A N N A L E S U N I V E R S I T A T I S M A R I A E C U R I E - S K Ł O D O W S K A L U B L I N P O L O N I A

Transkrypt

1 A N N A L E S U N I V E R S I T A T I S M A R I A E C U R I E - S K Ł O D O W S K A L U B L I N P O L O N I A VOL. LXII (2) SECTIO E 27 Ogród Rolin Leczniczych Akademii Medycznej we Wrocławiu ul. Kochanowskiego 12, Wrocław, tel , fax annajd@ogrod.am.wroc.pl, emkuzniewski@ogrod.am.wroc.pl ANNA JEZIERSKA-DOMARADZKA, EUGENIUSZ KUNIEWSKI Allelopatyczny wpływ wodnych wycigów z Capsella bursa-pastoris (L.) Medik i Stellaria media (L.) Vill na kiełkowanie i juwenilne stadia Ocimum basilicum L. i Origanum majorana L. Allelopathic effect of water extracts of Capsella bursa-pastoris (L.) Medik and Stellaria media (L.) Vill on germination and juvenile stages of Ocimum basilicum L. and Origanum majorana L. Streszczenie. Prezentowana praca podejmuje problem allelopatycznych oddziaływa wród gatunków leczniczych. Jako gatunki bdce donorami allelopatyn zastosowano Capsella bursapastoris oraz Stellaria media. Badano wpływ wodnych wycigów o rónych steniach, sporzdzonych z tych rolin, na kiełkowanie oraz faz licieni i pierwszej pary lici właciwych u Origanum majorana i Ocimum basilicum. Przeprowadzone biotesty wykazały inhibicyjny wpływ 2,5% wycigów z badanych chwastów na przebieg fazy pierwszej pary lici właciwych testowanych gatunków ziół. Słowa kluczowe: allelopatia, allelopatyny, roliny rolnicze, chwasty segetalne WSTP Zjawisko wzajemnego oddziaływania na siebie rónych gatunków rolin zaobserwowano ju w staroytnoci. Na podstawie tych obserwacji przez lata doskonalono metody upraw rolin uytkowych, ale ówczesny warsztat naukowy uniemoliwiał okrelenie istoty tych oddziaływa. Termin allelopatia, wywodzcy si od dwóch greckich słów (allelo wzajemny, pathos cierpie, szkodzi), wprowadził austriacki fizjolog Ch. Molisch w roku Zdefiniował on to zjawisko jako zachodzce w rodowisku szkodliwe lub korzystne oddziaływanie o charakterze biochemicznym pomidzy rolinami wyszymi i mikroor-

2 ALLELOPATYCZNY WPŁYW WODNYCH WYCI GÓW Z CAPSELLA BURSA-PASTORIS (L.) MEDIK ganizmami [Aldrich 1997]. W póniejszych badaniach, których celem było poznanie istoty zjawiska allelopatii, koncentrowano si przede wszystkim na izolacji substancji nazywanej allelopatyn, jej chemicznej identyfikacji i wykazaniu, e wyizolowany zwizek chemiczny wywołuje ujemne bd dodatnie efekty na innych rolinach. Dało to podstaw do zdefiniowania allelopatii jako bezporedniego lub poredniego oddziaływania jednej roliny na inn przez wytwarzanie chemicznych zwizków dostajcych si do rodowiska [Riece 1984]. Obecnie istnieje tendencja do poszerzenia zakresu terminu allelopatia. Jest ona traktowana nie tylko jako zjawisko, ale jako nowa dziedzina ekologii chemicznej, badajca efekty wywierane przez naturalne zwizki chemiczne uwalniane z rolin lub mikroorganizmów na wzrost, rozwój i rozprzestrzenianie si innych rolin i mikroorganizmów w zbiorowiskach naturalnych lub w systemach rolinnych [Einhellig 1995]. Allelopatyny to przewanie wtórne produkty przemiany materii, te same, które s wykorzystywane jako ciała czynne o działaniu fitoterapeutycznym. Nale do nich: fenolokwasy, flawonoidy, kwasy organiczne, terpeny, alkaloidy, saponiny i wiele innych zwizków [Wójcik-Wojtkowiak i in. 1998, Gniazdowska i in. 24]. Mona wic przypuszcza, e gatunki o duej zawartoci tych substancji, które z powodzeniem stosowane s jako zioła, bd wykazywa wyran aktywno allelopatyczn. Wikszo dotychczasowych bada nad zagadnieniem allelopatii dotyczyła oddziaływa pomidzy chwastami a rónymi gatunkami zbó. Nie prowadzono natomiast bada nad wzajemnym wpływem uprawianych rolin leczniczych i chwastów towarzyszcych tym uprawom. Jest wysoce prawdopodobne, e allelopatyczne zalenoci w naturalnych układach chwasty zioła bd skomplikowane z dwóch powodów. Po pierwsze wiele gatunków chwastów to roliny lecznicze o potwierdzonym składzie chemicznym i działaniu. Z tego te wzgldu naley si spodziewa, e w uprawach mog by one donorami allelopatyn. Z drugiej strony ich allelopatyczny wpływ na zioła jako roliny uprawne, moe by mniej wyrany, gdy zawarto ciał czynnych w uprawianych gatunkach leczniczych czsto jest wiksza ni w chwastach. Złoono tego zagadnienia potguje jeszcze fakt, e w rodowisku przyrodniczym istnieje zjawisko konkurencji. O wielu obserwacjach trudno powiedzie, czy s one wynikiem allelopatycznego działania, czy te skutkiem konkurencji. Ponadto problem komplikuj jeszcze drogi dostawania si allelopatyn do rodowiska (ulatnianie, wymywanie lub wydzielanie), a dzieje si to wszystko przez gleb, z jej niezliczon liczb procesów fizycznych, chemicznych i biologicznych. Celem podjtych bada było zbadanie allelopatycznego wpływu wodnych wycigów z dwóch pospolitych gatunków chwastów, tj. Capsella bursa-pastoris (L.) Medik oraz Stellaria media (L.) Vill na kiełkowanie i pocztkowe fazy wzrostu Ocimum basilicum L. oraz Origanum majorana L. MATERIAŁ I METODY Rolinami akceptorowymi uytymi do przeprowadzenia dowiadczenia były dwa gatunki rolin zielarskich pochodzce z obszaru ródziemnomorskiego: Ocimum basilicum bazylia pospolita oraz Origanum majorana majeranek ogrodowy, z powodzeniem uprawiane w warunkach klimatu Polski. Oba gatunki wymagaj stanowisk yznych i

3 12 A. Jezierska-Domaradzka, E. Kuniewski ciepłych, wysiewane s wprost do gruntu w pierwszych dniach maja, kiedy gleba jest ju dobrze nagrzana [Rumiska 1991]. Okres ten sprzyja równie kiełkowaniu i rozwojowi chwastów, które w krótkim czasie osigaj pełni swojego rozwoju. Sporód gatunków czsto pojawiajcych si w uprawach badanych ziół wymieni naley Capsella bursapastoris oraz Stellaria media. Chwasty te dostarczaj równie surowców leczniczych w postaci ziela (Bursae pastoris herba, Stellariae mediae herba), zawierajcego w swoim składzie chemicznym wtórne metabolity, o potwierdzonej aktywnoci allelopatycznej. W dowiadczeniu wykorzystano je jako roliny donorowe. Głównymi ciałami czynnymi ziela tasznika s: flawonoidy (diosmina, kwercetyna, luteolina), glikozyd izosiarkocyjanowy (syringina), ulegajcy rozkładowi z wydzieleniem olejku eterycznego, a take garbniki, ywice i kwasy organiczne [Kohlmünzer 1985]. O allelopatycznym potencjale ziela gwiazdnicy pospolitej naley wnioskowa na podstawie obecnoci w nim saponin [Sarwa 21]. Dowiadczenie przeprowadzono w warunkach laboratoryjnych na szalkach Petriego. W celu sporzdzenia wodnych wycigów z Capsella bursa-pastoris oraz Stellaria media, zebrano na terenie Ogrodu Rolin Leczniczych surowiec w postaci wieego ziela wraz z korzeniami wymienionych gatunków (Bursae pastoris herba et radix, Stellariae mediae herba et radix). Pozyskany surowiec umyto pod biec wod w celu usunicia resztek gleby i zanieczyszcze, a nastpnie osuszono i rozdrobniono. Przygotowano nastpnie wycigi wodne o steniach 1, 5 i 2,5% (1 g surowca. 1 ml -1 H 2 O = 1%), zalewajc okrelon mas surowca wod destylowan i pozostawiajc wycig na 24 h. Po przesczeniu wycigów przez bibuł filtracyjn, nanoszono je w iloci 5 ml na szalki Petriego, na których umieszczono wczeniej po 1 sztuk nasion Origanum majorana oraz Ocimum basilicum. Prób kontroln przeprowadzono z zastosowaniem wody destylowanej. Dowiadczenie wykonano w trzech powtórzeniach przez okres 25 dni. Obserwowano wpływ wycigów o rónym steniu na faz kiełkowania oraz stadium licieni i pierwszej pary lici właciwych u rolin akceptorowych. WYNIKI I DYSKUSJA Oddziaływanie wodnych wycigów z badanych chwastów na przebieg kiełkowania, fazy licieni i pierwszej pary lici właciwych Ocimum basilicum i Origanum majorana przedstawiono na rysunkach 1, 2, 3, 4. Jakkolwiek na prezentowanych rysunkach zaznaczaj si niewielkie rónice w oddziaływaniu wycigów o rónych steniach, to analiza statystyczna wyników wikszoci przypadków nie potwierdziła istotnoci zmian. Dowiadczenie wykazało, e wodne wycigi z Capsella bursa-pastoris oraz Stellaria media w zakresie ste 1, 5 i 2,5% nie miały istotnego wpływu na przebieg kiełkowania i faz licieni u obu badanych gatunków. Zaobserwowano natomiast inhibicyjny wpływ 2,5% wycigów z rolin donorowych na faz pierwszej pary lici właciwych zarówno w przypadku Ocimum basilicum, jak i Origanum majorana. Wodne wycigi o steniach wyszych (5 i 1%) nie wpływały w sposób istotny na t faz rozwojow. Interpretacja uzyskanych wyników nie jest łatwa, gdy w literaturze nie spotyka si prac nad wpływem chwastów na gatunki lecznicze, o duej koncentracji ciał czynnych wykazujcych równie potencjał allelopatyczny.

4 ALLELOPATYCZNY WPŁYW WODNYCH WYCI GÓW Z CAPSELLA BURSA-PASTORIS (L.) MEDIK Wynik przeprowadzonego dowiadczenia jest zbieny z wynikami prac Duer [1988, 1996] nad allelopatycznym oddziaływaniem Stellaria media na roliny zboowe. W pracach tych wykazano, e wodne wycigi z tego gatunku nie wpływaj na kiełkowanie ziarniaków ozimej pszenicy, jarego jczmienia oraz yta. Brak efektu tłumaczony jest niskim steniem wycigów (,25,,5,,75, 1,%), bd zanikiem ich inhibicyjnego działania, który moe zanika ju po 24 h albo objawia si tylko opónieniem kiełkowania [Duer 1996]. 9 82,67 81,33 78,67 77,33 78,67 74,67 73, , , ,138 9,512 Kontrola - % 2,5% 5% 1% NIR (,5) Rys. 1. Oddziaływanie wodnego wycigu ze Stellaria media na Origanum majorana Fig. 1. The effect of Stellaria media water extract on Origanum majorana , ,33 85,33 82, ,33 69, , ,477 1,882 4,468 Kontrola - % 2,5% 5% 1% NIR (,5) Rys. 2. Oddziaływanie wodnego wycigu ze Stellaria media na Ocimum basilicum Fig. 2. The effect of Stellaria media water extract on Ocimum basilicum

5 14 A. Jezierska-Domaradzka, E. Kuniewski ,67 7,67 81, , , ,64 12,676 9,442 Kontrola - % 2,5% 5% 1% NIR (,5) Rys. 3. Oddziaływanie wodnego wycigu z Capsella bursa-pastoris na Origanum majorana Fig. 3. The effect of Capsella bursa-pastoris water extract on Origanum majorana , , , , ,33 69,33 1,759 7,564 3,263 Kontrola - % 2,5% 5% 1% NIR (,5) Rys. 4. Oddziaływanie wodnego wycigu z Capsella bursa-pastoris na Ocimum basilicum Fig. 4. The effect of Capsella bursa-pastoris water extract on Ocimum basilicum W niniejszej pracy zastosowano około dziesiciokrotnie wysze stenia wycigów z rolin donorowych i mimo to nie uzyskano rónic w kiełkowaniu. Mona wic przypuszcza, e w tym przypadku wiksz rol odgrywa drugi czynnik, tj. zanik w krótkim czasie inhibicyjnego działania wycigu. W badaniach nad allelopati wana jest równie wielko nasion testowanego gatunku. Nasiona drobne s bardziej wraliwe na oddziaływanie allelozwizków ni nasiona

6 ALLELOPATYCZNY WPŁYW WODNYCH WYCI GÓW Z CAPSELLA BURSA-PASTORIS (L.) MEDIK due [Riece 1984, Oleszek 1992]. W przeprowadzonym dowiadczeniu nie zaobserwowano takiej zalenoci, mimo e nasiona bazylii s około 3 razy wiksze od nasion majeranku. W przeprowadzonym dowiadczeniu do sporzdzenia wycigów uyto zimnej wody, przyjmujc, e w warunkach naturalnych to włanie woda jest rozpuszczalnikiem substancji chemicznych. Jakkolwiek niektórzy autorzy [Oleszek 1992] wskazuj, e ekstarakcja wtórnych metabolitów wymaga uycia rozpuszczalników organicznych, to w wyniku ekstrakcji za pomoc tego rodzaju rozpuszczalników do roztworu mog si przedostawa take inne allelozwizki, które nie pojawiaj si w warunkach naturalnych [Duer 1996]. Badania nad allelopatycznym wpływem leczniczych chwastów na inne lecznicze gatunki potwierdzaj złoono zjawiska allelopatii, co stwarza pewn trudno w interpretacji uzyskanych wyników. Niewykluczone, e w tym przypadku w gr wchodzi równie zniesienie allelopatycznego potencjału rolin donorowych przez syntetyzowane ju w najmłodszych stadiach rozwojowych badanych gatunków akceptorowych ciała czynne. W fitoterapii znane s zjawiska synergizmu i antagonizmu ciał czynnych, kiedy to efekt działania sumy ciał czynnych róni si od oddziaływania poszczególnych składników. Mona domniemywa, e tym przypadku mamy do czynienia z takim zjawiskiem. WNIOSKI 1. Ze składu chemicznego uytych w dowiadczeniu rolin donorowych wynika, e zarówno Stellaria media, jak i Capsella bursa-pastoris mog wykazywa potencjał allelopatyczny. 2. W przebiegu kiełkowania oraz fazy licieni rolin akceptorowych nie udowodniono statystycznie istotnych rónic w oddziaływaniu 1; 5; oraz 2,5% wycigów z gatunków donorowych. 3. Wodne wycigi o steniach 2,5% ze Stellaria media oraz Capsella bursapastoris wpływaj hamujco na liczb osobników Ocimum basilicum i Origanum majorana w dopiero w fazie pierwszej pary lici właciwych. 4. Osignite wyniki daj podstaw do podjcia dalszych bada nad allelopati wród gatunków leczniczych, przy czym kady z gatunków poddanych w przyszłoci badaniom musi by indywidualnie potraktowany. PIMIENNICTWO Aldrich R., Ekologia chwastów w rolinach uprawnych, Tow. Chemii i Inynierii Ekologicznej, Opole. Duer I., Allelopatyczny wpływ niektórych gatunków chwastów na wzrost rolin zbo- owych. Pam. Puł. 93, Duer I., Potencjał allelopatyczny biomasy niektórych gatunków chwastów w stosunku do siewek pszenicy ozimej (Triticum aestivum var. vulgare), Fragm. Agron. 2(5), Einhellig F., Allelopathy: Current Status and Future Goals. Am. Chem. Soc. Symp. Series 582, Gniazdowska A., Oracz K., Bogatek R., 24. Allelopatia nowe interpretacje oddziaływa pomidzy rolinami. Kosmos 53(2), Kohlmünzer S., Farmakognozja. PZWL Warszawa.

7 16 A. Jezierska-Domaradzka, E. Kuniewski Oleszek W., Techniki badania allelopatii. Wiad. Bot. 36(3/4), Riece E.L., Allelpathy. Acad. Press. New York. Rumiska A. (red.), Poradnik plantatora ziół. PWRiL, Pozna Sarwa A., 21. Wielki leksykon rolin leczniczych. Ksika i Wiedza, Warszawa. Wójcik-Wojtkowiak D., Potylicka B., Weyman-Kaczmarkowa W., Allelopatia. Wyd. AR w Poznaniu. Summary. The present paper deals with the problem of allelopathic interactions among medicinal plants. The investigations were carried out on following medicinal species: Capsella bursa- -pastoris and Stellaria media as the donors also Origanum majorana and Ocimum basilicum as the acceptors of allelopathic compounds. The effect of water extracts from the investigated weeds on the germination and on the cotyledones stadium and two-leaf stage was tested. The biotest revealed that the 2.5% exstract concentration of Capsella bursa-pastoris and Stellaria media influences the negative effect on two-leaf stage of Origanum majorana and Ocimum basilicum. Key words: allelopathy, allelopathic compounds, medicinal plants, segethal weeds