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 2007
Ogród Ro lin Leczniczych Akademii Medycznej we Wrocławiu ul. Kochanowskiego 12, 51-601 Wrocław, tel. 071 348 28 29, fax 071 347 90 67
e-mail: annajd@ogrod.am.wroc.pl, emkuzniewski@ogrod.am.wroc.pl
ANNA JEZIERSKA-DOMARADZKA, EUGENIUSZ KU NIEWSKI
Allelopatyczny wpływ wodnych wyci gów
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 w ród
ga-tunków leczniczych. Jako gatunki b d ce donorami allelopatyn zastosowano Capsella
bursapastoris oraz Stellaria media. Badano wpływ wodnych wyci gów o ró nych st eniach, sporz
-dzonych z tych ro lin, na kiełkowanie oraz faz li cieni i pierwszej pary li ci wła ciwych u
Origa-num majorana i Ocimum basilicum. Przeprowadzone biotesty wykazały inhibicyjny wpływ 2,5%
wyci gów z badanych chwastów na przebieg fazy pierwszej pary li ci wła ciwych testowanych gatunków ziół.
Słowa kluczowe: allelopatia, allelopatyny, ro liny rolnicze, chwasty segetalne
WST P
Zjawisko wzajemnego oddziaływania na siebie ró nych gatunków ro lin zaobser-wowano ju w staro ytno ci. Na podstawie tych obserwacji przez lata doskonalono me-tody upraw ro lin u ytkowych, ale ówczesny warsztat naukowy uniemo liwiał okre lenie istoty tych oddziaływa .
Termin „allelopatia”, wywodz cy si od dwóch greckich słów (allelo – wzajemny,
pathos – cierpie , szkodzi ), wprowadził austriacki fizjolog Ch. Molisch w roku 1937.
Zdefiniował on to zjawisko jako zachodz ce w rodowisku szkodliwe lub korzystne oddziaływanie o charakterze biochemicznym pomi dzy ro linami wy szymi i
mikroor-ganizmami [Aldrich 1997]. W pó niejszych badaniach, których celem było poznanie istoty zjawiska allelopatii, koncentrowano si przede wszystkim na izolacji substancji nazywanej allelopatyn , jej chemicznej identyfikacji i wykazaniu, e wyizolowany zwi -zek chemiczny wywołuje ujemne b d dodatnie efekty na innych ro linach. Dało to pod-staw do zdefiniowania allelopatii jako bezpo redniego lub po redniego oddziaływania jednej ro liny na inn przez wytwarzanie chemicznych zwi zków dostaj cych si do
rodowiska [Riece 1984].
Obecnie istnieje tendencja do poszerzenia zakresu terminu allelopatia. Jest ona trak-towana nie tylko jako zjawisko, ale jako nowa dziedzina ekologii chemicznej, badaj ca efekty wywierane przez naturalne zwi zki chemiczne uwalniane z ro lin lub mikroorga-nizmów na wzrost, rozwój i rozprzestrzenianie si innych ro lin i mikroorgamikroorga-nizmów w zbiorowiskach naturalnych lub w systemach ro linnych [Einhellig 1995].
Allelopatyny to przewa nie wtórne produkty przemiany materii, te same, które s wykorzystywane jako ciała czynne o działaniu fitoterapeutycznym. Nale do nich: feno-lokwasy, flawonoidy, kwasy organiczne, terpeny, alkaloidy, saponiny i wiele innych zwi zków [Wójcik-Wojtkowiak i in. 1998, Gniazdowska i in. 2004]. Mo na wi c przy-puszcza , e gatunki o du ej zawarto ci tych substancji, które z powodzeniem stosowane s jako zioła, b d wykazywa wyra n aktywno allelopatyczn .
Wi kszo dotychczasowych bada nad zagadnieniem allelopatii dotyczyła oddzia-ływa pomi dzy chwastami a ró nymi gatunkami zbó . Nie prowadzono natomiast bada nad wzajemnym wpływem uprawianych ro lin leczniczych i chwastów towarzysz cych tym uprawom. Jest wysoce prawdopodobne, e allelopatyczne zale no ci w naturalnych układach chwasty – zioła b d skomplikowane z dwóch powodów. Po pierwsze – wiele gatunków chwastów to ro liny lecznicze o potwierdzonym składzie chemicznym i dzia-łaniu. Z tego te wzgl du nale y si spodziewa , e w uprawach mog by one donorami allelopatyn. Z drugiej strony ich allelopatyczny wpływ na zioła jako ro liny uprawne, mo e by mniej wyra ny, gdy zawarto ciał czynnych w uprawianych gatunkach lecz-niczych cz sto jest wi ksza ni w chwastach.
Zło ono tego zagadnienia pot guje jeszcze fakt, e w rodowisku przyrodniczym istnieje zjawisko konkurencji. O wielu obserwacjach trudno powiedzie , czy s one wy-nikiem allelopatycznego działania, czy te skutkiem konkurencji. Ponadto problem kom-plikuj 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 podj tych bada było zbadanie allelopatycznego wpływu wodnych wyci gów z dwóch pospolitych gatunków chwastów, tj. Capsella bursa-pastoris (L.) Medik oraz
Stellaria media (L.) Vill na kiełkowanie i pocz tkowe fazy wzrostu Ocimum basilicum
L. oraz Origanum majorana L.
MATERIAŁ I METODY
Ro linami akceptorowymi u ytymi do przeprowadzenia do wiadczenia były dwa ga-tunki ro lin zielarskich pochodz ce 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
ciepłych, wysiewane s wprost do gruntu w pierwszych dniach maja, kiedy gleba jest ju dobrze nagrzana [Rumi ska 1991]. Okres ten sprzyja równie kiełkowaniu i rozwojowi chwastów, które w krótkim czasie osi gaj pełni swojego rozwoju. Spo ród gatunków cz sto pojawiaj cych si w uprawach badanych ziół wymieni nale y Capsella
bursa-pastoris oraz Stellaria media. Chwasty te dostarczaj równie surowców leczniczych w
postaci ziela (Bursae pastoris herba, Stellariae mediae herba), zawieraj cego w swoim składzie chemicznym wtórne metabolity, o potwierdzonej aktywno ci allelopatycznej. W do wiadczeniu wykorzystano je jako ro liny donorowe.
Głównymi ciałami czynnymi ziela tasznika s : flawonoidy (diosmina, kwercetyna, luteolina), glikozyd izosiarkocyjanowy (syringina), ulegaj cy rozkładowi z wydzieleniem olejku eterycznego, a tak e garbniki, ywice i kwasy organiczne [Kohlmünzer 1985].
O allelopatycznym potencjale ziela gwiazdnicy pospolitej nale y wnioskowa na podstawie obecno ci w nim saponin [Sarwa 2001].
Do wiadczenie przeprowadzono w warunkach laboratoryjnych na szalkach Petriego. W celu sporz dzenia wodnych wyci gów z Capsella bursa-pastoris oraz Stellaria media, zebrano na terenie Ogrodu Ro lin Leczniczych surowiec w postaci wie ego ziela wraz z korzeniami wymienionych gatunków (Bursae pastoris herba et radix, Stellariae mediae
herba et radix). Pozyskany surowiec umyto pod bie c wod w celu usuni cia resztek
gleby i zanieczyszcze , a nast pnie osuszono i rozdrobniono. Przygotowano nast pnie wyci gi wodne o st eniach 10, 5 i 2,5% (10 g surowca . 100 ml-1 H
2O = 10%), zalewa-j c okre lon mas surowca wod destylowan i pozostawiazalewa-j c wyci g na 24 h. Po prze-s czeniu wyci gów przez bibuł filtracyjn , nanoprze-szono je w ilo ci 5 ml na prze-szalki Petrie-go, na których umieszczono wcze niej po 100 sztuk nasion Origanum majorana oraz
Ocimum basilicum. Prób kontroln przeprowadzono z zastosowaniem wody
destylowa-nej. Do wiadczenie wykonano w trzech powtórzeniach przez okres 25 dni. Obserwowa-no wpływ wyci gów o ró nym st eniu na faz kiełkowania oraz stadium li cieni i pierwszej pary li ci wła ciwych u ro lin akceptorowych.
WYNIKI I DYSKUSJA
Oddziaływanie wodnych wyci gów z badanych chwastów na przebieg kiełkowania, fazy li cieni i pierwszej pary li ci wła ciwych Ocimum basilicum i Origanum majorana przedstawiono na rysunkach 1, 2, 3, 4. Jakkolwiek na prezentowanych rysunkach zazna-czaj si niewielkie ró nice w oddziaływaniu wyci gów o ró nych st eniach, to analiza statystyczna wyników wi kszo ci przypadków nie potwierdziła istotno ci zmian.
Do wiadczenie wykazało, e wodne wyci gi z Capsella bursa-pastoris oraz Stellaria
media w zakresie st e 10, 5 i 2,5% nie miały istotnego wpływu na przebieg
kiełkowa-nia i faz li cieni u obu badanych gatunków. Zaobserwowano natomiast inhibicyjny wpływ 2,5% wyci gów z ro lin donorowych na faz pierwszej pary li ci wła ciwych zarówno w przypadku Ocimum basilicum, jak i Origanum majorana. Wodne wyci gi o st eniach wy szych (5 i 10%) 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 du ej koncentracji ciał czynnych wykazuj cych równie potencjał allelopatyczny.
Wynik przeprowadzonego do wiadczenia jest zbie ny z wynikami prac Duer [1988, 1996] nad allelopatycznym oddziaływaniem Stellaria media na ro liny zbo owe. W pracach tych wykazano, e wodne wyci gi z tego gatunku nie wpływaj na kiełkowa-nie ziarniaków ozimej pszenicy, jarego j czmienia oraz yta. Brak efektu tłumaczony jest niskim st eniem wyci gów (0,25, 0,50, 0,75, 1,0%), b d zanikiem ich inhibicyjnego działania, który mo e zanika ju po 24 h albo objawia si tylko opó nieniem kiełko-wania [Duer 1996]. 80 72 61,33 82,67 74,67 32 78,67 77,33 56 81,33 78,67 73,33 9,138 9,512 24,497 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
kiełkowanie li cienie I para li ci wła ciwych
lic zb a ro lin Kontrola - 0% 2,50% 5% 10% NIR (0,05)
Rys. 1. Oddziaływanie wodnego wyci gu ze Stellaria media na Origanum majorana Fig. 1. The effect of Stellaria media water extract on Origanum majorana
92 69,33 89,33 85,33 57,33 88 82,67 69,33 88 84 72 85,33 4,468 12,477 10,882 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
kiełkowanie li cienie I para li ci wła ciwych
lic zb a ro lin Kontrola - 0% 2,50% 5% 10% NIR (0,05)
Rys. 2. Oddziaływanie wodnego wyci gu ze Stellaria media na Ocimum basilicum Fig. 2. The effect of Stellaria media water extract on Ocimum basilicum
82,67 72 65,33 70,67 66 41,33 72 68 64 81,33 76 64 11,064 12,676 9,442 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
kiełkowanie li cienie I para li ci wła ciwych
lic zb a ro lin Kontrola - 0% 2,50% 5% 10% NIR (0,05)
Rys. 3. Oddziaływanie wodnego wyci gu z Capsella bursa-pastoris na Origanum majorana Fig. 3. The effect of Capsella bursa-pastoris water extract on Origanum majorana
93,33 86,67 74,67 92 88 69,33 88 82,67 76 88 84 77,33 10,759 7,564 3,263 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
kiełkowanie li cienie I para li ci wła ciwych
lic zb a ro lin Kontrola - 0% 2,50% 5% 10% NIR (0,05)
Rys. 4. Oddziaływanie wodnego wyci gu 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 dziesi ciokrotnie wy sze st enia wyci gów z ro lin donorowych i mimo to nie uzyskano ró nic w kiełkowaniu. Mo na wi c przy-puszcza , e w tym przypadku wi ksz rol odgrywa drugi czynnik, tj. zanik w krótkim czasie inhibicyjnego działania wyci gu.
W badaniach nad allelopati wa na jest równie wielko nasion testowanego gatun-ku. Nasiona drobne s bardziej wra liwe na oddziaływanie allelozwi zków ni nasiona
du e [Riece 1984, Oleszek 1992]. W przeprowadzonym do wiadczeniu nie zaobserwowano takiej zale no ci, mimo e nasiona bazylii s około 3 razy wi ksze od nasion majeranku.
W przeprowadzonym do wiadczeniu do sporz dzenia wyci gów u yto zimnej wody, przyjmuj c, e w warunkach naturalnych to wła nie woda jest rozpuszczalnikiem substancji chemicznych. Jakkolwiek niektórzy autorzy [Oleszek 1992] wskazuj , e ekstarakcja wtórnych metabolitów wymaga u ycia rozpuszczalników organicznych, to w wyniku ekstrakcji za po-moc tego rodzaju rozpuszczalników do roztworu mog si przedostawa tak e inne alleloz-wi zki, które nie pojaalleloz-wiaj si w warunkach naturalnych [Duer 1996].
Badania nad allelopatycznym wpływem leczniczych chwastów na inne lecznicze gatunki potwierdzaj zło ono zjawiska allelopatii, co stwarza pewn trudno w interpretacji uzy-skanych wyników. Niewykluczone, e w tym przypadku w gr wchodzi równie zniesienie allelopatycznego potencjału ro lin 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 czyn-nych ró ni si od oddziaływania poszczególczyn-nych składników. Mo na domniemywa , e tym przypadku mamy do czynienia z takim zjawiskiem.
WNIOSKI
1. Ze składu chemicznego u ytych w do wiadczeniu ro lin donorowych wynika, e zarówno Stellaria media, jak i Capsella bursa-pastoris mog wykazywa potencjał alle-lopatyczny.
2. W przebiegu kiełkowania oraz fazy li cieni ro lin akceptorowych nie udowodnio-no statystycznie istotnych ró nic w oddziaływaniu 10; 5; oraz 2,5% wyci gów z gatun-ków donorowych.
3. Wodne wyci gi o st eniach 2,5% ze Stellaria media oraz Capsella
bursa-pastoris wpływaj hamuj co na liczb osobników Ocimum basilicum i Origanum majo-rana w dopiero w fazie pierwszej pary li ci wła ciwych.
4. Osi gni te wyniki daj podstaw do podj cia dalszych bada nad allelopati w ród gatunków leczniczych, przy czym ka dy z gatunków poddanych w przyszło ci badaniom musi by indywidualnie potraktowany.
PI MIENNICTWO
Aldrich R., 1997. Ekologia chwastów w ro linach uprawnych, Tow. Chemii i In ynierii Ekologic-znej, Opole.
Duer I., 1988. Allelopatyczny wpływ niektórych gatunków chwastów na wzrost ro lin zbo-owych. Pam. Puł. 93, 85–99.
Duer I., 1996. Potencjał allelopatyczny biomasy niektórych gatunków chwastów w stosunku do siewek pszenicy ozimej (Triticum aestivum var. vulgare), Fragm. Agron. 2(50), 7–56. Einhellig F., 1995. Allelopathy: Current Status and Future Goals. Am. Chem. Soc. Symp. Series
582, 1–24.
Gniazdowska A., Oracz K., Bogatek R., 2004. Allelopatia – nowe interpretacje oddziaływa po-mi dzy ro linapo-mi. Kosmos 53(2), 207–215.
Oleszek W., 1992. Techniki badania allelopatii. Wiad. Bot. 36(3/4), 17–25. Riece E.L., 1984. Allelpathy. Acad. Press. New York.
Rumi ska A. (red.), 1991. Poradnik plantatora ziół. PWRiL, Pozna
Sarwa A., 2001. Wielki leksykon ro lin leczniczych. Ksi ka i Wiedza, Warszawa.
Wójcik-Wojtkowiak D., Potylicka B., Weyman-Kaczmarkowa W., 1998. 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.
