FUNGISTATYCZNE WŁASNOŚCI EKSTRAKTÓW Z NASION WYBRANYCH ROŚLIN NALEŻĄCYCH DO RODZINY APIACEAE

Transkrypt

1 Progress in Plant Protection/Postępy w Ochronie Roślin 48 (2) 2008 FUNGISTATYCZNE WŁASNOŚCI EKSTRAKTÓW Z NASION WYBRANYCH ROŚLIN NALEŻĄCYCH DO RODZINY APIACEAE ZBIGNIEW J. BURGIEŁ 1, ANNA TOMASZKIEWICZ-POTĘPA 2, OTMAR VOGT 2, MARIA M. BURGIEŁ 3 1 Uniwersytet Rolniczy w Krakowie Katedra Ochrony Roślin, Al. 29 Listopada 54, Kraków zjburgiel@ogr.ar.krakow.pl 2 Politechnika Krakowska Instytut Chemii i Technologii Organicznej, Warszawska 24, Kraków 3 Uniwersytet Jagielloński Zakład Chemii Organicznej, Ingardena 3, Kraków I. WSTĘP Obawy przed nadmierną chemizacją środowiska spowodowały wzrost zainteresowania możliwościami zastąpienia syntetycznych pestycydów substancjami naturalnymi, w tym także pochodzenia roślinnego (Wolski i Ludwiczuk 2002). Spośród wielu roślin, zawierających związki fungistatyczne na szczególną uwagę zasługują należące do rodziny baldaszkowatych (Umbelliferae = Apiaceae). Ważnymi metabolitami wtórnymi są tu kumaryny i furanokumaryny, gromadzące się głównie w owocach i nasionach. Stwierdzono, że charakteryzują się one działaniem antywirusowym, antybakteryjnym, a także hamują rozwój wielu grzybów (Wolski i wsp. 1996). Celem badań było poznanie fungistatycznych własności ekstraktów z owoców, wybranych, pospolicie występujących w Polsce, roślin baldaszkowatych. II. MATERIAŁ I METODY W badaniach wykorzystano owoce pietruszki zwyczajnej (Petroselinum crispum), marchwi dzikiej (Daucus carota), lubczyku ogrodowego (Levisticum officinale), podagrycznika pospolitego (Aegopodium podagraria), barszczu Sosnowskiego (Heracleum Sosnowskyi), barszczu zwyczajnego (H. sphondylium), kopru ogrodowego (Anethum graveolens) oraz trybuli leśnej (Anthriscus sylvestris). Suche, rozdrobnione owoce ekstrahowano metanolem w aparacie Soxhleta, a następnie rozpuszczalnik odpędzano na wyparce próżniowej. Suchą pozostałość rozdzielano na żelu krzemionkowym w otwartej kolumnie chromatograficznej stosując eluent chlorek metylenu : octan etylu : heksan 11 : 11: 6 (obj.) oraz obciążenie kolumny 1 : 50.

2 702 Progress in Plant Protection/Postępy w Ochronie Roślin 48 (2) 2008 Z otrzymanych frakcji odpędzano eluent i sporządzano roztwory w octanie etylu. Frakcje charakteryzowano stosując chromatografię cienkowarstwową. W badaniach uwzględniono również olejek z owoców barszczu Sosnowskiego otrzymany przez destylację z parą wodną w aparacie Derynga. Aktywność fungistatyczną surowych i rozfrakcjonowanych ekstraktów badano metodą zatrutych podłoży hodując grzyby Fusarium culmorum (W.G. Sm.) Sacc., Alternaria alternata (Corda) Sacc. oraz Botrytis cinerea Pers. ex. Fries na pożywce glukozowo-ziemniaczanej zawierającej 1% odpowiedniego wyciągu. Oceniano ją porównując wzrost gatunku testowego z kontrolą (na pożywce z ekwiwalentną ilością rozpuszczalnika). Szczegółową metodykę podano we wcześniejszej pracy (Burgieł 1980). Działanie olejku badano metodą dyfuzyjną. Do rozpławionej pożywki wprowadzano zawiesinę zarodników konidialnych F. culmorum, a po zestaleniu się podłoża na jego powierzchni wykładano krążek o średnicy 1 cm z bibuły filtracyjnej nasycony 50 μl olejku. Po okresie inkubacji mierzono szerokość strefy inhibicji rozwoju patogena. Doświadczenia laboratoryjne prowadzono w pięciu powtórzeniach. Istotność różnic pomiędzy kombinacjami oceniano na podstawie testu Duncana (α = 0,05). W doświadczeniu wazonowym oceniano przydatność wyciągów w ochronie nagietka (Calendula officinalis) przed mączniakiem prawdziwym (Erysiphe spp.). Nagietki zakażano przed kwitnieniem strząsając na nie zarodniki z silnie porażonych roślin. Po wystąpieniu objawów choroby rośliny opryskiwano 1% wodnym roztworem wyciągów. Zabieg powtarzano trzykrotnie co 7 dni. Zdrowotność roślin określano przy pomocy pięciostopniowej skali (Burgieł i Moliszewska 1999), a następnie wyliczano indeks porażenia roślin w poszczególnych kombinacjach oraz skuteczność ochrony. III. WYNIKI I ICH OMÓWIENIE Badane ekstrakty in vitro różniły się aktywnością fungistatyczną. Zależała ona od gatunku rośliny, z której owoców sporządzono wyciąg oraz od gatunku grzyba testowego. Najsilniej reagował F. culmorum, najsłabiej zaś A. alternata. Szczególnie wysoką aktywnością wyróżniał się ekstrakt z nasion barszczu Sosnowskiego. Na pożywkach z jego dodatkiem zahamowanie wzrostu kolonii F. culmorum wynosiło 81%, a B. cinerea 71%. Wyraźną, ale istotnie słabszą inhibicję rozwoju pierwszego z wymienionych patogenów notowano również w kombinacjach z wyciągami z lubczyku, barszczu zwyczajnego oraz pietruszki. Pozostałe ekstrakty praktycznie nie wpływały na wzrost testowanych grzybów (tab. 1). W wyniku rozdziału chromatograficznego ekstraktu z owoców barszczu Sosnowskiego uzyskano 5 frakcji, których głównymi składnikami były odpowiednio: 1 octan oktylu, estry kwasów tłuszczowych, fenole (m.in. p-metoksyfenol); 2 wyższe estry kwasów tłuszczowych, angelicin, bergapten; 3 woski, psolaren i pochodne, angelicin i pochodne; 4 flawonoidy, woski, pochodne psolarenu; 5 flawonoidy, woski, wyższe fenole. Obecność poszczególnych frakcji w pożywce różnie wpływała na wzrost grzybów testowych. Tylko pierwsza z nich, zawierająca głównie estry, powodowała istotne zahamowanie wzrostu kolonii grzybów testowych, pozostałe natomiast działały znacznie słabiej lub wykazywały tendencje do jego stymulacji (tab. 2).

3 Fungistatyczne własności ekstraktów 703 Tabela 1. Fungistatyczna aktywność badanych ekstraktów Table 1. Fungistatic activity of tested extracts Zahamowanie wzrostu Growth inhibition Ekstrakt Extract Fusarium culmorum Botrytis cinerea Altenaria alternata Heracleum Sosnowskyi 81,0 f * 71,1 f 21,4 e H. sphondylium 51,1 e 19,8 d + 0,7 a Petroselinum crispum 41,8 d 40,8 e 14,3 d Levisticum officinale 33,4 c + 3,1 ab ** 13,3 cd Aegopodium podagraria 6,5 b + 6,2 a 9,3 bc Anthriscus sylvestris 0,4 a 0,7 bc 0,6 a Anethum graveolens 5,4 ab 4,1 c 5,6 b Daucus carota 2,4 ab + 1,4 abc + 0,8 a * Wartości w kolumnach oznaczone tymi samymi literami nie różnią się istotnie (α = 0,05) ** (+) stymulacja wzrostu kolonii stimulation of colony growth Tabela 2. Fungistatyczna aktywność frakcji uzyskanych w rozdziale ekstaraktu z nasion H. Sosnowskyi na kolumnie chromatograficznej Table 2. Fungistatic activity of fractions received in the separation of H. Sosnowskyi seed extract on chromatographic column Zahamowanie wzrostu Growth inhibition Frakcja Fraction F. culmorum B. cinerea A. alternata I 87,7 c * 38,0 c 21,3 b II 9,9 b 37,9 c 15.9 b III + 16,8 a ** 14,0 b + 4,9 a IV + 20,7 a 15,3 b 27,5 b V + 20,3 a + 3,6 a + 10,5 a * Wartości w kolumnach oznaczone tymi samymi literami nie różnią się istotnie (α = 0,05) ** (+) stymulacja wzrostu kolonii stimulation of colony growth Wysoką aktywnością w stosunku do grzyba F. culmorum charakteryzował się również olejek z owoców barszczu Sosnowskiego. Wokół nasączonych nim krążków bibuły obserwowano pełne zahamowanie rozwoju patogena. Jest to potwierdzeniem wyniku poprzedniego doświadczenia. Jak wykazały badania składu olejku z innych gatunków z rodzaju Heracleum (Sefidkon i wsp. 2004) oraz wstępne analizy wykonane przez autorów zawiera on głównie estry. Można więc przyjąć, że aktywność ekstraktów jest tu związana z obecnością tych związków, a nie furanokumaryn, które charakteryzują się dosyć słabym działaniem na fitopatogeniczne grzyby (Pięta i wsp. 1995).

4 704 Progress in Plant Protection/Postępy w Ochronie Roślin 48 (2) 2008 Opryskiwanie nagietków wyciągami z owoców barszczu Sosnowskiego, barszczu zwyczajnego, pietruszki oraz lubczyku wprawdzie istotnie ograniczało rozwój porażenia roślin przez Erysiphe sp. lecz skuteczność zabiegu nie była wysoka (tab. 3). Tabela 3. Wpływ badanych ekstraktów na porażenie nagietka przez Erysiphe sp. Table 3. Influence of tested extracts on the infestation of marigold by Erysiphe sp. Zabieg Treatment Ekstrakt Extract I II III Inp * E ** Inp E Inp E Kontrola Control 34,3 d *** 42,0 d 59,2 e Heracleum Sosnowskyi 29,3 ab 14,5 33,3 a 20,6 35,8 a 39,5 H. sphondylium 29,9 abc 12,9 36,9 b 11,9 39,9 bc 32,6 Petroselinum crispum 28,8 a 16,0 33,7 a 19,6 37,3 ab 37,0 Levisticum officinale 31,7 abcd 7,7 36,4 b 13,2 41,1 c 30,5 Aegopodium podagraria 33,4 d 2,6 40,7 d 3,0 57,0 e 3,7 Anthriscus sylvestris 32,6 bcd 5,0 40,7 d 3,0 57,0 e 3,7 Anethum graveolens 32,8 cd 4,2 38,1 bc 9,3 53,3 d 9,9 Daucus carota 33,1 cd 3,3 40,4 cd 3,7 57,0 e 3,7 * Indeks porażenia Disease index ** Skuteczność zabiegu Treatment effectiveness *** Wartości w kolumnach oznaczone tymi samymi literami nie różnią się istotnie (α = 0,05) IV. WNIOSKI 1. Metanolowy ekstrakt oraz olejek z owoców barszczu Sosnowskiego charakteryzuje się silną aktywnością fungistatyczną tak w stosunku do badanych patogenów fakultatywnych, jak i obligatoryjnych. Wyciągi z nasion barszczu zwyczajnego, lubczyku i pietruszki działają znacznie słabiej. 2. Aktywność wyciągu z nasion barszczu Sosnowskiego jest prawdopodobnie związana z obecnością w nim estrów, a nie pochodnych furanokumaryny. Temat finansowany ze środków na naukę jako projekt badawczy N V. LITERATURA Burgieł Z.J., Moliszewska E.B Fungistatyczna aktywność wybranych wyciągów roślinnych. Chem. Inż. Ekol. 6: Pięta D., Machowicz-Stefaniak Z., Wolski T., Kawka S Preparat furanokumarynowy i próba jego zastosowania jako środka ochrony przed fitopatogenami. Pestycydy 3:

5 Fungistatyczne własności ekstraktów 705 Sefidkon F., Dabiri M., Mohammad N Analysis of oil of Heracleum persicum L. (seeds and stems). J. Essent. Oil Res. 16: Wolski T., Gliński Z., Buczek K., Wolska A Otrzymywanie i charakterystyka roślinnych ekstraktów furanokumarynowych o działaniu przeciwgrzybiczym. Herba Pol. 42: Wolski T., Ludwiczuk A Naturalne pestycydy i ich zastosowanie w ochronie roślin. Przem. Chem. 81: ZBIGNIEW J. BURGIEŁ, ANNA TOMASZKIEWICZ-POTĘPA, OTMAR VOGT, MARIA M. BURGIEŁ FUNGISTATIC PROPERITIES OF EXTRACTS FROM SEEDS OF SELECTED SPECIES OF APIACEAEAUS PLANTS SUMMARY The fungistatic activity of methanol extracts from seeds of selected Apiaceaus plants (Heracleum Sosnowskyi, H. sphondylium, Daucus carota, Antheum graveolens, Levisticum officinale, Petroselinum hortense v. microcarpum, Aegopodium podagraria, Anthriscus sylvestris) was tested. In laboratory experiments only extract and essential oil from H. Sosnowskyi strongly inhibited linear growth of fungi Fusarium culmorum, Alternaria alternata and Botrytis cinerea. Its activity was probably connected with the presence of esters but not furanocoumarin derivatives. In the pot experiment, tested extracts significantly inhibited marigold infestation by Erysiphe sp. Key words: Apiaceaeus plants, seed extracts, fungistatic activity