Allélopátia

Adatlapokat - Gyomok, Védelem rovarok és kártevők ellen, Termelékenység

Együttműködés Bioherbicidek Biofumigáció Gyomgazdálkodás Káros kultúrák általi gyomirtás

Az allelopátia különböző kibocsátási útjai és az allelokémiai anyagok hatásai, Z Zhang et al., 2020

Az allelopátia a növények közötti, vagy mikroorganizmusokkal folytatott biokémiai kölcsönhatások összessége.

Meghatározás

A szó eredete a görög allelo („egymás”) és pathos („szenvedés”, „hatás”) szavakból származik. Ez az etimológia azt sugallja, hogy ezek a kölcsönhatások negatívak: erőforrásokért való versengés, védekezési mechanizmusok. Az allelopátia jelenlegi értelmezése magában foglal pozitív kölcsönhatásokat is, mint például az együttműködés vagy a mikroorganizmusok serkentése. Ezek a kölcsönhatások úgynevezett allelokémiai vegyületeken keresztül történnek, amelyeket a növény bocsát ki a környezetébe. Ezek a vegyületek többnyire másodlagos metabolitok, és nagyon változatos biokémiai családokhoz tartoznak.

Alapelvek

Az allelopátiában szereplő kémiai vegyületek a növényben három úton szabadulhatnak fel:

• a gyökerek (exszudáció)
• a légzőrészek (lixiviáció vagy illékonyság)
• az elhalt növényi maradványok lebomlása

Az allelokémiai vegyületek kibocsátási útjai Kobayashi, (2004) szerint.

Az allelopátiát elsősorban a parcellák gyomosodásának szabályozásában betöltött szerepe miatt ismerik el (a gyomok növekedésének gátló hatása). Használják a kultúrák vetésforgóiban, akár köztes kultúraként takarást növényekkel vagy mulcsként, illetve bioherbicidek formájában is. Az agroökológiai termesztés szemszögéből az allelopátia különösen érdekes, mert lehetővé teszi a gyomirtás beavatkozások csökkentését, és néha szerepet játszik a kártevők és fitopatogének elleni védekezésben is (biofumigáció gyakorlata).

Allelokémiai anyagok

Típusok szerint

Az allelokémiai anyagok különböző fajok egyedei közötti kölcsönhatásokat eredményeznek, ezek inter-specifikus anyagok. Megkülönböztetjük az allomónokat, a kairomónokat és a szinomónokat.

• Allomónok: Allomónnak nevezzük azt az anyagot, amelyet egy élőlény termel, és amely egy másik fajhoz tartozó élőlényre hat, az adó faj javára.

• Kairomónok: Olyan anyag, amelyet egy élőlény termel, és amely egy másik fajhoz tartozó élőlényre hat, a fogadó faj javára.

• Szinomónok: Szinomónnak nevezzük azt az anyagot, amelyet egy élőlény termel, és amely egy másik fajhoz tartozó élőlényre hat, az adó és a fogadó faj kölcsönös hasznára.

Kémiai családok szerint

Az allelokémiai molekulák főként:

• fenolsavak, amelyek zavarhatják a növény ásványi felvételét
• kinonok, amelyek hatással lehetnek a célzott egyedek génkifejeződésére
• terpének, amelyek ismerten gátolják bizonyos növények növekedését a növekedési enzimek inaktiválásával.

Allelopátiás növények példái

A fekete dió (Juglans nigra): főként gyökereiből szabadít fel egy juglon nevű anyagot, amely gátolja számos más növény, különösen a paradicsom, burgonya és bizonyos zöldségek növekedését.

Az eukaliptusz (Eucalyptus nemzetség): levelei allelokémiai illóolajokat tartalmaznak, amelyek lebomlásuk során korlátozhatják a környező növények csírázását.

A rizs: bizonyos rizsfajták allelokémiai anyagokat termelnek, amelyek gátolhatják a gyomok növekedését a rizsföldeken.

A fokhagyma (Allium sativum): allelokémiai vegyületeket bocsát ki, amelyek gátolhatják bizonyos nem kívánt gyomokat és korlátozhatják a talajban előforduló betegségeket.

Alkalmazások a mezőgazdaságban

Biofumigáció és glükozinolátok

A glükozinolátok kén tartalmú másodlagos szénhidrát metabolitok, amelyeket elsősorban a Capparales rendbe tartozó növények, így a keresztesvirágúak (Brassicacea) termelnek.

Példák a keresztesvirágú köztes kultúrák által nyújtott szolgáltatásokra és hátrányokra különféle kórokozók és segítő szervezetek esetén, CA Occitanie, 2018

Keresztesvirágúak, amelyekről ismert, hogy biofumigációt végeznek

• Barna mustár (Brassica juncea): úgy tűnik, hogy ennek van a leghatásosabb allelopátiás hatása. Magas aktív glükozinolát tartalommal rendelkezik, amelyekből illékony, gyors hatású izotiocianátok (ITC) képződnek a levegőn és a gyökerekből. In vitro vizsgálatok kimutatták, hogy a barna mustár maradványai gátolják az Aphanomyces euteiches nevű borsó kórokozó gomba micélium növekedését.

→ További részletekért lásd a Allelopátiás hatású köztes kultúrák telepítése című műszaki adatlapot a barna mustárról és annak mezőgazdasági alkalmazásáról.

• Repce (Brassica napus): gyakran említik „tisztító” tulajdonságai miatt, melyek a magjaiban és zöld részeiben található glükozinolátoknak köszönhetők. A termesztési maradványok hozzájárulhatnak a biofumigációhoz, mivel gyors és lassú hatású ITC-ket szabadítanak fel a levegőn és a gyökerekből. Azonban éréskor a repce zöld részeiben nagyon alacsony az aktív glükozinolát koncentráció.
• Fehér mustár (Sinapis alba): összes glükozinolát tartalma alacsonyabb, mint a repcéé és a barna mustáré, ezért kisebb allelopátiás potenciállal bír. Kevésbé illékony ITC-ket termel, mint a repce, ami lassabb hatást jelez. A fehér mustár maradványai lassíthatják az Aphanomyces euteiches micélium növekedését.
• Fekete mustár (Brassica nigra): potenciálisan ígéretes keresztesvirágú a búza szártőbetegség elleni hatás szempontjából, glükozinolát összetétele miatt.

A gyomok allelopátiája a termesztett növényekre

• A vad zab (Avena fatua) jelentősen csökkenti a búza leveleinek és gyökereinek növekedését gyökér exszudátumai révén.

• A szőrös zab (Avena strigosa) depresszív hatást mutatott különféle gyomokra, különösen a biomassza és a fedettség csökkenését.

A termesztett növények allelopátiája a gyomokra

• A napraforgó (Helianthus annuus) erős allelopátiás potenciállal rendelkezik számos gyomra, a fehér mustár csírázására és növekedésére is (Leather, 1983).

• Az éves üröm (Artemisia annua) artemizinin nevű, bizonyítottan fitotoxikus molekulát termel, amely gátolja a gyomok növekedését laboratóriumban és a szántóföldön egyaránt.

A termesztett növények allelopátiája más termesztett növényekre

Ez származhat a felszíni vagy a talajba ágyazott termesztési maradványok hatásából, a vetésforgóból, a művelési gyakorlatokból stb.

A lucerna (Medicago saliva L.) autotoxikus és allelopátiás, a lucerna magassága és friss tömege alacsonyabb lucernás területről származó talajon, mint egy cirok területéről származó talajon. A lucerna alatti talaj allelokémiai vegyületei részt vesznek a növekedés gátlásában.

A rizs (Oryza sativa) lebomló maradványainak vizes kivonatai gátolják a saláta gyökerének növekedését.

Rovarölő hatások

Devakumar és Parmar (1993) több mint 300 növényt azonosított, amelyek képesek számos rovar csökkentésére. Marokkóban Fahad et al. (2012) vizsgálatot végeztek a Mandragora autumnalis Bertol (mandragóra) gyökér exszudátumainak rovarölő hatásáról a Ceratitis capitata ellen. A mandragóra gyökereinek vizes és etanolos kivonatainak magas koncentrációja (30g/20ml és 20g/ml) emésztőrendszeri zavarokat okoz, ami a hasüreg duzzanatához és a végbélnyílásnál a széklet elzáródásához vezet, ami a Ceratitis capitata elhullását eredményezi.

Glükozinolátok hidrolízise és fő lebomlási termékei.

Nematocid hatások

A keresztesvirágúak (Brassicacea) ismert, hogy nematocid hatásúak lebomlásuk során. Ez a lebomlás biocid izotiocianátokat szabadít fel, amelyek a miroszináz enzim hatására hatnak a parazita növénykártevő fonálférgekre.

Korlátok

Bár az allelopátia ígéretes potenciált mutat a kultúrák kezelésében, nagyszabású mezőgazdasági alkalmazása több korlátba ütközik.

• Valódi körülmények között rendkívül nehéz elkülöníteni az allelopátiás hatásokat az erőforrás-verseny hatásaitól. A két jelenség kölcsönhatásban áll és befolyásolja a növények növekedését, megnehezítve az allelopátia specifikus hatásának izolálását.
• Az allelokémiai molekulák sokfélesége, ezek koncentrációja fajok és fajták szerint, valamint a kórokozók érzékenysége megnehezíti az allelopátiás hatások előrejelzését és általánosítását.
• A környezeti tényezők, mint az éghajlat, talajtípus és művelési gyakorlatok erősen befolyásolják az allelopátia kifejeződését. Például a talaj textúrája, pH-ja, szerves anyag tartalma és nitrogén szintje befolyásolhatja az allelokémiai vegyületek megtartását és lebomlását.
• Az allelopátia nem korlátozódik növény-növény kölcsönhatásra, hanem a talaj mikroorganizmusait is érinti. Az allelokémiai vegyületek nemcsak a célzott kórokozókat, hanem a hasznos mikroorganizmusokat is befolyásolhatják, ami váratlan következményekkel járhat a talaj egészségére. Fontos az allelopátiás gyakorlatok talajökológiai hatásainak átfogó értékelése. További kutatások szükségesek az allelokémiai vegyületek azonosítására, hatásmechanizmusukra, talajban való tartósságukra és a talaj különböző szervezeteire gyakorolt hatásukra.