve egy esetben nem volt kimutatható a vegyület). A májusi öntözést kivéve minden esetben jelentôsen nôtt a vegyület koncentrációja csapadék utáni hajtásmintákban, illetve júliusban a sûrû állomány csapadék elôtt és után is többszörösét tartalmazta, mint a ritka állomány. Júniusban 0,079 mg/gról változott 0,252 mg/g-ra, júliusban ritka állományban 0,092 mg/g-ról 0,390 mg/g-ra, sûrû állományban 0,409 mg/g-ról 1,227 mg/g-ra.
Gyökerekben a csapadék utáni felhalmozódása csak májusban volt megfigyelhetô. Júliusban a ritka állományok gyökerei csapadék elôtt és után is nagyobb dózisban tartalmazták, mint a sûrû állományokéi (2. ábra).
A kumarinsav mennyiségében a legnagyobb változás 4,6-szeres hajtásokban és 4,1-szeres gyökerekben. A hajtásmintákban fiatal növényekben (májusban 0,102 mg/g-ról 0,054 mg/g-ra, június 0,045 mg/g-ról 0,034 mg/g-ra) és virágzó növények ritka állományában (0,156 mg/g-ról 0,88 mg/gra) is csökkent a mennyisége csapadék után.
A júliusi sûrû állományok kisebb mennyiségben tartalmazták, mint a ritka állományok, és koncentrációja sem változott jelentôsen. A gyökerekben, ellentétben a hajtásokkal, csapadék után felhalmozódott a kumarinsav, de a sûrû állományokban itt sem változott a mennyisége csapadék hatására (2. ábra).
A fahéjsav legnagyobb mennyiségi változása hajtásokban 6,6-szeres, a gyökerekben, melyekbôl a hajtásokban kinyerhetônek töredéke volt kimutatható, 8-szoros. A fenológia hatása leginkább ennél a vegyületnél tapasztalható. Virágzó növények hajtásaiban magasabb a szintje (2,435–2,629 mg/g), fiatal növényekben körülbelül ennek fele vagy kevesebb.
A vegyület mennyisége eltérô májusban és júniusban csapadék elôtt és után, de a változás ellentétes a két hónapban, júliusban viszont sem a csapadék, sem az állománysûrûség hatására nem változott (1. ábra).
Az egyes szárított mintákból kimutatott vegyületek mennyiségi változását összevetettük ugyanazon minták kivonatainak tesztnövényekre gyakorolt hatásával.
A lehetséges variációk közül csak a p-kumarinsav és a zsázsa 3. napon, hígabb (2,3 g/100 ml) hajtáskivonat hatására tapasztalt növekedése közötti negatív összefüggés volt igazán szoros (3., 4. ábra). Hajtás- és gyökérnövekedéskor a pontok jól illeszkedtek logaritmikus és inverz függvény görbéjére is (hajtásnövekedéskor logaritmikus függvényt használva R2=0,811, inverz függvénnyel R2=0,848; gyökérnövekedéskorlogaritmikus függvényt használva R2=0,775, inverz függvénnyel R2=0,756).
A 6. napon mért értékekkel már nem volt szignifikáns az összefüggés, valószínûleg a vegyület bomlása és egyéb zavaró hatású bomlástermékek feldúsulása miatt.
Hasonlóan szoros korreláció nem fordult elô a más vegyületek mennyisége és a tesztnövények csírázása, növekedése között, aminek oka minden bizonnyal az lehet, hogy egyszerre számos allelokemikália kerül kapcsolatba a tesztnövénnyel, melyek kölcsönhatása adja a végsô eredményt, így egyetlen vegyület markáns hatása ritkán jelenik meg.
A kumarinsav és a zsázsa korai növekedése közötti összefüggésnél gyengébb korrelációt kaptunk még a fahéjsav és a zsázsa (2,3 g/100 ml töménységû oldat hatására tapasztalt) 6. napon mért növekedése között (R=–0,743). Ez esetben lehetséges, hogy a kumarinsav bomlása vagy hatásvesztése után a fahéjsavnak vagy bomlástermékeinek szerepe vált döntôvé. A viszonylag gyengébb korreláció, illetve más esetekben az összefüggések hiánya viszont felhívják a figyelmet arra, hogy egyéb vegyületek hatásával is számolni kell.
Dávid István, Borbélyné Varga Mária és Radócz László
(Debreceni Egyetem Agrártudományi Centrum, Mezôgazdaságtudományi Kar, 4015 Debrecen Pf. 36.)
Növényvédelem 41 (9), 2005
Forrás: Növényvédelem
