2013 máj 30

Természetes eredetű vegyületekkel a gyomnövények ellen

Nincs hozzászólás

A kemikáliáktól való tartózkodás miatt az élet minden területén megnőtt az érdeklődés a természetes eredetű anyagok, vegyületek iránt. E sorok írója környezetvédelmi megfontolásból 22 éve kutatja a magyarországi flórában azokat a növényfajokat, amelyek allelopátiás hatásuknál fogva gyomszabályozás céljára közvetlenül alkalmazhatók.

Növényi hatóanyagok

Számos biológiailag aktív vegyületet ismerünk, amelyeket hajtásos növények termelnek. Ezen vegyületek másodlagos anyagcseretermékek. Bioszintézisük az elsődleges vegyületek anyagcseréjéből vezethető le, vagyis csupán bioszintézisükben másodlagosak, nem pedig jelentőségükben. A másodlagos anyagcseretermékek tulajdonképpen végtermékek, amelyek különböző kiindulási anyagokból, különböző anyagcsere utakon szintetizálódnak. Bár közöttük csalogató és riasztó vegyületeket is találunk, a többség elsősorban gátló (inhibitor), vagy mérgező (toxikus) sajátosságánál fogva gyakorol hatást az élő szervezetekre. Ezek a szekunder vegyületek biokémiailag többfélék lehetnek.

Tiofének

A tiofének kéntartalmú vegyületek. Jellegzetes tiofén az α-tertienil és a butén-bitienil. Mindkét hatóanyag megtalálható egy közkedvelt kerti dísznövényünkben, a bársonyvirágban. A tiofének nagy valószínűséggel toxinként funkcionálnak a növény-állat, illetve a növény-növény kapcsolatban. A tioféneket tartalmazó növényfajok között több erősen mérgező. Ilyen a petrezselyemre emlékeztető levelű ádáz és a vízzel borított helyeken megjelenő mételykóró. Mindkét növényfaj számos tudatlanságból eredő mérgezés előidézője volt már. A tiofének széleskörű biológiai aktivitást mutatnak. Elsősorban fototoxinként működnek. Emellett gombaölő, gyomirtó és fonálféreg ellenes hatásuk is jelentős.

Kumarinok

A kumarinok fahéjsavakból felépülő vegyületek. Legegyszerűbb szerkezetű képviselőjük maga a kumarin, de ismertek más kumarinok (pirano- és furanokumarinok) is. A növényekben a kumarinok főként cukorszerű vegyületekben glikozidokként fordulnak elő. Élettanilag rendkívül fontos vegyületek. Egyes kumarinfélék (maga a kumarin is) a csírázást és a sejtmegnyúlást gátolják. Százszor hatékonyabb növekedésgátlók, mint például a gyakorlatban is alkalmazott fenolsavak. Az ismert, és a dohányfélék illatosítására, vagy italok ízesítésére is alkalmazott kumarin-növények, mint pl. a somkóró, a szagos müge és a szentperje, rendszerint nem kumarint, hanem glikozid-formában o-kumársavat tartalmaznak.

Mono- és szeszkviterpének

A monoterpének mint illóolaj-komponensek fordulnak elő a növényvilágban. Az ajakosok, a rutafélék és az ernyősök családjában találhatók a legnagyobb mennyiségben. Az illóolajok szintézise gyakran sajátos sejtekben, vagy mirigyszőrökben megy végbe. Ismeretes, hogy a levélfelület mirigyszőrei termelhetnek és kiválaszthatnak illóolajokat. Érdekes példát szolgáltat erre a kőrislevelű ezerjófű, melynek virágzati mirigyszőrei citromillatú éterikus olajat tartalmaznak. Forró nyári napokon e növényfaj illóolajának párolgása olyan erős lehet, hogy a levegő a növény közvetlen közelében meggyújtható.

A szeszkviterpének az illóolajok másik alkotói. Egy részük a gyógyászatban keserűanyagként szerepel. Az ürömfajok keserű ízű anyagait tinktúrák és ürmösbor készítésére használják. A szeszkviterpén vegyületek között több erősen mérgező. Számos veszélyes gombaméreg is (pl. a trihotecin) szeszkviterpén származék. Ugyanakkor a közkedvelt gyöngyvirág és a hársfavirág illatát is szeszkviterpén vegyület, a farnezol idézi elő.
Az illóolajok funkciója esetenként különbözik. Gátló hatást fejtnek ki a csírázásra és a növények növekedésére. Emiatt fontosak a növényfajok egymás közötti versengésében is. Ez teszi őket alkalmassá a gyomok elleni védekezésre. Laboratóriumi körülmények között az illóolajok baktériumok és gombák növekedésére kifejtett gátló hatását figyelték meg. Egyes gyógynövények gyógyszertani jelentőségét is az illóolajok adják. Az illóolajok a növényeket védik a növényevő állatok rágási kártétele ellen. Ennek ellenkezőjeként éppen az illóolajok csalogatják a növényekhez a megporzó rovarokat.

Triterpének

Glikozidjaik a triterpén-szaponinok. A szaponinok gyakoriak a növényekben, mint komplexek. Például a takarmánynövényként ismert lucernában a medikágósav mellett 11 szaponin van jelen. Főként az érintett növényfajok leveleiben és termésében halmozódnak fel. A szaponinok előfordulnak számos legelőkön megjelenő pillangósvirágú növényfajban is, amelyek a kérődző állatok szervezetében felhalmozódva felfúvódást idézhetnek elő. A szaponinok a rovarokra és a puhatestűekre nézve is mérgezőek. Jelenlétük néhány növényfaj számára védelmet biztosít a kórokozókkal szemben. A borostyán esetében a hederin, míg a zabfajoknál az avenin a védőfaktor.

Autotoxicitás

A növénytermesztésben ismert egy másik, ugyancsak a másodlagos anyagcseretermékek által előidézett jelenség az önmérgezés. Esztendők (3-4 év) alatt a gyökérzet által kiválasztott, ill. a növényi maradványok elbomlása során kiszabaduló toxinok akadályozzák a termesztett növény tenyésztését. Az ilyen talajt pihentetni kell mindaddig, amíg az anyagcsereterméket a talaj mikroszervezetei le nem bontják. Önmérgezésre hajlamos pl. az árva rozsnok, a napraforgó, a hamisüröm és a maszlag.

Gyomszabályozás másodlagos vegyületekkel

A növények egymás közötti kapcsolatának kifejezésére az allelopátia fogalom szolgál. Allelopátián jelenleg az átadó, a hatást gyakorló (donor) növényeknek a befogadó, a hatást elszenvedő (akceptor) növényekre gyakorolt gátló, vagy serkentő hatásait értjük.

A gátló hatás a gyomnövény és a termesztett növény kapcsolatában (főként vetésforgókban és ültetvények újratelepítésekor) okozza a legtöbb problémát. Egy elgyomosodott táblán nemcsak azért gyengébb a termesztett növény fejlődése, mert a gyom táplálékot és vizet von el, hanem azért is, mert hatóanyagaival gátolja a kultúrnövény fejlődését. Nem meglepő tehát, hogy e témakörben született a legtöbb kutatási eredmény.

Az elmúlt évtizedekben alapvető szemléletváltozás következett be a növényvédelmi gyakorlatban. A gyomirtást integrális tevékenységnek tekintjük. A feladat nem a gyomfajok teljes körű kiirtása, hanem a gyompopulációk szabályozása olyan mértékben, hogy azok a műveleti növény élettevékenységét ne gátolhassák. Minden haszonnövénynek ismerjük ma már a gyomossági küszöbértékeit. Ez az érték kultúránként változó ugyan, de általánosságban kimondható, hogy egy adott területen 10-30%-os gyomborítás megengedett.

A gyomszabályozás előbbiekben megfogalmazott céljának, a gátló hatású vegyületeket tartalmazó oldószeres kivonatok jól megfelelnek. Aktivitásukat néhány donornövény példáján az 1. táblázatban mutatjuk be. A táblázatban szereplő növényfajok között találunk gyógynövényeket (farkasalma, körömvirág, menta-, üröm- és zsályafajok), réti növényeket (boglárka-, cickafark-, imola- és gyíkfűfajok) és közönséges gyomfajokat (gilisztaűző varádics, tarló tisztesfű). A felsorolt donor növényekből készült oldószeres kivonatok többféle célra felhasználhatók. A legtöbb gyomszabályozó hatást mutat. Vannak közöttük olyanok (menta- és ürömfajok), amelyek egyidejűleg gyomszabályozó és talajfertőtlenítő sajátossággal bírnak. Két donornövény (bársonyvirág- és a mentafajok) kivonata gombaölő hatással is rendelkezik.

A környezetkímélő gyomszabályozás gyakorlata

✓ Kivonatkészítés

Az eljárás nagyon egyszerű. A begyűjtött vagy előnevelt donor növény (1. ábra) hatóanyagot tartalmazó részét (1. táblázat) apró darabokra vágjuk, vagy összezúzzuk.

1. ábra | Szeszkviterpén tartalmú donorfaj a feketés imola (Centaurea nigrescens)

1. ábra | Szeszkviterpén tartalmú donorfaj a feketés imola (Centaurea nigrescens)

 

Név Felhasználható növényrész Hatóanyag Biológiai hatás
gyomszabályozó rovarellenes gombaellenes talajfertőtlenítő
Bársonyvirág virágzó hajtás α-tertienil
butén-bitienil
+ +
Boglárkafajok leveles hajtás ranunkulin + +
Cickafarkfajok virágzat, levél ahillin
anaciklin
prokamazulén
+ +
Gilisztaűző varádics virágzó hajtás borneol
cineol
izotujon
+ + +
Gyíkfűfajok leveles hajtás urzolsav +
Imolafajok virágzó hajtás centaurepenzin +
Körömvirág virágzat narcisszin
izoramentin
+ +
Farkasalma termés, gyöktörzs arisztolohiasav + +
Mentafajok leveles hajtás limonén
mentol
menton
mentofurán
pulegon
+ + +
Ürömfajok leveles hajtás abszintin
bizabolén
artemizinin
tujol
cineol
tauremizin
+ + +
Tarló tisztesfű virágzó hajtás sztahidrin +
Zsályafajok levél cineol
cimol
+ + +

1. táblázat | Néhány donornövény bioaktivitása

Ebből a feldarabolt növényanyagból 100 tömegrészt 100 ml oldószerrel (csapvíz, etanol, metanol, aceton stb.) együtt megfelelő méretű, zárható fedelű üvegbe helyezzük és 48 óráig szobahőmérsékleten állni hagyjuk. Ezt követően a kioldott hatóanyagokat tartalmazó oldószert szűrőpapíron vagy sűrű szövésű szöveten keresztül át kell szűrni. A tisztított kivonatot (2. ábra) felhasználásig célszerű hűtőszekrényben tartani. A kijuttatás történhet bármilyen permetezővel.

✓ Alkalmazás és hatékonyság

2. ábra | Kezelésre alkalmas kivonatok: A) csapvizes, B) etanolos

2. ábra | Kezelésre alkalmas kivonatok: A) csapvizes, B) etanolos

A donornövények kivonatai az alkalmazásmód szempontjából három csoportra oszthatók. Csak pre-emergens (a gyomok kelése előtt kipermetezve) alkalmazásban hatékonyak (pl. imola- és báronyvirágfajok), csak poszt-emergens (a gyomok leveleire permetezve) alkalmazásban hatékonyak (pl. a cickafark fajok), valamint pre- és poszt-emergensen egyaránt hatékonyak (üröm- és mentafajok, a tarló tisztesfű).

Az alternatív vegyületek elbírálásánál fontos szempont a hatástartam kérdése. Az eddigi vizsgálataink során azt tapasztaltuk, hogy a kísérleti parcellákon 30-50 napon belül 10-40%-os újragyomosodás következik be. Ez arra utal, hogy az oldószeres növényi kivonatok hatástartama rövid. Elbírálásuknál azonban figyelembe kell venni, hogy egy adott gyomfaj fejlődésének bizonyos szakaszában (pl. csíraállapotban) egy rövid ideig, 2-3 hétig tartó gátlás is nagy hátrányt jelent a haszonnövénnyel folytatott versengésben.

A növényi kivonatok hatékonyságát több tényező befolyásolhatja. Elsősorban a talajtípus és a gyomnövényzet összetétele (2. táblázat), másodsorban a haszonnövény érzékenysége. Kutatómunkánk során azt tapasztaltuk, hogy üvegházban (3. ábra) 10-20 ml/m2 mennyiséggel elérhető a kívánt hatás. Szabadföldön viszont a donorfajtól függően, 60-150 ml/12 m2 mennyiség szükséges az elfogadható (40-60%-os) gyomszabályozó hatás eléréséhez.

Donornövény Dózis
(ml/12 m2)
Pusztulás %-a
vetés után talajra permetezve gyomállományra permetezve
1 2 3 4 5 1 2 3 4 5
Kezeletlen kontroll 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Lómenta 50 80 90 30 40 10 100 90 30 20 90
Fodros lórom 100 30 0 20 0 0 30 0 0 20 0
Bársonyvirág 60 20 20 0 0 20 70 0 40 0 40
Egynyári üröm 100 0 0 30 0 0 40 0 20 20 0
Gyapjas tisztesfű 150 50 40 0 20 0 20 20 20 20 20
Körömvirág 70 40 0 0 0 10 60 20 20 20 0

2. táblázat | Etanolos növényi kivonatok hatékonysága néhány tesztnövényre

3. ábra | A feketés imola 20 ml/m2 mennyiségű etanolos kivonatának hatása a tesztnövényekre üvegházban

3. ábra | A feketés imola 20 ml/m2 mennyiségű etanolos kivonatának hatása a tesztnövényekre üvegházban (A szerző felvételei)

Megfigyeléseink szerint donorfajok oldószeres kivonatai elsősorban a magról kelő kétszikű gyomfajokra nézve voltak hatásosak, a magról kelő egyszikűekre kevésbé hatottak. Ez a megállapítás annak ellenére igaz, hogy pl. a lómenta kivonata bizonyos mértékig az egyszikű tesztnövényekre is hatással volt. Azt viszont jó tudni, hogy az évelő gyomfajok ellen nem érdemes oldószeres kivonatokat alkalmazni, ha csak nem ismételjük gyakran a kezelést.

Megjegyzések

A donornövényekből készült kivonatok hatékonysága nem hasonlítható össze a gyomirtásra ajánlott gyári készítmények hatékonyságával, mert a természetes eredetű vegyületek ökológiailag teljesen más minőséget képviselnek.

A növényi kivonatokat rövid hatástartamuk miatt célszerű rövid tenyészidejű kultúrákban alkalmazni.

A kívánt gyomszabályozó hatás eléréséhez szükséges viszonylag nagy kivonatmennyiség miatt a növényi kivonatokat célszerű kis területen alkalmazni.
A növényi kivonatok véleményünk szerint kellő körültekintéssel jól beilleszthetők az ökológiai gazdálkodás eszköztárába.

Solymosi Péter
biológus, az MTA doktora
MTA Agrártudományi Kutatóközpont
Martonvásár
(Biokultúra 2012/5)

[felül]