EFECTUL ALELOPATIC AL EXTRACTULUI APOS DE HREAN (ARMORACIA RUSTICANA L.) ASUPRA GERMINATIEI SI CRESTERII PLANTULELOR DE MAZARE (PISUM SATIVUS L.) SI DE CASTRAVETI (CUCUMIS SATIVUS L.)

Headnote

THE ALLELOPATHIC EFFECT OF HORSERADISH (ARMORACIA RUSTICANA L.) WATER EXTRACT, ON PEA (PISUM SATIVUS L.) AND CUCUMBER (CUCUMIS SATIVUS L.), GERMINATION AND PLANTELS GROWTH. In this study, we purpose to evaluate the phytotoxic effect of allelopathic substances from horseradish (Armoracia rusticana L.) on pea (Pisum sativus L.) and cucumber (Cucumis sativus L.) seeds germinated, made on filter paper substrate, moisted with horseradish water extract, used in different concentrations (5, 15, 25, 50, 75 and 100%); after 7 days of germination, we determined the length of the roots and shoots. The results which were obtained denoted a significant negative influence exercited by this extracts on seeds germination, and on plantlets growth, especially, of the solutions which were prepared from the roots harvested in the flowering period of the plant.

Keywords: allelopathy, stimulation, inhibition, germination, growing

INTRODUCERE

Alelopatia este capacitatea plantelor superioare si inferioare de-a produce substante chimice care eliberate În mediu, influenteaza favorabil sau nefavorabil dezvoltarea altor organisme (Rice, 1984). Efectele alelopatice sunt produse de substantele chimice desorbite În mediul exterior de catre unele specii de plante. Astfel de compusi vegetali fac parte din diferite categorii de substante chimice (produsi secundari de metabolism), cum sunt: fenoli, terpene, alcaloizi, poliacetilene, acizi grasi, peptide si altii. Aceste substante chimice sunt prezente În diferite organe ale multor specii vegetale cum sunt frunzele, florile, fructele si semintele, dar si În tulpini si În radacini, mai ales a celor perene (Miró colab., 1998; Delachiave, 1999).

Efectele alelopatiei includ absorbtia, nutritia, diviziunea celulara, germinatia semintelor si a polenului, cresterea, fotosinteza, respiratia si unele functii enzimatice specifice (Einhellig, 2002) (fig. )

Alte aspectele importante ale alelopatiei, În afara de producerea si eliberarea În mediu,a unor compusi fitotoxici pentru unele specii vegetale, vizeaza absorbtia si translocatia substantelor alelochimice În organismul receptor. (Ferreira si Aquila, 2000).

Compusii secundari de metabolism, cu potential alelopatic, sunt prezenti virtual - În cantitati mici - În toate tesuturile plantelor. Ei Îsi exercita efectul fie prin structura lor chimica particulara, fie se constituie În precursori ai altor compusi fitotoxici, rezultati din descompunerea microbiana a acestora, În sol, acestia se pot forma În substante de crestere În urma producerii - la nivelul lor - a unor modificari fizice si chimice ce le modifica proprietatile initiale. În studiul alelopatiei cea mai critica Întrebare este, aceea ca acesti compusi se elibereaza În mediu În cantitati destul de mari, astfel Încât, În acest mod, ei declanseaza reactii adverse În alte organisme, aflate În imediata lor vecinatate (Anaya si Cruz-Ortega, 2001).

Hreanul (Armoracia rusticana L., familia Brassicaceae), este o planta erbacee, perena, originara din regiunile Învecinate Marii Negre si În Europa este cultivata ca leguma si ca planta medicinala.

Hreanul are În sol radacini puternic dezvoltate, groase de 3-4 cm si lungi de 50-60 cm (Ciofu si colab., 2003). Pe lungimea sa, acesta prezinta numerosi ochi dorminzi, ceea ce face - mai ales când plantele sunt mai tinere - ca orice portiune din rizom pusa În conditii prielnice, sa dea nastere la o noua planta (Pârvu, 1991). asigurând Înmultirea vegetativa a acestei plante. Tulpina lui florifera este erecta, fistuloasa, Înalta de 40-100 cm, glabra si ramificata În partea superioara. Frunzele bazale sunt dispuse În rozeta; ele sunt mari, alungite, ovat lanceolate si eliptice, cu marginea limbului fin dintata sau crestata. Hreanul Înfloreste in perioada mai - august. Florile sunt mici, albe si grupate În inflorescenta de tip racem (Ciofu si colab., 2003). Fructul hreanului este o silicva mica, globuloasa, frecvent lipsita de seminte sau cu seminte sterile. În conditiile tarii noastre se Înmulteste exclusiv pe cale vegetativa - prin portiuni de radacina (Pârvu, 1991).

Potentialul alelopatic al speciilor de Brasicacee este atribuit eliberarii În mediul Înconjurator a izotiocianatului de alil, compus volatil (Choesin; Boerner, 1991), un derivat al sinigrinei.

Sinigrina face parte din clasa glucosinolatilor, care sunt compusi cu sulf produsi de metabolismul secundar al plantelor. Are o greutate moleculara de 397,45 si În corpul plantelor ce o compun se gaseste sub forma de cristale, cu punctul de topire de 1270C. Ea este usor solubila În apa, În alcool cald, insolubila În benzen si cloroform. În radacina de hrean se gaseste mirozinaza, enzima ce descompune sinigrina În izotiocianatul de alil, glucoza si sulfat acid de potasiu (Neamtu, 1983).

Gerard (1597) (citat de Wilson, 1997)., descria hreanul (folosind denumirea de "Raphanus rusticanus") astfel: "Hreanul este un dusman al vitei de vie, cel putin asa cred unii. Incompatibilitatea dintre aceste doua plante este atât de mare Încât daca hreanul e plantat lânga vita, aceasta se apleaca În directia opusa ca si cum nu ar vrea sa "traiasca" alaturi de el.

În literatura de specialitate exista relativ putine informatii privind fitotoxicitatea hreanului, motiv pentru care ne-am propus sa evaluam efectul fitotoxic al substantelor alelopatice din hrean asupra germinatiei semintelor si cresterii plantulelor de mazare (Pisum sativum L.) si de castraveti (Cucumis sativus L.).

MATERIAL SI METODE

Materialul vegetal din care am extras un preparat cu potentiale efecte alelopatice a fost reprezentat de fragmente proaspete de radacina de hrean, recoltate din gradina de legume, În perioade diferite de vegetatie, respectiv la Început de primavara (În luna martie), Înainte de aparitia primelor frunze, apoi vara (În luna iunie), În perioada de Înflorire a plantei si toamna târziu (În luna noiembrie), dupa caderea frunzelor, moment În care erau acumulate deja substantele de rezerva destinate supravietuirii acestora pe timpul iernii.

Extractul apos obtinut din radacina de hrean a fost preparat astfel: 250g de radacini au fost rase printr-o razatoare din material plastic, iar materialul vegetal astfel obtinut a fost acoperit cu 500 ml de apa distilata; amestecul s-a lasat la macerat timp de 12 ore, dupa care supernatantul a fost decantat, iar extractul a fost filtrat prin hârtie de filtru si pastrat astfel pâna la Întrebuintare, la Întuneric, la temperatura de 47deg;C.

Solutia obtinuta a fost considerata ca un extract apos de referinta, concentratia obtinuta evaluând-o ca 100%. În momentul utilizarii extractelor, pornind de la solutia muma arbitrar considerata 100%, s-au efectuat dilutii cu apa distilata, obtinând-se urmatoarele concentratiile finale: 5% (V1), 15% (V2), 25% (V3), 50 % (V4), 75 % (V5) si 100 % (V6), constituind 6 variante experimentale.

Germinatia semintelor s-a desfasurat În casolete din material plastic transparent si incolor, pe substrat constând din hârtie de filtru umidificata cu extract de diferite concentratii de extract de hrean (variantele V1-V6); la lotul martor hârtia de filtru a fost umidificata cu apa distilata. Umiditatea hârtiei de filtru a fost mentinuta prin adaugarea zilnica - În fiecare germinator - a câte 3ml de lichid, ocazie cu care se efectua si aerisirea germinatoarelor; umectarea initiala a germinatoarelor s-a facut cu 20ml de lichid, regim de hidratare egal la toate variantele experimentale. Dimensiunile casoletelor au fost de 18,5 cm lungime, de 12 cm latime si Înaltimea de 8 cm, suficienta pentru a permite cresterea nestimgherita a plantulelor În primele sapte zile de germinatie.

Dupa montarea experimentului, casoletele au fost pastrate, la temperatura camerei, respectiv 22o ±2oC, la lumina indirecta, cu variatiile diurne specifice.

Germinatia, a fost evaluata la patru zile de la montarea experimentelor, iar la sapte zile de la initierea lor s-au efectuat masuratori biometrice privind cresterea În lungime a radacinitelor si a tulpinitelor, respectiv a Întregii plantule. Reactiile semintelor la prezenta În substratul de germinatie a extractului apos obtinut din rizom de hrean au fost comparate cu rezultatele obtinute la lotul martor, seminte germinate pe apa distilata, valori considerate de referinta, respective de 100%.

Rezultatele studiului au fost analizate statistic prin analiza variantei. Pentru stabilirea semnificatiei diferentelor dintre datele obtinute pentru variantele experimentale si varianta martor s-a aplicat metoda diferentelor limita, DL ( Saulescu, 1967).

REZULTATE SI DISCUTII

Analiza variantei releva influenta negativa semnificativa pâna la foarte semnificativa a extractului apos preparat din radacina de hrean recoltata În diferite perioade de vegetatie, asupra germinatiei semintelor si cresterii plantulelor de mazare si de castraveti.. Valorile parametrilor evaluati au depins - În primul rând - de concentratia extractului utilizat, de perioada de vegetatie a plantulelor, respectiv de sezonul În care au fost recoltate radacinile si de sensibilitatea speciei receptoare ale substante alelochimice continute În extractul apos preparat din radacina de hrean.

În figura 1 sunt prezentate, sub forma de histograme, valorile procentuale ale germinatiei semintelor de mazare si de castraveti la patru zile de la punerea semintelor la germinat. În general, efectele extractului apos preparat din radacina de hrean recoltata primavara, Înainte de aparitia frunzelor, asupra germinatiei semintelor au fost asemanatoare cu cele consemnate În cazul utilizarii extractului apos obtinut din radacina de hrean recoltata dupa caderea frunzelor. În concentratii reduse de 5% (V1) si 15% (V2), extractele au inhibat semnificativ germinatia semintelor de mazare, În timp ce asupra semintelor de castraveti, acestea nu au exercitat nici o semnificatie din punct de vedere statistic. In concentratii medii, de 25 si 50% (V3-V4), extractele respective au indus producerea unei inhibari a Încoltirii semintelor celor doua specii luate În studiu, efectele fitotoxice fiind foarte semnificative din punct de vedere statistic. La aceste concentratii, actiunea negativa a fost mai puternica În ceea ce priveste germinatia semintelor de castraveti, la care s-a Înregistrat, În sezonul de primavara, o inhibitie de 24,00% a germinatiei, la concentratia de 25% (V3) a extractului si de 33,00% la concentratia de 50% (V4). Sensibilitatea mai mare a semintelor de castraveti la actiunea fitotoxica a extractului de hrean se mentine si se accentueaza În cazul utilizarii extractului, În concentratii superioare de 75% (V5) si de 100% (V6), Înregistrându-se o scadere a procentului de seminte germinate cu 59,33% si respectiv cu 71,67%.

Cel mai puternic efect inhibitor asupra germinatiei semintelor de mazare si de castraveti l-a avut extractul obtinut din radacina de hrean recoltaa În perioada de Înflorire a plantei. Din datele prezentate În figura 1 se poate constata faptul ca, sub actiunea compusilor inhibitori existenti În extractul de hrean recoltat În perioada de Înflorire, s-a produs o scadere a numarului de seminte germinate pe masura ce a crescut concentratiei extractului utilizat În experimente. Astfel, germinatia a fost drastic redusa În prezenta extractului preparat din radacina de hrean recoltata În perioada de Înflorire a plantelor, Începând cu concentratia de 50% (V4). La aceasta concentratie, la mazare s-a Înregistrat o inhibitie foarte semnificativa statistic de 65,77%, si de 79,33% la castraveti, În raport cu valorile Înregistrate la lotul martor (fig. 1, V4).

În cazul extractelor cu concentratiile de 75% (V5) si de 100% (V6), ale extractului de radacina recoltata În perioada de Înflorire s-a Înregistrat o inhibitie totala a germinatiei si a cresterii, la ambele specii vegetale luate În studiu. Medeiros si Lucchesi (1993) urmarind germinatia semintelor de salata În experimente efectuate cu extract apos de mazariche (Vicia sativa L.) au precizat faptul ca, concentratii mai ridicate ale extractului determina oxidarea tesuturilor semintelor, embrionii acestora În final murind.

Asemanator cu rezultatele obtinute În procesul de germinatie a semintelor si În procesul de crestere a plantulelor s-au Înregistrat diferente Între efectele extractelor În functie de perioada de vegetatie În care s-a aflat radacina În momentul recoltarii si a prepararii extractelor. Efecte inhibitorii cele mai pronuntate, ca si În cazul germinatiei s-a evidentiat În situatia utilizarii extractului preparat din radacina recoltata În perioada de anteza..

Cu exceptia extractului În concentratie de 5% (V1), care nu a exercitat un efect semnificativ asupra cresterii plantulelor mazare si de castraveti, germinate si crescute pe hârtie de filtru umectata cu acest extract, toate celelalte concentratii testate, preparate din radacina de hrean recoltata primavara Înainte de aparitia frunzelor si toamna dupa caderea masei foliare, au inhibat foarte semnificativ din punct de vedere statistic cresterea În lungime a plantulelor.

Cum era de asteptat, În sezonul de vara, la toate variantele experimentale s-au Înregistrat numai valori procentuale negative În ceea ce priveste cresterea organelor plantulelor, o sensibilitate mai mare prezentând plantulele de castraveti la care cresterea radacinitei a fost inhibata cu 4,77% si cu 2,17% a tulpinitei; dimensiunile medii ale Întregii plantule fiind cu 6,94 % mai reduse În conditiile germinarii semintelor pe substrat umectat cu extract În concentratie de 25% (V3); extractul În concentratie de 50% (V4). a redus alungirea radacinitei cu 5,75%, iar a tulpinitei cu 2,85%, fenomen care la nivelul Întregii plantule a reprezentat 8,63%, În raport cu parametrul similar urmarit la lotul martor. La concentratii superioare de 75% si de 100% ale extractului preparat din radacina de hrean recoltata În perioada de Înflorire, procesul de formare si de crestere a plantulelor analizate a Încetat.

Un aspect care trebuie mentionat este faptul ca, germinatia semintelor a fost mai putin sensibila la substantele alelopatice prezente În rizomul de radacina, comparativ cu cresterea plantulelor, constatare sustinuta si de Ferreira si Aquila (2000).

CONCLUZII

În radacina de hrean exista substante fiziologic active care inhiba germinatia materialului semincer si cresterea plantulelor la mazare si la castraveti.

Influente intens negative au fost date de extractul preparat din radacina recoltata În perioada de Înflorire a plantelor de hrean, fenomen manifestat chiar la concentratia minima testata, de 5%. Concentratiile superioare de 75% si de 100% ale extractului apos preparat din radacina de hrean recoltata În perioada de anteza au fost total inhibitoare pentru toate speciile vegetale luate În studiu.

Efectul fitotoxic al extractelor apoase preparate din radacini recoltate Înainte de aparitia primelor frunze si dupa caderea masei foliare a fost mai putin pronuntat si s-a manifestat În mod evident abia la concentratiile medii de 25%, 50%, 75% si la cea maxima (100%).

References

BIBLIOGRAFIE

Anaya, A.L., Cruz-Ortega, R., 2001, La Alelopatia: Algunos estudios de caso y posibles aplicaciones. In: Relaciones Quimicas entre Organismos: Aspectos Basicos y Perspectivas de su Aplicacion. Anaya A.L., Espinosa-Garcia F.J., Cruz-Ortega R., (coord). Instituto de Ecologia, UNAM. Plaza y Valdes Edit. Mexico, p. 33-67

Ciofu, R., Stan, N., Popescu, V., Chilom, P., Apahidean, S., Horgos, A., Berar, V., Lauer, F. K., Atanasiu, N., 2003, Plante legumicole perene. În: Tratat de legumicultura, Edit. Ceres, Bucuresti, p: 984-989.

Choesin, D.N; Boerner, R.E.J; 1991, Allyl isothiocyanate release and the allelopathic potential of Brassica napus (Brassicaceae). American journal of botany 78 (8), p. 1083-1090.

Delachiave, M.E.A., Rodrigues, J.D., Ono, E.O., 1999, Efeitos alelopaticoa de Losna (Artemisia absinthium L.) na germinacao de sementes de pepino, milho, feijao e tomate, Revista Brasileira de Sementes 21 (2), p. 265-269.

Einhellig, F.A., 2002, The Physiology of Allelochemical Action: Clues and Views, In: Allelopathy, From Molecules to Ecosystems. Ed. Reigosa, M., Pedrol, N., Departamento de Bioloxia Vexetal e Ciencia do Solo, Universidade de Vigo, Vigo, Spain, p. 1-17.

Ferreira, A.G., Aquila, M.E.A., 2000 Alelopatia: uma área emergente da ecofisiologia, Revista Brasileira de Fisiologia Vegetal 12 (edicao especial), p. 175-204.

Medeiros, A.R.M., Lucchesi, A.A., 1993, Efeitos alelopáticos da ervilhaca (Vicea sativa L.) sobre a alface em testes de laboratório, Pesquisa Agropecuaria Brasileira 28, p. 9-14.

Miró, C.P., Ferreira, A.G., Aquila, M.E.A., 1998, Alelopatia de frutos de erva-mate (Ilex paraquariensis) no desenvolvimento do milho, Pesquisa Agropecuaria Brasileira 33 (8), p. 1261-1270.

Neamtu, G., 1983, Interactiuni biochimice Între plantele superioare. În: Biochimie ecologica. Edit. Dacia, Cluj-Napoca, p. 146-160.

Pârvu, C., 1991 - Universul Plantelor, Editura enciclopedica, p. 356-357.

Rice, E.L., 1984, "Allelopathy" 2nd. Edit. Academic Press, New York, p. 421.

Saulescu, N.A., Saulescu, N.N., 1967, Notiuni introductive de valorificare a rezultatelor experimentale, În: Câmpul de Experienta, p:191-200, 213-215.

Wilson, H., 1997, Species, Herbs, and Perfumes. Plants and People - Botany 328 - Lecture notes - Fall.