Collectanea Studentium Physiologiae Plantarum · Tisk Birografika Bori d.o.o., Ljubljana ISSN 1854-418 (tisk) UDK 581.1 ... Do lgov a. rdeč ... Na uspešnost zakoreninjanja potaknjencev

Collectanea Studentium Physiologiae Plantarum

Vol. 1., Št. 2.

Ljubljana 2006

ISSN 1854-4185 UDK 581.1

izdajatelj: Katedra za fiziologijo rastlin

Kazalo

BALANT A., ISTINIČ H., JERAN D., KOBE Z., KONDA K., KONEC M., MESARIČ T.

Pomen eksogenih dejavnikov na rast in razvoj rastlin: Vpliv kvalitete svetlobe....................................................................3 KOKALJ B., DRAGIČ I., REJEC N., HERBAJ M., JAKOPIN J., PAPEŽ A., VERBOLE N., MIRT M.

Koreninjenje potaknjencev .................................................... 7 BALDERMAN E., BRIC B., CESAREC P., KADIŠ A., KUHELJ A., KUMPREJ I., LONČAR M., LOTRIČ M.

Razmnoževanje čebulnic: od teorije do prakse ......................11 SEČEN T., STEPIŠNIK T., PAJK N., RAPPL I., GRUNDNER M., BOGDAN A., NOVAK P.

Naravni antibiotiki – ali jih poznamo? ................................. 15 BUH B., GAL M., KJUDER M., KOREN A., MAGUŠA R., PIVKO-KNEŽEVIČ A., ŠKRGET M., VEBERIČ S., VIDMAR N.

Strpnostna krivulja: Zn ........................................................ 19 CAJNKO M., KOVAČ M., LIPIČNIK A., MAVRIČ A., PAVLIN A., ŽGUR L., ŽIBERT U.

Rastline z nenavadno dieto: ali potrebujejo Cd? ................... 23 DEBELJAK B., GOLOB K., GORJAN A., MEHLE A., KRAMAR A., KOREN Š., KALAN K., LOGAR K.

Fitostabilizacija: realnost ali utopija?................................... 27 Navodila avtorjem................................................................ 31


Vol. 1., Št. 2. Ljubljana 2006

ISSN 1854-4185 UDK 581.1

izdajatelj: Katedra za fiziologijo rastlin


Zbornik Študentov Fiziologije Rastlin

Izdaja: Katedra za fiziologijo rastlin, Oddelek za biologijo, Biotehniška fakulteta, Univerza

v Ljubljani

Glavna in odgovorna urednica Marjana Regvar, [email protected]

Tehnični urednik Matevž Likar

Uredniški odbor

Marjana Regvar

Katarina Vogel-Mikuš

Matevž Likar

Naslov uredništva Collectanea Studentium Physiologiae Plantarum,

Zbornik Študentov Fiziologije Rastlin

Večna pot 111, SI-1000 Ljubljana

http://fito.biologija.org/

Natisnjeno 2006

Tisk Birografika Bori d.o.o., Ljubljana

ISSN 1854-418 (tisk) UDK 581.1

ISSN 1854-4193 (online: http://fito.biologija.org/Collectanea/Collectanea.php)

Collectanea Studentium Physiologiae Plantarum 2006. Vol. 1, Št. 2

3

Pomen eksogenih dejavnikov na rast in razvoj rastlin: Vpliv kvalitete svetlobe

Anja Balant, Helena Istinič, Ditka Jeran, Zala Kobe, Katarina Konda, Marjeta Konec, Tina Mesarič

Biotehniška fakulteta, Študij biologije, Univerza v Ljubljani, Večna pot 111, SI-1000 Ljubljana

Izvleček • Namen raziskave je bil ugotoviti vpliv različnih valovnih dolžin svetlobe na rast in

razvoj fižola (Phaseolus vulgaris L.) • Rastline smo gojili na svetlobi različnih valovnih dolžin (dnevna, Flora 77, modra,

rdeča, dolgovalovna rdeča in zelena) in spremljali njihov morfogenetski razvoj ter vsebnosti klorofila.

• Dnevna svetloba najugodneje vpliva na morfološke stopnje razvoja pri fižolu. Najvišje so bile rastline na modri svetlobi, rdeča in dnevna svetloba najintenzivneje stimulirata sintezo klorofila, dolgovalovna rdeča svetloba pa inducira etioliranje rastlin.

• Različna vsebnost klorofila v listih ter različna višina in stopnja razvoja rastlin dokazujejo specifičen odziv navadnega fižola na kvaliteto svetlobe.

Ključne besede: Phaseolus vulgaris, fižol, svetloba, razvojne stopnje, klorofil

Uvod Rast in razvoj rastlin sta odvisna od trajanja osvetljevanja ter od kvalitete in kvantitete svetlobe, ki ji je rastlina izpostavljena. Rastline zaznavajo svetlobo s fotoreceptorji (predvsem s fitokromi, kriptokromi in fototropini) in najbolje uspevajo v optimalnih svetlobnih pogojih, to je pri dnevni svetlobi (Stušek s sod. 1998). Ob pomanjkanju svetlobe so rastline etiolirane - imajo podaljšano steblo in manj klorofila (Taiz in Zeiger 2002). Za aktivacijo fitokroma (pretvorbo iz Pr v Pfr obliko) je potreben signal rdeče ali modre svetlobe, kar sproži biosintezo klorofila (Smith 1975) in zavira etiolacijo. Ob osvetljevanju z dolgovalovno rdečo svetlobo pa se fitokrom inaktivira ter sproži etiolacijo (Taiz in Zeiger 2002). Rastline modro svetlobo zaznavajo s kriptokromi, ki vplivajo na inhibicijo elongacije stebla, in s fototropini, ki sprožijo rast rastlin proti svetlobi (Taiz in Zeiger 2002). V primerjavi z ostalimi valovnimi dolžinami vidnega spektra se zelena svetloba v listih fižola najmanj absorbira, saj se je del odbije (Smith 1994). Njeni vplivi na rast in razvoj rastlin še niso dobro proučeni. Fluora svetloba je mešanica modre, kratkovalovne rdeče in zelene svetlobe (Osram 2006), zato se uporablja kot najboljši približek dnevni svetlobi.

Pomen eksogenih dejavnikov na rast in razvoj rastlin: Vpliv kvalitete svetlobe 4

Namen raziskave je bil ugotoviti, kako različne valovne dolžine svetlobe vplivajo na rast in razvoj že vzkaljenih rastlin fižola (Phaseolus vulgaris L.).

Materiali in metode Rastline so rasle v mešanici šote, komercialne zemlje in vermikulita (1:1:1). Pripravili smo 30 lončkov s po tremi semeni fižola Phaseolus vulgaris L. 'Top crop'. Kalili so v komorah na svetlobi luči fluora 77 Osram (spekter modre, zelene in rdeče svetlobe) in cool white 4000K (bela svetloba), z 16/8 h dnevno/nočno ritmiko in temperaturo 18 ºC. Ko so rastline razvile prve prave liste smo jih izmerili in postavili v škatle (po 5 lončkov v vsako) ter prekrili s filtri znamke Lee: zeleni (460 – 570 nm), rdeči ( >560 nm), modri (308 – 570 nm), dolgovalovni rdeči (modri preko rdečega, >640 nm). Ena skupina rastlin je ostala nepokrita in je služil kot kontrolna v komori (fluora), kontrolne rastline pri dnevni svetlobi pa smo lahko zagotovili le pri temperaturi 20ºC (dnevna). Vsak teden smo izmerili višino rastlin. Spremljali smo stopnjo razvoja (število trojnatih listov, cvetov, poganjkov) in obarvanost listov. Različne razvojne stopnje smo razvrstili v arbitrarne razrede (1-10, Tab. 1). Na koncu poskusa (30 dni) smo izmerili vsebnost klorofila v prvih pravih listih (razen pri kontroli na dnevni svetlobi, kjer so njihovo vlogo že prevzeli prvi trojnati listi). Za določanje vsebnosti fotosinteznih barvil smo uporabili metodo po Lichtenthaler (1987). Podatke smo obdelali z enosmerno analizo variance (ANOVA) in Holm-Sidak post hoc testom.

Rezultati Tabela 1: Opis morfoloških stopenj razvoja po razredih (1-10).

razred Morfologija fižola

1

2 prva lista

2

2 prva lista + poganjek

3

2 prva lista + 2 poganjka

4

2 prva lista + 1 trojnat list

5

2 prva lista + 1 trojnat list + 1 poganjek

6

2 prva lista + 2 trojnata lista

7

2 prva lista + 2 trojnata lista + 1 poganjek

8

2 prva lista + 3 trojnati listi

9

2 prva lista + 3 trojnati listi + cvetni popki

10

2 prva lista + 3 trojnati listi + cvetovi

Dan

0 5 10 15 20 25

Opi

s m

orfo

lošk

ih s

tope

nj ra

zvoj

a po

razr

edih

0

2

4

6

8

10

Dnevna

Flora Rdeča

Dolgoval. rdeča

Zelena

Modra

Slika 1: Opis morfoloških stopenj razvoja po razredih (glej Tabela 1) pri različnih valovnih dolžinah svetlobe.


5

Najhitreje so se razvijale rastline fižola na dnevni svetlobi, ki so do konca poskusa (30. dan) že cvetele, vse ostale pa so imele razvite vsaj prve trojnate liste (Slika 1). Morfološko so najbolj zaostale rastline na dolgovalovni rdeči svetlobi. Najvišje so bile rastline pod modrim filtrom, najmanjše pa rastline skupin rdeče, zelene in fluora svetlobe (Slika 2). Največ klorofila so vsebovali listi fižola, ki je rasel na dnevni in rdeči svetlobi, najmanj pa tiste na zeleni in dolgovalovni rdeči svetlobi (Slika 3).

Dan

0 5 10 15 20 25

Viš

ina

rast

line

(cm

)

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

Dnevna

Flora

Rdeča

Dolgoval. rdeča

Zelena

Modra

Slika 2: Višina rastlin fižola na svetlobi različnih valovnih dolžin (SV ± SN). Različne črke označujejo statistično značilno razliko.

Slika 3: Vsebnost klorofila v listih fižola na svetlobi različnih valovnih dolžin (SV + SN). Različne črke označujejo statistično značilno razliko.

a

b bc

cdcd

d

Diskusija Rastline najbolje uspevajo na dnevni svetlobi (Stušek s sod. 1998). Poskusne rastline navadnega fižola (Phaseolus vulgars L.) na dnevni svetlobi so imele najhitrejši morfološki razvoj, saj so med potekom poskusa (25 dni) edine dosegle reproduktivno fazo. Vendar je pri tem potrebno upoštevati, da je hitrejši razvoj lahko tudi posledica višje temperature (2°C) v primerjavi z rastlinami v rastnih komorah. Razvoj večine ostalih rastlin je bil morfološko podoben. Dolgovalovna rdeča svetloba stimulira podaljšanje stebla in zmanjšanje listne ploskve (Neff s sod. 2000). V skladu s tem smo na začetku poskusa opazili hitro rast v višino, vendar so rastline kasneje zaostale v razvoju in začetele propadati. Kratkovalovna rdeča svetloba zavira elongacijo stebla (Neff s sod. 2000), zaradi česar so bile rastline na rdeči svetlobi manjše, kot rastline na dolgovalovni rdeči svetlobi in primerljive velikosti rastlin na dnevni svetlobi. Modra svetloba vpliva na rast rastlin proti svetlobi ter preko kriptokromov inhibira elongacijo stebla (Taiz in Zeiger 2002). S poskusom smo ugotovili, da rastline na modri svetlobi močno rastejo proti viru svetlobe (torej v višino). Iz tega sklepamo, da je vpliv

Pomen eksogenih dejavnikov na rast in razvoj rastlin: Vpliv kvalitete svetlobe 6

kriptokroma na zaviranje elongacije poganjkov manjši od vpliva fitokroma. V primerjavi z ostalimi valovnimi dolžinami vidnega spektra se zelena svetloba v listih fižola najmanj absorbira (Smith 1994). Zato smo pričakovali etiolirane rastline – takšne, kot da bi jih gojili v popolni temi. V nasprotju s tem so bile rastline pod zeleno svetlobo manjše kot tiste pod rdečo. Na podlagi rezultatov bi lahko sklepali, da tudi zelena svetloba zavira podaljševanja stebla. Kratkovalovna rdeča svetloba aktivira fitokrom, ta pa sproži sintezo klorofila (Smith 1975), zato so rastline pod rdečo in dnevno svetlobo vsebovale največ klorofila. V nasprotju s pričakovanji pa ga je bilo v rastlinah, ki so rasle pod fluoro manj. Tudi modra svetloba aktivira fitokrom (Taiz in Zeiger 2002), zato poskusne rastline niso bile etiolirane. Najmanj klorofila je bilo v listih fižolov pod zeleno in dolgovalovno rdečo svetlobo, kar je posledica etiolacije.

Zaključki • Modra svetloba ugodno vpliva na rast rastlin proti svetlobi (v višino). Dolgovalovna

rdeča svetloba povzroči etiolacijo in podaljšanje internodijev, kratkovalovna rdeča pa podaljševanje internodijev zavre.

• Kratkovalovna rdeča svetloba pospešuje sintezo klorofila, prav tako dnevna in modra svetloba. Zelena in dolgovalovna rdeča jo zavirata.

• Rastline na dolgovalovni rdeči svetlobi so pred koncem poskusa začele propadati, tiste na dnevni svetlobi pa so zaradi višje temperature okolja edine dosegle reproduktivno fazo. Ostale skupine rastlin se v stopnji razvoja med seboj niso očitno razlikovale.

Zahvala: raziskava je bila narejena v okviru problemsko usmerjenega učenja s področja fiziologije rastlin. Zahvaljujemo se mentorici doc. dr. Marjani Regvar, somentorju asist. Matevžu Likarju in tehnični sodelavki Mileni Kubelj.

Literatura Lichtenthaler HK, 1987. Chlorophylls and carotenoids: Pigments of photosynthetic biomembranes. Methods in

enzymology 148: 350-382. Neff MM, Fankhauser C, Chory J. 2000. Light: an indicator of time and place. Genes and development 14 (3): 257-

271. Smith H, 1975. Light and plant development, Easter School in Aglicultural Scinence, 22d, University of Nottingham,

England Smith H, 1994. Phytochrome-mediated responses, implications for controlled environment research facilities. V:

International Lighting in Controlled Environments Workshop, Tibbitts TW (ur.), University of Wisconsin, Madison, WI, USA, str 57-67.

Stušek P, Podobnik A, Gogala N,1998. Biologija 1, Celica, 2. izd., Ljubljana: DZS, Taiz L, Zeiger E, 2002. Plant physiology. 3rd ed, Sinauer Associates, Sunderland, USA Osram fluora 77. 2006. Aquaristic.

http://www.aquaristic.net/shop/shop.php/sid/cc99667c195767bed6e59761565f45ec/cl/details/anid/s-140040/tpl/-/searchparam/Fluora/lang/0/listtype/search 100: 1968-1975. (9. april 2006)


7

Koreninjenje potaknjencev Borut Kokalj, Ivana Dragič, Nadja Rejec, Maja Herbaj, Jasmina Jakopin, Andreja Papež,

Nina Verbole, Martina Mirt Biotehniška fakulteta, Študij biologije, Univerza v Ljubljani, Večna pot 111, SI-1000

Ljubljana

Izvleček • Namen našega poskusa je bil optimizirati zakoreninjanje potaknjencev afriške vijolice

in vrbe. • Potaknjence smo gojili v mešanici perlita, zemlje in šote oziroma na hidroponiki.

Testirali smo uspešnost zakoreninjenja potaknjencev z ekstraktom vrbe in komercialnim pripravkom za zakoreninjanje. Po petih tednih smo primerjali obseg koreninskega sistema s tehtanjem sveže mase korenin.

• Potaknjenci afriške vijolice so uspešneje koreninili na hidroponiki, vrbe pa v komercialnem substratu Komercialni pripravek in vrbni ekstrakt sta povečala hitrost zakoreninjanja, komercialni pripravek pa je povečal tudi maso korenin potaknjencev vijolice.

• Priporočamo koreninjenje vijolice na hidroponiki, koreninjenje vrbe pa v substratu. Obe vrsti vsebujeta zadostne koncentracije endogenih avksinov.

Ključne besede: potaknjenci, ekstrakt vrbe, Salix, Saintpaulia

Uvod Potaknjenci so lahko deli stebla, listov ali korenin, ki jih odrežemo od matične rastline in ki se ob pravilnem ravnanju razvijejo v novo rastlino (Gašperlin 2004). Na uspešnost zakoreninjanja potaknjencev vplivajo sezona, način reza ter zunanji dejavniki kot so temperatura, svetloba, zračna vlaga, vrsta substrata ter razni dodatki za zakoreninjanje (Cafnik 2003). Po ljudski praksi naj bi na uspešnost zakoreninjanja vplivali tudi različni domači pripravki kot npr. zdrobljene jajčne lupine in ekstrakt vrbe ali koprive (Trenc-Frelih 1990). Med komercialnimi stimulatorji zakoreninjanja potaknjencev se uporabljajo sintetični avksini (Grašinar 2005). Eksogeno dodan hormon ni nujno potreben pri zakoreninjanju potaknjencev, prispeva pa k razvoju kakovostnejšega koreninskega sistema (Cvetko 2005). Tudi nekateri naravni pripravki, ki naj bi stimulirali zakoreninjanje rastlin, vsebujejo avksine (Barger 2004). Ker raziskav in primerjav o dejanski uporabnosti domačih pripravkov nismo zasledili, smo se odločili preizkusiti vpliv ekstrakta vrbe na zakoreninjanje listnih in stebelnih potaknjencev in ga primerjati s komercialnim pripravkom (Korex, Agrolit).

Koreninjenje potaknjencev 8

Materiali in metode Poskus smo naredili s stebelnimi potaknjenci vrbe žalujke (Salix babylonica) in listnimi potaknjenci afriške vijolice (Saintpaulia ionatha). Za potaknjence vrbe smo uporabili 20-30 cm dolge šibe lanskih poganjkov. Pri afriški vijolici smo uporabili zdrave liste z listnim pecljem. Potaknjence smo koreninili v substratu (mešanica perlita, zemlje, šote) in na hidroponiki. V obeh primerih smo za koreninjenje testirali: i) ekstrakt vrbe, ii) komercialni pripravek za zakoreninjanje (Korex, Agrolit) in iii) vodo, ki je služila kot kontrola. Ekstrakt vrbe smo pripravili tako, da smo 200 g vejic vrbe žalujke narezali in jih tri dni namakali v treh litrih vode. Hidroponika: rastline smo gojili v vodi, ekstraktu vrbe ali raztopini komercialnega pripravka za zakoreninjanje. Za tretma s komercialnim pripravkom smo prašek raztopili v vodi (končne koncentracije avksinov: 300 µg/l NAA, 150 µg/l IBA), v kateri smo gojili potaknjence. Posode z rastlinami smo priključili na prezračevanje z zračno črpalko. Koreninjenje v substratu: potaknjence smo zakoreninjali v mešanici perlita, zemlje (Biobrazda) in šote (Lignocell) (2:1:1). Za tretma s komercialnim pripravkom smo potaknjence pred potikanjem namočili v komercialni pripravek za zakoreninjanje (po navodilih proizvajalca). Potaknjence v substratu smo zalivali dvakrat tedensko z vodo, razen v tretmaju z ekstraktom vrbe, kjer smo zalivali izmenično z ekstraktom vrbe in z vodo. Rastline smo gojili v rastni komori pri 17°C in 16/8 h dnevno/nočni ritmiki. V vsakem tretmaju smo imeli 10 potaknjencev. Uspešnost zakoreninjanja v hidroponski raztopini smo spremljali 1x tedensko s štetjem zakoreninjenih potaknjencev. Po petih tednih smo stehtali koreninski sistem vsakega potaknjenca, izmerili dolžino korenin in prešteli število poganjkov pri vrbi. Statistične razlike smo preverjali z analizo variance (ANOVA) in Duncanovim post hoc testom (različne črke označujejo statistično razliko pri p< 0.05).

Rezultati Ugotovili smo, da so avksini iz komercialnega pripravka pospešili koreninjenje potaknjencev afriške vijolice na hidroponiki v prvih dveh tednih koreninjenja v primerjavi z ostalimi tretmaji (Slika 1A), po treh tednih pa so se tudi ostale rastline enako uspešno koreninile. Pri vrbi smo opazili statistično značilne razlike le v prvem tednu poskusa (Slika 1B). Kasneje so se potaknjenci v vseh tretmajih, z izjemo kontrole, zakoreninili 100%. Za primerjavo razvitosti koreninskega sistema afriške vijolice med tretmaji je bil parameter dolžine korenin preveč variabilen, zato smo izbrali maso korenin. Potaknjenci afriške vijolice so se hitreje zakoreninili v vodi kot v substratu, saj so v zemlji začeli poganjati korenine šele ob zaključku poskusa, zaradi česar nismo mogli stehtati njihovega


9

koreninskega sistema. Največjo maso korenin ob zaključku poskusa (5 tednov po koreninjenju) so imeli potaknjenci v komercialnem pripravku, ekstrakt vrbe pa ni vplival na maso korenin (Tab. 1).

Čas (tedni)

0 1 2 3 4 5 6

Del

ež z

akor

enin

jeni

h ra

stlin

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

Voda Komercialni pripravek Ekstrakt vrbe

Čas (tedni)

0 1 2 3 4 5 6D

elež

zak

oren

inje

nih

rast

lin0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

Voda Komercialni pripravek Ekstrakt vrbe

Slika 1: Uspešnost zakoreninjanja afriške vijolice (A) in vrbe žalujke (B) v hidroponski raztopini (SV ± SN, n = 10).

A B

a a

ab b

b b

Potaknjenci vrbe v substratu so imelie ob zaključku poskusa (5 tednov po koreninjenju) statistično značilno večjo maso korenin od potaknjencev na hidroponiki (Tab. 1). Razlike med posameznimi tretmaji smo opazili samo na hidroponiki, kjer je prišlo do zmanjšanja sveže mase korenin ob dodatku komercialnega sredstva za zakoreninjanje.

Tabela 1: Sveža masa korenin (g) pri posameznih tretmajih (SV ± SN). Različne črke označujejo statistično razliko pri p < 0.05. *potaknjenci so šele začeli koreniniti in jih ni bilo mogoče stehtati.

Sveža masa korenin (g)

rastlina koreninjenje voda Komercialni pripravek

ekstrakt vrbe

hidroponika 0,25 ± 0,05b 0,43 ± 0,06a 0,22 ± 0,07b

afriška vijolica substrat* / / /

hidroponika 0,32 ± 0,06bc 0,11 ± 0,02d 0,28 ± 0,06c

vrba žalujka substrat 0,58 ± 0,07ab 0,65 ± 0,17a 0,61 ± 0,11ab

Diskusija V našem poskusu smo uspešno vzgojili potaknjence afriške vijolice in vrbe žalujke. Potaknjenci afriške vijolice so uspešneje koreninili na hidroponiki, vrbe pa v komercialnem substratu (perlit, zemlja, šota). Uporaba ekstrakta vrbe je na hidroponiki pospešila zakoreninjanje potaknjencev vrbe na začetku poskusa, kasneje pa nismo več opazili statistično pomembnih razlik med tretmaji.

Koreninjenje potaknjencev 10

Vrba žalujka ima že po naravi veliko sposobnost samozakoreninjenja (Wikipedia 2006), kar razloži naše rezultate. Podobne rezultate smo opazili tudi pri afriški vijolici, pri kateri pa je v zgodnji fazah zakoreninjanje pospešil komercialni pripravek. Uporaba komercialnega sredstva za zakoreninjanje je povečala maso koreninskega sistema afriške vijolice na hidroponiki, kar je v skladu z opažanji drugih avtorjev (Cvetko 2005). Avksini naj bi stimulirali tvorbo kakovostnejšega koreninskega sistema tudi pri vrstah, ki ne potrebujejo dodatka hormonov za zakoreninjanje. Proti pričakovanjem pa smo pri potaknjencih vrbe ob dodatku komercialnega pripravka z avksini opazili zmanjšanje mase koreninskega sistema. Kljub temu, da med poskusom nismo presegli priporočenih koncentracij avksinov za lesne rastline (Trenc-Frelih 1990), obstaja možnost, da je izbrana vrsta vrbe bolj občutljiva na avksine od ostalih lesnih vrst.

Sklepi • Potaknjenci afriške vijolice so uspešneje koreninili na hidroponiki, vrbe pa v

komercialnem substratu. • Komercialni pripravek za zakoreninjanje in ekstrakt vrbe sta se izkazala kot

stimulatorja zakoreninjanja samo v zgodnji fazi tvorbe korenin, kasneje pa se je njun vpliv izgubil.

• Komercialni pripravek je pri afriški vijolici povečal maso koreninskega sistema, medtem ko se je ta pri vrbi zmanjšala. Nasprotujoče rezultate pripisujemo razlikam v endogenih vsebnostih avksinov.

Zahvala: raziskava je bila narejena v okviru problemsko usmerjenega učenja s področja fiziologije rastlin. Zahvaljujemo se mentorici doc. dr. Marjani Regvar, somentorju asist. Matevžu Likarju in tehnični sodelavki Mileni Kubelj.

Literatura Berger B. 2006. Lily of the valley has its own agenda, Willow water

http://66.249.93.104/search?q=cache:yeoOOEa5AQsJ:www.eagletribune.com/news/stories/20040519/LI_002.htm+willow+water+auxin&hl=sl&ct=clnk&cd=1, (19. april 2006)

Cafnik S. 2003. Vpliv substratov na koreninske potaknjence lončene krizanteme (Cv. Bossa Nova). Diplomsko delo, Univerza v Mariboru, Fakulteta za kmetijstvo.

Cvetko V. 2005. Optimizacija razmnoževanja s potaknjenci pri različnih okrasnih trajnicah. Diplomsko delo, Univerza v Ljubljani, Biotehniška fakulteta, Oddelek za agronomijo.

Gašperlin I. 2004. Koreninjenje potaknjencev balkonskih enoletnic v različnih substratih. Diplomsko delo, Univerza v Ljubljani, BF, Oddelek za biologijo.

Grašinar M. 2005. Vpliv različne koncentracije avksinov na koreninjenje in rast zelenih potaknjencev pri različnih lesnatih vrstah (Prunus, Rhododendron), Diplomsko delo, Univerza v Ljubljani, BF, Oddelek za agronomijo.

http://en.wikipedija.org/wiki/willows (19. april 2006) Trenc-Frelih I. 1990. Potaknjenci. Mladinska knjiga, Ljubljana. Wikipedia. 2006. http://en.wikipedija.org/wiki/willows (19. april 2006)


11

Razmnoževanje čebulnic: od teorije do prakse Eva Balderman, Barbara Bric, Petra Cesarec, Andreja Kadiš, Anka Kuhelj, Iva Kumprej,

Maja Lončar, Metka LotričBiotehniška fakulteta, Študij biologije, Univerza v Ljubljani, Večna pot 111, SI-1000

Ljubljana

Izvleček • Namen raziskave je bil optimizirati razmnoževanje čebulic vitezove zvezde

(Hippeastrum sp.). • Čebulice smo razmnoževali z mikropropagacijo in z razrezom čebulic v substratu.

Čebulice smo vzgajali v temi in na svetlobi. • Prednost mikropropagacije je večje število manjših rastlin, klasična metoda razreza pa

je manj zahtevna in z njo dobimo manjše število večjih rastlin. • Za domačo uporabo je klasična metoda primernejša, ker je cenejša, lažje izvedljiva,

rastline pa hitreje dosežejo primerno velikost. Ključne besede: vitezova zvezda, Hippeastrum, tkivne kulture, mikropropagacija, svetloba

Uvod Številne okrasne čebulnice se vegetativno razmnožuje zelo počasi, tvorba novih organov pa je pogosto dolgotrajna (O'Rourke s sod. 1991). Zato si pomagamo z različnimi tehnikami razmnoževanja. Za klasično vegetativno propagacijo rodu Hippeastrum sta najpogostejši metodi z brstilnimi čebulicami in razrezom čebulic (Ephrath s sod. 2001). Za uspešno regeneracijo, mora vsak segment vsebovati del zarodne cone. Modernejša tehnika za hitro razmnožitev velikega števila rastlin je mikropropagacija. To je tehnika tkivnih kultur, ki omogoča vzgojo velikega števila rastlin v izjemno kratkem času. Tehnika temelji na regeneraciji rastlin, ki jo omogoča totipotentnost rastlinskih celic (Bohanec s sod. 1992). Totipotentnost je sposobnost dediferenciacije in ponovne diferenciacije celic rastlinskega tkiva, saj vsaka rastlinska celica nosi genetsko informacijo za razvoj v celo rastlino. Če izrežemo že izdiferencirano rastlinsko tkivo in ga prenesemo na gojišče z ustrezno sestavo, se celice ob ustreznih pogojih razvijejo v novo rastlino (Taiz in Zeiger 2001). Namen naše raziskave je bil najti najprimernejšo metodo za pridobitev čim večjega števila okrasnih čebulnic v najkrajšem času. V ta namen smo primerjali klasično tehniko razmnoževanja ter mikropropagacijo. Ker pri rodu Hippeastrum lahko s temo spodbudimo

Razmnoževanje čebulnic: od teorije do prakse 12

rast in razvoj novega poganjka (Hooper's Garden Center 2005), smo pri obeh metodah preizkusili tudi vpliv svetlobnega režima na uspeh propagacije.

Materiali in metode dela Za raziskavo smo uporabili čebulice rodu Hippeastrum. Razrez čebulic: V PVC vrečkah smo pripravili mešanici vermikulita in šote (1:1) oziroma vermikulita in perlita (1:1). Segmente čebulic smo tretirali z aktivnim ogljem, ki deluje kot fungicid. Prenesli smo jih v vrečke z različnimi mešanicami substrata. Mikropropagacija: Čebulicam smo odstranili zunanje luskoliste in koreninski del. Pri prvih dveh poskusih smo odstranili le korenine, pri tretjem pa ves koreninski del. Čebulice smo sterilizirali 1.5 min v 96% etanolu ter nato še v 30% natrijevem hipokloritu. Prvič smo jih v varekini pustili 5 min, pri naslednjih dveh poskusih pa 20 min. Po spiranju s sterilno vodo smo jih sterilno razrezali v laminariju. Pripravili smo Murashige-Skoog (MS) gojišče (Murashige in Skoog 1962) in kokosovo gojišče (Taji 1996). MS gojišču smo dodali saharozo (20 mg/l), bacto-agar (8 mg/l), NAA (0.2 mg/l) in BAP (20 mg/l) ter mu umerili pH (5.7). Kokosovo gojišče smo pripravili iz kokosovega mleka (250 ml/l), vode (500 ml/l), gnojila Cvetal (250 ml/l), multivitaminskih tablet (½ tablete/l), sladkorja (250 g/l), škroba (10 g/l) in agarja (80 g/l). Gojišči smo nalili v epruvete do višine 2 cm in epruvete sterilizirali v avtoklavu (20 min, 121 °C). Luskoliste z zarodno cono smo sterilno cepili v gojišče do roba zarodne cone. Epruvete smo pokrili in ovili s prozorno PVC folijo. Rastline smo vzgajali pri 20 °C v temi ali na 12 h dnevno-nočni ritmiki. Ob zaključku poskusa smo prešteli število aktivno rastočih rastlin. Za preverjanje vpliva velikosti segmenta čebulice na njegovo uspevanje smo izmerili širino (= tangencialni premer segmenta) in debelino (= polmer originalne čebulice) vsakega segmenta ter dolžino korenin. Rezultate smo ovrednotili z dvosmerno analizo variance (ANOVA) in Duncanovim post hoc testom.

Rezultati Pri metodi mikropropagacije smo lahko iz ene same čebulice pridobili 80 izsečkov, pri klasični metodi propagacije pa le 6-10 segmentov. Najvišji odstotek preživetja segmentov čebulic smo zabeležili v mešanici vermikulita in šote na svetlobi ali v temi ter v mešanici vermikulita in perlita na svetlobi (Tab. 1). Pri metodi mikropropagacije je prišlo v poskusih 1 in 2 do propada vseh izsečkov. V kokosovem gojišču so izsečki plesneli veliko hitreje kot v MS gojišču. Nasprotno pa smo v poskusu 3 dosegli 80-95% preživetje izsečkov na MS gojišču.


13

Tabela 1: Odstotek preživelih izsečkov oz. segmentov čebulic v poskusih 1-3 rastočih na različnih substratih in gojiščih ter svetlobnih režimih. MS...Murashige-Skoog gojišče, Kokos...kokosovo gojišče.

Klasična metoda Mikropropagacija

Poskus 1 Poskus 1 Poskus 2 Poskus 3

Vermikulit+perlit Vermikulit+šota MS Kokos MS Kokos MS

Tema 57.1 100 0 0 0 0 95 Svetloba 100 100 0 0 0 0 80

Odstotek aktivno rastočih rastlin v vermikulitu in šoti ter v vermikulitu in perlitu na svetlobi je občutno višji kot v temi. V MS gojišču podobne razlike nismo opazili (Slika 1).

Slika 1: Deležin v temi po 13-h tednih v gooznačujejo stat

a

Dolžina koren(Slika 2). Med

Diskusija S klasično metmedtem ko smtretmaji je bmikropropagacpreživetje izseizsečki v njemnekoliko precerastlin v norma

aktivno ra0-ih tednijišču (SV istično zna

c

in v subst dolžino k

odo smo o jih z mil primeiji se je čkov na plesnelinjeno, salnih pogo

a

stočih rash v substra± SN). Črkčilno razli

b

ratu je biorenin in

v 10-ih teikroprop

rljiv, razkot zelogojišču. hitreje. j še nismjih (Boha

a

a

tlin na svetlobi tu oziroma po e nad točkami

ko (p< 0,05).

Slika 2: Odvisnost dolžine korenin od širine segmentov čebulice (Pearsonov R, R=0,62, p<0,01).

la statistično značilno odvisna od širine segmenta čebulice debelino segmenta nismo dobili nobene korelacije.

dnih iz ene izhodne čebulice dobili 8 potencialnih rastlinic, agacijo po 3-h tednih kar 10x več. Delež preživetja med en pri mešanici vermikulita in perlita v temi. Pri pomembno izkazalo sterilno delo, ki je bilo nujno za Kokosovo gojišče se je izkazalo kot neprimerno, ker so Število preživelih rastlin pri metodi mikropropagacije je o izvedli aklimatizacije, ki je kritična za nadaljnje gojenje nec s sod. 1992).

Razmnoževanje čebulnic: od teorije do prakse 14

V našem poskusu nismo opazili nobenih razlik pri izbiri substrata za klasično propagacijo vitezove zvezde. Podobne rezultate je dobil tudi Khan s sod. (2002), ki je preučeval vpliv substrata na propagacijo gladiol. Opazili pa smo razlike med rastjo segmentov v temi in na svetlobi. Čeprav se čebulice rodu Hippeastrum sili v temi, je bilo v substratu na svetlobi aktivno rastočih segmentov čebulic približno 90%, v temi pa le okrog 30%. Tudi Stancato s sod. (1994) je pri rodu Hippeastrum opazil počasnejši razvoj segmentov v temi. Podobne razlike pri tkivnih kulturah v MS gojišču nismo opazili. Opazili pa smo, da so izsečki na svetlobi postali aktivni prej kot izsečki v temi. Ko smo izsečke iz teme prenesli na svetlobo, smo ugotovili, da so ti v rasti kmalu prehiteli tiste, ki so stalno rasli na svetlobi. Pri klasični metodi propagacije smo opazili pozitivno korelacijo med velikostjo segmenta čebulice in dolžino korenine. Rezultati so v skladu s poskusi Ephratha s sod. (2001), ki je opazili zmanjševanje sposobnosti regeneracije vitezove zvezde ob povečevanju števila izsečkov. Do podobnih rezultatov sta prišla tudi Lee in Yang (1997), ki sta delala z lilijami (Lilium x hybrida).

Zaključki • S tehniko mikropropagacije dobimo več rastlin kot s klasičnim namnoževanjem. • Za uspešno regeneracijo je potrebno izsečke pri obeh metodah izpostaviti svetlobi. • Za domačo uporabo je klasična metoda primernejša, ker je cenejša, lažje izvedljiva, in

rastline hitreje dosežejo primerno velikost.

Zahvala: raziskava je bila narejena v okviru problemsko usmerjenega učenja s področja fiziologije rastlin. Mentorica je bila doc. dr. Marjana Regvar, somentor pa asist. Matevž Likar.

Literatura: Bohanec B, Gogala N, Žel J, Ravnikar M. 1992: Tehnike rastlinskih tkivnih kultur, Biotehniška fakulteta, Oddelek za

agronomijo, Center za rastlinsko biotehnologijo in žlahtnjenje, Ljubljana, Slovenija. Ephrath JE, Ben-Asher J, Baruchin F, Alekperov C, Dayan E, Silberbusch M. 2001. Various cutting methods for the

propagation of hippeastrum bulbs. Biotronics 30: 75-83. Hooper’s Garden Center 2005: Creating An Indoor Forcing Garden.

http://www.hoopersgardencenter.com/forcing_bulbs.htm Khan S, Khan AH, Iqbal A, Javaid-ur-Rehman M. 2002: Effect of different media on growth and quality of gladiolus

(Gladiolus hortulanus cv. Jacksonville Gold). Asian Journal of Plant Sciences 1 (6): 670-671. Lee Y-J, Yang C-M. 1997. Bulb size and cut flower effects on growth, flowering and propagation of Asiatic hybrid

lilies ‘Elite’ and ‘Jolanda’. Journal of Agriculture and Forestry 46 (3): 13-27. Murashige T, Skoog F. 1962. A revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco tissue cultures.

Physiologia Plantarum 15: 473-497. O'Rourke EN, Fountain WM, Sharghi S. 1991. Rapid propagation of Hippeastrum bulblets by in vitro cultures.

Herbertia 47 (1) : 54 –55. Stancato GC, Mazzafera P, Magalhaes AC. 1994. Dry matter partitioning during the propagation of Hippeastrum

hybridum as affected by light. Scientia Horticulturae 62 (1): 81-87. Taiz L, Zeiger E. 2002. Plant physiology. 3rd edition. Sinauer Associates, Inc., Publishers, Sunderland, Massachusetts Taji A. 1996: UNE, Horticultural Science Group, Department of Agronomy and Soil Science. Plant Tissue Culture for

Home Gardeners. http://www.une.edu.au/agronomy/AgSSrHortTCinfo.html


15

Naravni antibiotiki – ali jih poznamo? Tina Sečen, Tina Stepišnik, Nastja Pajk, Iva Rappl, Maja Grundner, Antonija Bogdan, Peter

Novak Biotehniška fakulteta, Študij biologije, Univerza v Ljubljani, Večna pot 111, SI-1000

Ljubljana

Izvleček • Namen raziskave je bil izbor znanih informacij o naravnih antibiotikih, potencialno

uporabnih pri zdravljenju infekcijskih bolezni. • Izbrali smo eno od metod za identifikacijo antibakterijskih učinkovin v različnih

rastlinskih vrstah. • Predstavljeni so najpogostejše uporabljeni naravni antibiotiki in njihovo delovanje na

osnovi literaturnih podatkov. Njihovo dejansko učinkovitost pa bi bilo potrebno še preveriti.

Ključne besede: naravni antibiotik, zdravilna zelišča, eterična olja

Uvod Od odkritja penicilina leta 1928 je za nekaj časa zavladalo prepričanje, da so kužne bolezni kot npr. tuberkuloza, preteklost. Žal pa napačna uporaba antibiotikov vodi v razvoj novih odpornih sevov mikroorganizmov. Sintetični antibiotiki imajo tudi nekatere stranske učinke kot sta zmanjševanje učinkovitosti imunskega sistema in zaviranje razvoja koristne mikroflore v našem telesu, zaradi česar so vse bolj in bolj izpostavljeni kritikam (Moehring 2000). Sodobni izsledki delovanja zdravil na organizem omogočajo poznavanje delovanja vedno večjega števila rastlinskih sestavin, med katerimi so tudi snovi s protimikrobnim delovanjem (Inouye s sod. 2001). Zdravilna zelišča, ki delujejo antibakterijsko in spodbujajo obrambno sposobnost, lahko ob strokovni uporabi v marsikaterem primeru nadomestijo sintetične antibiotike. Prednost zelišč pred večino kemičnih sredstev je v tem, da uničujejo mikrobe in pri tem ne škodujejo napadenemu tkivu. Običajna antiseptična sredstva poleg mikrobov poškodujejo tudi prizadeto tkivo. Učinkovine zdravilnih zelišč pa ne delujejo samo protimikrobno, temveč pripomorejo tudi k obnavljanju okolja, v katerem uspevajo bakterije. Prednost naravnih učinkovin je tudi, da učinek njihovega antiseptičnega delovanja tudi po dolgotrajni in ponavljajoči se uporabi ne popusti. Vendar pa imajo tudi naravni antibiotiki nekatere stranske učinke: dolgotrajna nestrokovna uporaba nekaterih zelišč lahko povzroči draženje želodca, črevesja ali ledvic. Pri občutljivih ljudeh se lahko zaradi eteričnih olj

Naravni antibiotiki – ali jih poznamo? 16

pojavi draženje kože (predvsem pri janežu, evkaliptu, poprovi meti, materini dušici, itd.). Za navadni komarček, rožmarin, žajbelj in ožepek pa je znano, da lahko pri epileptikih izzovejo epileptične napade (Moehring 2000). V seminarju smo se osredotočili na nekaj pomembnejših rastlinskih učinkovin s protimikrobnim delovanjem. Med najpomembnejše znane učinkovine sodijo eterična olja, ki so mešanica terpenov in fenipropanskih spojin (Viña in Murillo 2003). Poleg eteričnih olj je bila protimikrobna aktivnost dokazana tudi pri različnih čreslovinah in alkaloidih (Moehring 2000, Birdsall s sod. 1997).

Metode Dokazovanje učinkovin z antibakterijskim delovanjem v rastlinskih ekstraktih: posušeno rastlinsko drogo zmeljemo, jo suspendiramo z bidestilirano vodo ter ekstrahiramo z dietiletrom. Ekstrakte posušimo in z difuzijskim antibiogramom spremljamo antibakterijsko aktivnost posušenih ekstraktov tako, da filtrirni papir prepojen z raztopino posušenega ekstrakta v dimetilsulfoksidu (DMSO) namestimo na površino agarne plošče in ugotavljamo nastanek cone inhibicije. Pri najbolj aktivnih ekstraktih nato z dilucijskim antibiogramom analiziramo minimalno inhibitorno koncentracijo: v agar dodamo rečitve ekstrakta v DMSO (končne koncentracije od 0.2% do 0.006%) in razlijemo v petrijevke. Minimalno inhibitorno koncentracijo ekstrakta določimo kot najnižjo koncentracijo, pri kateri je rast mikroorganizmov še zavrta. Posamezne spojine v ekstraktu ločimo s tankoplastno kromatografijo in jih z bioavtografijo testiramo na kulturi mikroorganizmov: posušen kromatogram prelijemo z gojiščem in nacepimo testirane mikroorganizme. Po 24 urah ovrednotimo cone inhibicije posameznih spojin na kromatogramu (Nostro s sod. 2000).

Diskusija (primeri naravnih antibiotikov) Alicin oz. (S)-2-propenil-2-propen-sulfinotioat je močan naravni antibiotik, ki ga najdemo v česnu (Allium sativum L.), čebuli (Allium ceppa L.) in čemažu (Allium ursinum L.) (Wikipedia 2006). Antibiotični učinek 1 mg alicina ustreza približno 15 enotam penicilina in je tako močnejši od učinka fenola. V svežem česnu se sintetizira neučinkovit aliin, ki pridobi baktericidno delovanje šele po fermentacijski spremembi v alicin. Iz te snovi se v prisotnosti kisika razvije dialildisulfid (organska spojina z žveplom), ki daje česnu značilni neprijeten vonj (Wikipedia 2006). Raziskovalci japonske akademije medicinskih znanosti so poročali o njegovih antioksidativnih učinkih, saj znižuje raven prostih radikalov v krvi (Štukelj in Kac 2005/06). Limonen oz. 1-metil-4-(1-metiletenil)cikloheksen (Wikipedia 2006) je terpen z vonjem po limoni in sestavina mnogih eteričnih olj (Petauer 1993). Največ ga je v limoninem in


17

pomarančnem olju (g. Citrus), vsebuje pa ga tudi jelka (Abies alba Miller), smreka (Picea abies L.), več vrst borov (g. Pinus), navadni brin (Juniperus communis L.), mirta (Myrtus communis L.), kumina (Carum carvi L.), navadni sporiš (Verbena officinalis L.), travniška kadulja (Salvia officinalis L.), navadna dobra misel (Origanum vulgare L.), materina dušica (g. Thymus), meta (g. Mentha), sivka (g. Lavandula), plodovi ameriškega slamnika (Echinacea purpurea), navadni rman (Achillea millefolium L.), itd (Petauer 1993). Limonen deluje baktericidno, insekticidno in vermicidno, dokazane pa so tudi pomirjevalne lastnosti ob zaužitju v majhnih količinah. V večjih koncentracijah lahko povzroča vnetja in alergične reakcije na koži, deluje pa tudi fototoksično. V kombinaciji z drugimi snovmi, ga dodajajo tudi pijačam in drugim živilom, ki jim da značilen vonj in okus (Wikipedia 2006). Timol oz. 5-metil-2-(1-metiletil)fenol je terpenski fenol stearopten, sestavina eteričnih olj, ki ga najdemo v žajblju (Salvia officinalis L.), navadni dobri misli (Origanum vulgare L.), materini dušici (Thymus L.), itd (Wikipedia 2006). Eterično olje iz katerega pridobivajo timol uporabljajo v medicini kot močan antiseptik (uniči tudi Bacillus anthracis) in antihelmintik, v industriji parfumov in kozmetičnih izdelkov pa kot antioksidant. Timol v timijanu pomaga pri izkašljevanju in ga pogosto uporabljamo v sirupih proti kašlju (Belt 2006). Zaradi strupenosti (pospešuje delovanje žleze ščitnice) ga opuščajo za notranjo uporabo, saj je smrtna doza že 6 g timola (Petauer 1993). Berberin je izokinolinski alkaloid, ki ga najdemo v češminu (Berberis), kanadskem zlatem korenu (Hydrastis canadensis), itd. Pri češminu ga je največ v skorji korenin. Na berberin so občutljive nekatere bakterije, ki povzročajo drisko (Escherichia coli, Salmonella, Shigella, Vibrio cholera), nekateri protozoji, gliste, virusi in glive. Študije so pokazale, da direktno inhibira enterotoksine V. cholera in E.coli, zmanjša kontrakcije gladkih mišic in črevesno gibanje. Berberin sulfat deluje baktericidno na V. cholera, prepreči pa tudi vezavo E. coli na mukozno ali epitelno površino. Poleg tega pa stimulira kontrakcijo srca, znižuje krvni pritisk, aktivira makrofage. Njegovo učinkovitost lahko primerjamo s sintetičnimi analogi (Czap 2000). Karvon je seskviterpenski keton, sestavina eteričnih olj v rastlinah: navadni gladež (Ononis spinosa L.), navadni koper (Anethum graveolens L.), kumina (Carum carvi L.), meta (g. Mentha), itd. (Petauer 1993). Prvič je bil izoliran l. 1841, uporabljamo ga v medicini in v industriji mil in parfumov (Petauer 1993). V jetrih se karvon reducira v karvol in deluje proti prebavnim težavam tako, da zavira delovanje bakterij, ki povzročajo nepravilen razkroj hranilnih snovi in nastanek različnih strupov v črevesju (Wikipedia 2006). Karvon predstavlja 50-70% eteričnih olj v semenih kumine in le-tej daje tipičen vonj, zaradi česar ga uporabljajo tudi pri aromaterapiji.

Naravni antibiotiki – ali jih poznamo? 18

Karvakrol je terpenski fenol, sestavina eteričnih olj (Petauer 1993). Najdemo ga v navadni dobri misli (Origanum vulgare L.), timijanu (Thymus L.), itd. (Petauer 1993). Za antimikrobno delovanje karvakrola (2-metil-5-(1-metiletil)fenol) naj bi bila pomembna hidroksilna skupina karvakrola in prisotnost delokaliziranih elektronov na benzenovem obroču. Karvakrol naj bi destabiliziral citoplazemsko membrano in deloval kot protonski izmenjevalec. S svojim delovanjem spremeni protonski gradient potreben za sintezo ATP, s čimer povzroči celično smrt (Kisko in Roller 2005). Uporabljamo ga kot konzervans (Semenič 2005).

Zaključek V literaturnih virih je mogoče najti veliko informacij o naravnih antibiotikih, nekateri izmed njih so v uporabi tudi v ljudskem zdravilstvu. Mnoge rastlinske vrste vsebujejo učinkovine z antibakterijskim delovanjem, pogosto kot sestavine eteričnih olj. Naravni antibiotiki postajajo v zadnjem času vse bolj aktualni, ker imajo v primerjavi z umetnimi običajno manj stranskih učinkov. Prav na področju primerjave umetnih antibiotikov z naravnimi, pa ostaja še veliko možnosti za nadalnje raziskave.

Zahvala: naloga je bila narejena v okviru problemsko usmerjenega učenja s področja fiziologije rastlin. Mentorica je bila doc. dr. Marjana Regvar, somentor pa asist. Matevž Likar.

Literatura Belt M 2006. Nature direct, Thyme – Thymus vulgaris, 19. mar. 2006

http://www.naturedirect2u.com/Essential%20oils/thyme.htm Czap K (ur). 2000. Berberine. In: Alternative Medicine Review, Monographs – Volume 1, Thorne Research, Inc., str.

175-177. Inouye S, Takizawa T, Yamaguchi H. 2001. Antibacterial activity of essential oils and their major constituents against

respiratory tract pathogens ba gaseous contact. Journal of antimicrobial chemotherapy 47: 565-573. Kisko G, Roller S. 2005. Carvacrol and p-cymene inactivate Escherichia coli O157:H7 in apple juice. BMC

Microbiology 5: 36-45. Moehring W. 2000. Antibiotiki iz narave. Založba Mladinska knjiga, Ljubljana Nostro A, Germano MP, D'angelo V, Marino A, Cannatelli MA. 2000. Extraction methods and bioautography for

evaluation of medicinal plant antimicrobial activity, Letters in Applied Microbiology 30:379-384 Petauer T. 1993, Leksikon rastlinskih bogastev, Tehniška založba Slovenije Štukelj M. in Kac J. 2006, Izbrani seminarji iz rožic: Allium sativim, 29. mar. 2006

http://www2.arnes.si/~mborion4/fkg/seminar/allium.htm Timothy C, Birdsall ND, Gregory S, Kelly, N.D. 1997. Berberine: Therapeutic Potential of an Alkaloid Found in

Several Medicinal Plants. Alt Med Rev 2: 94-103. Viña M in Murillo E. 2003 Essential oil composition from twelve varietis of basil (Origanum spp.) grown in

Colombia. Journal of Brasilian Chemical Society 14: 744-749 Wikipedia. 2006. Wikipedia: free enciclopedia, 29. mar. 2006. http://en.wikipedia.org


19

Strpnostna krivulja: Zn Barbara Buh, Melinda Gal, Maja Kjuder, Aleksander Koren, Roman Maguša, Alijana Pivko-

Kneževič, Mojca Škrget, Simon Veberič, Nina Vidmar Biotehniška fakulteta, Študij biologije, Univerza v Ljubljani, Večna pot 111, SI-1000

Ljubljana

Izvleček • Namen naloge je bil ugotoviti strpnostno krivuljo rasti ranega mošnjaka (Thlaspi

praecox) in navadne ogrščice (Brassica napus) za Zn. • Rastline smo gojili v substratu z različnimi koncentracijami Zn v rastni komori. Po

končanem poskusu smo rastline stehtali ter izmerili vsebnost Zn in fotosinteznih pigmentov. Opravili smo tudi teste kaljivosti in ugotavljali vpliv Zn na rast kalic.

• Ugotovili smo, da je T. praecox hiperakumulacijska, B. napus pa izključevalska rastlina za Zn

• Izbrani križnici za optimalno rast potrebujeta Zn. Strupenost Zn smo pri T. praecox zaznali kot zmanjšanje rasti rastlin in kalic, pri B. napus pa kot zmanjšanje rasti kalic in vsebnosti fotosinteznih pigmentov.

Ključne besede: Zn, Thlaspi praecox Wulf., Brasica napus L., kovine

Uvod Cink (Zn) je esencialni mikroelement, ki ga rastlina potrebuje za normalno delovanje encimov, sintezo klorofila (Taiz in Zeiger 2002) in vzdrževanje integritete membran (Marschner 1995). Dosedanje raziskave so pokazale, da pomanjkanje Zn povzroča zmanjšano sintezo proteinov in oksidativni stres, ki se kaže kot zmanjšana rast internodijev, manjših listov in tendenca k tvorbi rozete (Marschner 1995). Pri nekaterih vrstah se na starejših listih pojavijo kloroze in nekroze (Taiz in Zeiger 2002). Prekomerne koncentracije Zn so za večino rastlin strupene. Ugotovljena je bila inhibicija elongacije korenin, nekroze in kloroze na mladih listih ter pri nekaterih vrstah celo inhibicija fotosinteze (Marschner, 1995). Raziskave na nekaterih vrstah iz rodu Thlaspi, so kljub povišani koncentraciji Zn v substratu pokazale sposobnost hiperakumulacije v nadzemnih poganjkih (Cosio s sod. 2004). Zmanjšana biomasa poganjkov in vsebnost klorofila v supraoptimalnih koncentracijah Zn, bi potrdili domnevo, da povišane koncentracije Zn zavirajo rast rastlin. Namen raziskave je bil ugotoviti strpnostno krivuljo rasti ranega mošnjaka (T. praecox) in navadne ogrščice (B. napus) za Zn.

Strpnostna krivulja: Zn 20

Materiali in metode Testi kaljivosti: kot poskusni rastlini smo izbrali križnici (Brassicaceae) rani mošnjak (Thlaspi praecox Wulf.) in navadno ogrščico (Brassica napus L.). Nastavili smo petrijevke s po 50 semeni vsake od rastlin. V petrijevke smo dodali po 5 ml ustrezne raztopine Zn (0, 50, 100, 250, 500, 750 in 1000 mg Zn l-1). Po enem tednu smo določili stopnjo kaljivosti in pri kalicah izmerili dolžino koreničice. Lončni poskus: za substrat smo uporabili komercialno prst (Biobrazda) za presajanje, ki ni kontaminiran s kovinami, kot vir Zn pa smo uporabili ZnSO4. Pripravili smo naslednje koncentracije Zn: 0, 50, 100, 250, 500, 750 in 1000 mg Zn kg-1 substrata. Ustrezno količino ZnSO4 smo raztopili v 2 dl destilirane vode in z njo prepojili substrat, ki smo ga nato pustili stati 1 teden. Z dobro premešanim substratom smo napolnili po 2 lončka za vsako koncentracijo in vanju posejali po 15 semen ranega mošnjaka ali ogrščice. Lončke smo nato prenesli v rastno komoro (23°C, dnevna fotoperioda 16h). Po 5 tednih rasti, smo rastline očistili ter ločeno stehtali korenine in poganjke in jih zamrznili v tekočem N2 ter posušili v liofilizerju. Posušene poganjke smo strli v terilnici. Za analizo Zn smo v epruvete (po 2 paralelki) zatehtali po 30 mg posušenih poganjkov ogrščice in po 10 mg ranega mošnjaka in dodali po 3 ml HNO3/HClO4 = 7:1. Po končanem razklopu smo izmerili vsebnost Zn s pomčjo AAS (Perkin Elmer Aanalyst 100) (Vogel-Mikuš s sod. 2005). Enako smo v centrifugirke (po 2 paralelki) zatehtali poganjke za analizo fotosinteznih pigmentov, ki smo jih nato prelili s 5 ml 80% acetona in čez noč inkubirali v hladilniku. Naslednji dan smo izmerili absorpcijo pri 664, 647 in 470 nm ter izračunali vsebnost skupnih klorofilov (Monni s sod. 2000). Statistično analizo podatkov z enosmerno analizo variance (ANOVA) in LSD test, p < 0.05) smo naredili s programom Statistica® 5.0 (Statsoft).

Rezultati Test kaljivosti: Tako pri ranem mošnjaku kot pri ogrščici smo opazili zmanjšanje dolžine koreničice v prisotnosti povišanih koncentracij Zn (Slika 1). Lončni poskus: Analiza biomase svežih rastlin je pokazala, da so rastline ranega mošnjaka optimalno uspevale pri koncentraciji 500 mg/kg Zn v substratu (Slika 2a). Rastline ogrščice so optimalno uspevale pri koncentracijah od 500-1000 mg kg-1 Zn v substratu, pri koncentracijah pod 250 mg kg-1 pa je bila opazna zmanjšana rast (Slika 2b). Rani mošnjak je akumuliral bistveno večjo količino Zn kot ogrščica (Slika 3). Pri ranem mošnjaku je bil odnos med vsebnostjo Zn v poganjkih in substratu eksponencialen, pri ogrščici pa linearen. Povečana koncentracija Zn v substratu je statistično značilno negativno


21

vplivala na koncentracijo skupnih klorofilov v poganjkih ogrščice (Slika 4), na vsebnost skupnih klorofilov ranega mošnjaka pa ni imela vpliva.

ccccbba

dddcdc

ba

0

20

40

60

80

0 50 100 250 500 750 100Zn v substratu (mg/kg)

Dol

žina

kor

enič

ice

(mm

)

mošnjak

ogrščica

Slika 1. Dolžina koreničice kalice ranega mošnjaka in ogrščice v testu kaljivosti pri različnih koncentracijah Zn v substratu (SV + SN, n=20-50).

aba a ab b ab aba

b b b

c

bb

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25


Svež

a m

asa

(g)

korenine

poganjki

a)

cbcbababab a

b

bb

aa

aa

0

0,5

1

1,5

2


Svež

a m

asa

(g)

korenine

poganjki

b)

Slika 2. Biomasa svežih rastlin ranega mošnjaka (a) in ogrščice (b), (SV ± SN, n=2) pri različnih koncentracijah Zn v substratu.

y = 507,76x0,2818

R2 = 0,9249

y = 0,256x + 56,553R2 = 0,969

0500

1000

1500200025003000

35004000

0 200 400 600 800 1000

Zn v substratu (mg/kg)

Zn v

rast

linah

(mg/

kg)

mošnjak

ogrščica

aa bb c cd

0123456

0 50 100 250 500 750 1000

Zn v substratu (mg/kg)

Skup

ni k

loro

fili (m

g/g)

Slika 3. Koncentracija Zn v poganjkih ranega mošnjaka in ogrščice pri različnih koncentracijah Zn v substratu (n=14).

Slika 4. Koncentracija skupnih klorofilov v poganjkih ogrščice pri različnih koncentracijah Zn v substratu (SV ± SN, n=2)

Diskusija Optimalna koncentracija Zn v substratu za rast poganjkov in korenin ranega mošnjaka je 500 mg Zn/kg substrata. Pod in nad to vrednostjo se izrazijo znaki pomanjkanja oz. strupenosti – masa svežih poganjkov in korenin začne upadati. Pri navadni ogrščici mase poganjkov in korenin do najvišje pripravljene koncentracije Zn v substratu naraščajo, zato lahko sklepamo, da pri ogrščici v lončnem poskusu nismo presegli meje strupenosti, ki bi negativno vplivala na rast rastlin. Ko koncentracija Zn v substratu naraste preko meje toksičnosti, se to najprej izrazi v inhibiciji elongacije korenin, saj so v neposrednem stiku z Zn v substratu (Marschner 1995),

Strpnostna krivulja: Zn 22

kar se kaže pri merjenju dolžine koreničice kalic pri testu kaljivosti. Manjša rast korenin, toksični efekti visokih koncentracij Zn in znižan privzem železa se kažejo tudi v zmanjšani rasti nadzemnih delov rastlin (Stoyanova s sod. 2002). Vsebnost fotosinteznih (FS) pigmentov je pokazatelj fiziološkega stanja rastlin (Monni 2000). Zaradi podobnosti ionov Zn, Fe in Mg, lahko pri povišanih koncentracijah Zn v celici le-ta nadomesti Fe in Mg ter inhibira samo sintezo FS pigmentov. Posledica tega so kloroze mladih listov in zmanjšana vsebnost FS pigmentov (Marschner 1995). Pri navadni ogrščici je bila najvišja vsebnost skupnih klorofilov pri kontroli in koncentraciji 50 mg Zn/kg substrata, z višanjem koncentracije Zn v substratu pa se je vsebnost pigmentov nižala. Pri ranem mošnjaku efekt ni bil viden, ker se Zn kompartmentizira v vakuolah epidermalnih celic (Frey s sod. 2000) in s tem neposredno ne vpliva na vsebnost pigmentov v mezofilu. Rastline glede na odgovor na višanje vsebnosti Zn v substratu delimo na akumulacijske rastline (kovine akumulirajo v nadzemnih delih rastline), indikacijske rastline (vsebnost kovine v rastlini zrcali vsebnost kovine v substratu) in izključevalce (vzdržujejo konstantno koncentracijo kovine do neke kritične koncentracije kovine v substratu) (Baker 1981). Pri merjenju vsebnosti Zn v rastlini smo pri ranem mošnjaku dobili tipično krivuljo akumulacijske rastline, pri navadni ogrščici pa tipično krivuljo izključevalca Zn v substratu.

Sklepi • Izbrani križnici za optimalno rast in razvoj potrebujeta Zn. • Pri ranem mošnjaku se strupenost Zn kaže kot inhibicija rasti rastlin in kalic, pri

ogrščici pa kot inhibicija rasti kalic in zmanjšanje vsebnosti fotosinteznih pigmentov. • Različne vrste rastlin, gojene na enakem substratu, akumulirajo različne količine Zn

Zahvala: Raziskava je bila narejena v okviru problemsko usmerjenega učenja s področja fiziologije rastlin. Zahvaljujemo se mentorici doc. dr. Marjani Regvar, somentorici asist. Katarini Vogel Mikuš in ge. Mileni Kubelj za tehnično pomoč.

Literatura Baker AJM, 1981. Accumulators and excluders - strategies in the response of plants to heavy metals. Journal of plant

nutrition 3: 643-654. Cosio C, Martinoia E, Keller C, 2004. Hyperaccumulation of cadmium and zinc in Thlaspi caerulescens and

Arabidopsis halleri at the leaf cellular level. Plant Physiology 134: 1-10. Frey B, Keller C, Zierold K, Schulin R, 2000. Distribution of Zn in functionally different leaf epidermal cells of the

hyperaccumulator Thlaspi caerulescens. Plant, Cell and Environment 23: 675-687. Marschner H, 1995. Mineral nutrition of higher plants. 2nd edition, Academic press, San Diego, UK. Monni S, Uhlig C, Hansen E, Magel E, 2000. Ecophysiological responses of Empetrum nigrum to heavy metal

pollution. Envionmental pollution 112: 123. Raskin I, Ensley DB, 2000. Phytoremediation of toxic metals. Using plants to clean up the environment. John Wiley &

sonc inc. Canada. Stoyanova Z, Doncheva S 2002. The effect of zinc supply and succinate treatment on plant growth and mineral uptake

in pea plant. Braz. J. Plant Physiol., 14: 111-116. Taiz L, Zeiger E, 2002. Plant physiology. 3rd edition, Sinauer Associates, Inc.


23

Rastline z nenavadno dieto: ali potrebujejo Cd? Miša Cajnko, Manca Kovač, Aleš Lipičnik, Anja Mavrič, Albina Pavlin, Luka Žgur, Urška

Žibert Biotehniška fakulteta, Študij biologije, Univerza v Ljubljani, Večna pot 111, SI-1000

Ljubljana

Izvleček • Namen eksperimenta je bil ugotoviti toksičnost Cd za rani mošnjak, koruzo in ogrščico. • Rastline smo gojili pri štirih različnih koncentracijah Cd. Analizirali smo vsebnost Cd v

posameznih delih rastline ter vpliv Cd na biomaso rastline, kaljivost, dolžino koreničice in vsebnost fotosinteznih pigmentov v listih.

• Rani mošnjak in ogrščico lahko uvrstimo med akumulacijske rastline za Cd, koruzo pa med izključevalske.

• Ugotovili smo, da rastline Cd ne potrebujejo, saj ima nanje negativen vpliv, na akumulacijske rastline pa kritično ne vpliva.

Ključne besede: kadmij, hiperakumulacija, izključevalci, rani mošnjak (Thlaspi praecox Wulf.)

Uvod Kadmij (Cd) je neesencialna kovina. Kovine so v tleh prisotne zaradi preperevanja matične kamnine oz. so rezultat človekovega delovanja (pridelava rud, gnojenja, izgorevanja tekočih in trdnih goriv). Negativni vplivi kovin na rastlinska tkiva so odvisni od koncentracije kovine, talnih dejavnikov (koncentracija kovine v tleh, pH, vsebnost organske snovi) in učinkovitosti zaščitnega sistema rastline. Cd negativno vpliva na metabolizem (inhibicija klorofil sintetaze, motnje Calvinovega cikla in elektronskega transporta zaradi vezave na SH skupine encimov), na permeabilnost celične membrane in s tem na ionsko ravnovesje, inhibicijo rasti (celične delitve in elongacija) ter prezgodnjo senescenco (Seregin in Ivanov, 2000). Vloga Cd v rastlinah sicer še ni dokončno pojasnjena, vendar ga rastline kljub strupenosti privzemajo in transportirajo v nadzemne dele. Glede na zmožnost privzema kovin razlikujemo 3 tipe rastlin (Baker, 1981): akumulacijske – kovine se koncentrirajo v nadzemnih delih, izključevalske – koncentracija v rastlinah je vedno konstantna in nižja kot v zemlji in indikatorske – koncentracija v rastlini je sorazmerna s koncentracijo v zemlji. Namen raziskave je bil ugotoviti toksičnost različnih koncentracij Cd za rast in razvoj izbranih vrst rastlin. Pri tem smo uporabili rastline z različno stopnjo tolerance na Cd: rani mošnjak (Thlaspi praecox Wulf.), ogrščico (Brassica napus L.) in koruzo (Zea mays L.).

Rastline z nenavadno dieto: ali potrebujejo Cd? 24

Materiali in metode Test kaljivosti: v petrijevke smo na dvojni filtrirni papir našteli po 25 predhodno steriliziranih semen vsake rastline in jih zalili s 5 ml ustrezne konc. Cd (0, 10, 100, 300 mg/l). Koruzo smo sterilizirali 10 min v mešanici varikine in destilirane vode v razmerju 2:9, rani mošnjak in ogrščico pa 10 min v mešanici destilirane vode in H2O2 v razmerju 2:1. Po enem tednu smo izračunali odstotek kaljivosti ter izmerili dolžino koreničic pri vsakem tretmaju. Lončni poskus: v komercialni substrat (Biobrazda), smo v obliki raztopine dodali ustrezno koncentracijo Cd (0, 10, 100, 300 mg/kg zemlje), ga dobro premešali in inkubirali 4 dni. Nato smo zemljo razdelili v lončke (po 2 lončka na konc.) in v vsak lonček posadili po 5 semen. Po mesecu dni smo rastline vzeli iz prsti in jih očistili. Ločili smo korenine od poganjkov, jih stehtali, zamrznili v tekočem dušiku in liofilizirali. Suhe poganjke smo ponovno stehtali in nato strli v terilnicah s pomočjo tekočega dušika za nadaljnje analize. Za analizo kovin smo v vsako epruveto zatehtali po 30 mg strtih poganjkov oz. korenin (po 2 paralelki na konc.) in dodali po 3 ml mešanice HNO3/HClO=7:1. Sledil je razklop na Al tomobloku. Suhe vzorce smo nato zalili z 0.2 % HNO3 in s pomočjo AAS (AAnalyst 100) izmerili vsebnost Cd. Za analizo fotosinteznih pigmentov smo v vsako centrifugirko zatehtali po 30 mg strtih posušenih poganjkov (po 2 paralelki na konc.), dodali po 5 ml 80% acetona in inkubirali 12 ur. Po inkubaciji smo vzorce premešali in centrifugirali 2-3 min 2500 obr-1. Nato smo izmerili absorpcijo na spektrofotometru pri 470, 644 in 662 nm ter preračunali vsebnost skupnih klorofilov (Monni s sod. 2000). Bioakumulacijske faktorje (BAF) smo izračunali kot razmerje koncentracij med poganjki in tlemi, izračunali pa smo tudi razmerja koncentracij med poganjki in koreninami (P/K indeks). Statistično analizo podatkov z enosmerno analizo variance (ANOVA) in LSD test, p < 0.05) smo naredili s programom Statistica® 5.0 (Statsoft).

Rezultati Vsebnost Cd ni vplivala na stopnjo kaljivosti semen, pri vseh rastlinskih vrstah pa je negativno vplivala na dolžino koreničice (Slika 1). V poganjkih koruze je bila koncentracija Cd razmeroma nizka in je eksponencialno naraščala s koncentracijo Cd v substratu (Slika 2a). Povprečni bioakumulacijski faktor (BAF) je znašal 0.24, povprečno razmerje koncentracij Cd med poganjki in koreninami (P/K indeks) pa 0.18. Pri ogrščici je koncentracija Cd v poganjkih potenčno naraščala s konc. Cd v tleh (Slika 2a), BAF je bil 0.88, P/K indeks pa 0.87. Pri ranem mošnjaku so bile


25

koncentracije Cd v poganjkih zelo visoke in so prav tako potenčno naraščale s konc. Cd v tleh (Slika 2b). Povprečni BAF je bil 103, P/K indeks pa 1.0.

cc

b

a

cc

b

a

dcba

0

1020

3040

5060

7080

90

0 10 100 300

Cd v substratu (mg/kg)

Dol

žina

kor

enič

ice

(cm

)

koruzaogrščicamošnjak

y = 3,2629e0,0079x

R2 = 0,6384

y = 10,993x0,3562

R2 = 0,9484

0

20

40

60

80

100

120

140

0 100 200 300Cd v substratu (mg/kg)

Cd

v po

ganj

kih

(mg/

kg)

koruza

ogrščica

a)

Slika 1: Vpliv različnih koncentracij Cd na dolžino koreničice koruze, ogrščice in ranem mošnjaka (povprečje ± se, n=25-50. Različne črke predstavljajo statistično značilne razlike.

Slika 2: Koncentracija Cd v poganjkih v odvisnosti od koncentracije Cd v substratu (n=8). a:koruza in ogrščica,b:rani mošnjak.

y = 140,84x0,6721

R2 = 0,9359

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

0 100 200 300Cd v substratu (mg/kg)

Cd

v po

ganj

kih

(mg/

kg)

b)

Pri koruzi je masa poganjkov z višanjem koncentracije Cd v tleh padala (Slika 3). Enako velja za ogrščico, vendar trend ni bil tako intenziven, saj so se rastline od kontrolnih razlikovale pri 100 mg/kg Cd substrata. Masa poganjkov se pri ranem mošnjaku s koncentracijo Cd v tleh ni statistično značilno spreminjala (Slika 3). Vsebnost fotosinteznih pigmentov pri ranem mošnjaku je z višanjem koncentracije Cd v tleh padala (Slika 4), pri koruzi in pa je bila variabilna.

c

a

b

cab

a

bab

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0 10 100 300

Cd v substratu (mg/kg)

Mas

a (g

)

koruzaogrščicamošnjak

a

aa

bcb

b

b

aba

cabab

0

1

2

3

4

5

koruza ogrščica thlaspi

Sku

pni k

loro

fiki (

mg/

g)

0 10 100 300

Slika 3: Vpliv koncentracije Cd v substratu na maso poganjkov (povprečje ± se, n=2). Različne črke nad stolpci predstavljajo statistično značilne razlike.

Slika 4: Vpliv različnih koncentracij Cd na vsebnost skupnih klorofilov (povprečje ± se, n=2). Različne črke nad stolpci predstavljajo statistično značilne razlike.

Rastline z nenavadno dieto: ali potrebujejo Cd? 26

Diskusija Test kaljivosti se ni izkazal kot ustrezen pokazatelj strupenosti Cd. Semenska ovojnica je namreč slabo permeabilna za težke kovine (Cd), tako da prodor radikule ni odvisen od te kovine (Seregin in Ivanov, 2000). Ko radikula prodre skozi testo, Cd vpliva na celične delitve in elongacijo, kar se kaže v inhibiciji rasti (Pongrac 2004). Akumulacija in izključevanje sta dve osnovni strategiji odgovora rastline na povišane koncentracije Cd v tleh. Pri izključevalcih je prisotna endodermalna bariera, ki preprečuje transport Cd iz korenin v poganjke. Pri visokih koncentracijah Cd pride do poškodb tega sistema, posledica pa je povečan transport Cd v nadzemne dele (Senegin in Ivanov, 2000). Na osnovi dobljenih rezultatov lahko koruzo uvrstimo med izključevalce Cd. Ogrščica, ki spada med akumulacijske vrste, lahko aktivno privzema Cd v svoja tkiva in ga tam kopiči. Preživetje omogočajo različni razstrupljevalni mahanizmi. Rani mošnjak predstavlja skrajno stopnjo tolerance na kovine in je hiperakumulacijska rastlina. Zanje je značilno, da so koncentracije kovin v nadzemnih delih rastline nekajkrat večje od koncentracij v tleh (Hall, 2002). Zmanjšana vsebnost fotosinteznih pigmentov pri ranem mošnjaku je posledica povišane koncentracije Cd v poganjkih, kjer le ta zavira sintezo fotosinteznih pigmentov.

Sklepi • Test kaljivosti se ni izkazal kot ustrezen pokazatelj strupenosti Cd. • Cd negativno vpliva na biomaso občutljivih rastlin. • Rani mošnjak bi lahko zaradi privzema velikih koncentracij Cd v poganjkih uporabili

za fitoremediacijo, kljub negativnim učinkom na fotosintezne pigmente.

Zahvala: Raziskava je bila narejena v okviru problemsko usmerjenega učenja s področja fiziologije rastlin. Zahvaljujemo se mentorici doc. dr. Marjani Regvar, somentorici asist. Katarini Vogel Mikuš in ge. Mileni Kubelj za tehnično pomoč.

Literatura: Baker A. J. M.1981: Accumulators and excluders – strategies in the response of plants to heavy metals. Journal of

Plant Nutrition 3: 643-654 Hall J. L. 2002: Cellular mechanisms for heavy metal detoxification and tolerance. Journal of Experimental Biology

53: 1-11 Monni S, Uhlig C, Hansen E, Magel E, 2000. Ecophysiological responses of Empetrum nigrum to heavy metal

pollution. Envionmental pollution 112: 123. Pongrac P. 2004: Privzem in lokalizacija Zn, Cd in Pb pri ranem mošnjaku (Thlaspi praecox Wulf.), diplomsko delo,

Univerza v Ljubljani. Seregin I. V. in Ivanov V. B. 2000: Physiological Aspects of Cadmium and Lead Toxic Effects on Higer Plants.

Russian Journal of Plant Physiology 48: 423-544 Ernst W. H. O., Verkeleij J. A. C. in Schat H. 1992: Metal tolerance in plants. Acta Botanica Neerlandica 41: 229-248


27

Fitostabilizacija: realnost ali utopija? Barbara Debeljak, Karmen Golob, Alenka Gorjan, Alma Mehle, Andrej Kramar, Špela

Koren, Katja Kalan, Katja Logar Biotehniška fakulteta, Študij biologije, Univerza v Ljubljani, Večna pot 111, SI-1000

Ljubljana

Izvleček • Namen raziskave je bil izbrati najprimernejše rastlinske vrste za fitostabilizacijo Doline

dimnikov v Žerjavu, Mežiška dolina. • Za poskus smo izbrali tri vrste trav: rdečo bilnico, ovčjo bilnico in pasjo travo. Naredili

smo test kaljivosti, izmerili dolžino korenin kalic, da bi ugotovili toleranco na Cd, Zn in Pb ter primerjali rast trav v onesnaženem in kontrolnem substratu.

• Ugotovili smo, da je pasja trava najbolj občutljiva na Pb in Zn, medtem ko med vrstami ni bilo razlik v občutljivosti na Cd.

• Izbrane trave so primerne za uporabo pri fitostabilizaciji, še posebej rdeča bilnica. Ključne besede: fitostabilizacija, kovine, Festuca rubra L., Festuca ovina L., Dactylis glomerata L.

Uvod V bližini rudnika in talilnice svinca v Žerjavu v Mežiški dolini je zaradi visoke onesnaženosti s Cd, Zn, Pb in SO2 avtohtona vegetacija povsem propadla, zaradi česar prihaja do erozije in zapraševanja. Območje je bilo namreč od 15. stoletja izpostavljeno aktivnemu rudarjenju in plavžarskem obdelovanju svinčeve rude (Regvar s sod. 2006). Ena od rešitev za zmanjšanje zapraševanja in erozije je nasaditev rastlin, ki imajo veliko koreninsko razrast. Pomembno je, da rastline dobro uspevajo na revni podlagi, so nezahtevne za gojenje in se hitro razraščajo, ker s tem prekrijejo tla (Raskin in Ensley 2000). Rastline morajo biti tolerantne na povišane koncentracije kovin v zemlji (Raskin in Ensley 2000). Ta v okolici Žerjava vsebuje 5490 mg/kg Zn, 390 mg/kg Cd in 67940 mg/kg Pb (Vogel-Mikuš s sod. 2005). Fitostabilizacija je metoda, ki pomaga stabilizirati polutante v zelo kontaminirani zemlji, da se prepreči razširjanje v podtalnico in/ali v okolico (Wilfried 2005). Pomembno je, da rastline slabo transportirajo kovine v poganjke, ki bi jih lahko zaužili ljudje ali živali (Raskin in Ensley 2000). Kriteriji za izbiro rastlin so: šopasta razrast korenin, občutljivost korenin na kovine ter njihovo zadrževanje v koreninah (Raskin in Ensley 2000). Po teh kriterijih smo ob upoštevanju milega alpskega podnebja v Mežiški dolini (http://www.koroska.com) izbrali tri

Fitostabilizacija: realnost ali utopija? 28

vrste trav, ki smo jih lahko uporabili za fitostabilizacijo: rdeča bilnica (Festuca rubra L.), pasja trava (Dactylis glomerata L.) in ovčja bilnica (Festuca ovina L). Namen raziskave je bil ugotoviti primernost izbranih vrst za fitostabilizacijo v okolici Žerjava.

Materiali in metode Lončni poskus: v lončke s komercialno (Biobrazda) in prstjo iz Žerjava smo posadili po 20 semen izbranih trav (po dve paralelki za vsako prst). Po šestih tednih smo trave vzeli iz zemlje ter določili svežo maso korenin in poganjkov. Rastlinski material smo nato zamrznili v tekočem dušiku in liofilizirali. Stehtali smo suho maso poganjkov in korenin ter analizirali vsebnost fotosinteznih pigmentov in kovin. V terilnicah smo s pomočjo tekočega dušika zdrobili poganjke v prah. Za merjenje fotosinteznih pigmentov smo 30 mg poganjkov čez noč inkubirali v 5 ml 80% acetona v hladilniku pri 4°C (Monni s sod. 2000). Po centrifugiranju smo s spektrofotometrom izmerili absorpcijo pri 664, 647 in 470 nm. Iz teh podatkov smo po formuli izračunali vsebnost klorofila a in b (Monni s sod. 2000) ter karotenoidov (Lichtenthaler, 1987). Za merjenje vsebnosti težkih kovin smo 30 mg posušenih poganjkov in korenin prelili s 3 ml raztopine HNO3/HClO4 v razmerju 7/1 (v/v) in vse skupaj za 24 ur postavili na termoblok (Vogel-Mikuš s sod. 2005). Pred meritvijo smo vse vzorce prefiltrirali skozi 0,4 µm membranski filter in raztopino ustrezno redčili z 0,2% HNO3 (Vogel-Mikuš s sod. 2005). Nato smo vzorce analizirali z AAS (Perkin Elmer AAnalyst 100). Test kaljivosti: nastavili smo petrijevke s po 50 semeni vsake od trav za tri različne koncentracije vsake kovine (Cd: 1, 10, 100 mg/ml; Zn: 50, 100, 250 mg/ml; Pb: 50, 100, 250 mg/ml) in kontrolo (0 mg ml-1) (za vsako koncentracijo po 2 paralelki). V petrijevke s semeni smo dodali vermikulit. Nato smo dolili po 15 ml ustrezne raztopine kovin. Petrijevke smo inkubirali v komori (24°C, 16 urni dan, 100% relativna vlaga, fotonski fluks 200 µmol m-2 s-1) 14 dni. Statistično analizo podatkov smo naredili s programom Statistica Statsoft® (version 5.0).

Rezultati Lončni poskus: Ugotovili smo, da med posameznimi vrstami trav v komercialni in prsti iz Žerjava ni bilo statistično pomembnih razlik v biomasi in vsebnosti fotosinteznih pigmentov. Analiza kovin je pokazala, da je pasja trava vsebovala najmanj Zn in Cd, ovčja bilnica pa največ Pb. Rdeča bilnica po privzemu vseh treh kovin ni izstopala (Slika 1). Pri


29

vseh travah je koncentracija kovin bistveno večja v koreninah kot v poganjkih, med posameznimi vrstami trav pa v vsebnosti kovin v poganjkih ni bilo razlik.

b

b

a

baa

baa0

100020003000400050006000700080009000

OB RB PT OB RB PT OB RB PT

Cd Zn Pb

Vse

bnos

t kov

in v

kor

enin

ah (m

g/kg

)

00.5

11.5

22.5

3

0 50 100 250

Konc. Zn v substratu (mg/kg)

Rel

ativ

na d

olži

na

kore

niči

ce

ovčja bilnica pasja trava rdeča bilnica

Slika 1. Vsebnost kovin v koreninah (povprečje ± se, n=2) pri ovčji bilnici (OB), rdeči bilnici (RB) in pasji travi (PT). Črki a in b označujeta statistično značilne razlike.

Slika 2. Relativna dolžina korenin kalic (SV ± SN, n=50-100) v odvisnosti od koncentracije Zn

substratu. v

0

0.4

0.8

1.2

1.6

0 1 10 100Konc. Cd v substratu (mg/kg)

Rela

tivna

dol

žina

ko

reniči

ce


0

0.4

0.8

1.2

1.6

0 50 100 250

Konc. Pb v substratu (mg/kg)

Rela

tivna

dol

žina

ko

reniči

ce


Slika 3. Relativna dolžina korenin kalic (SV ± SN, n=50-100) v odvisnosti od koncentracije Cd v

bstratu.

Slika 4. Relativna dolžina korenin kalic (SV ± SN; n=50-100) v odvisnosti od koncentracije Pb v substratu. su

Test kaljivosti: rastline se med seboj niso razlikovale po odstotkih kaljivosti v prisotnosti kovin. Primerjava relativne dolžine korenin pa je pokazala, da je na Zn in Pb najbolj občutljiva pasja trava (Slika 2, 4), medtem ko se po občutljivosti na Cd trave niso razlikovale (Slika 3). Absolutna velikost rdeče bilnice je bile pri testranih koncentracijah kovin v primerjavi z ostalima vrstama največja (rezultati niso prikazani).

Diskusija Kljub poročilom o zmanjšani sposobnosti kaljivosti avtohtonih trav primernih za fitostabilizacijo okolice Žerjava (Regvar s sod. 2006), nam je uspelo dokazati, da so izbrane komercialne trave primerne za fitostabilizacijo onesnaženih območij. Enaka rast rastlin v kontrolni prsti in prsti iz Žerjava kaže na to, da visoka vsebnost Cd, Zn in Pb bistveno ne vpliva na rast izbranih trav, kar potrjujejo tudi rezultati testa kaljivosti. Testi občutljivosti na

Fitostabilizacija: realnost ali utopija? 30

kovine so pokazali, da sta ovčja in rdeča bilnica primernejši kot pasja trava. Odločili smo se za rdečo bilnico kot najustreznejšo, ker razvije najdaljše korenine in poganjke, ni občutljiva na kovine in jih tudi relativno dobro privzema v korenine. Ustreza morfološkim kriterijem, ker je trpežna, nizka vrsta trave, ki se blazinasto razrašča (www.semenarna.si) in ima najmanj 30 cm globoke korenine (http://plants.nrcs.usda.gov). Prav tako ustreza podnebnim razmeram, saj je odporna na mraz (http://mars.jrc.it/).

Zaključki • Za fitostabilizacijo območij v okolici Žerjava so najprimernejše trave zaradi svojih

morfoloških značilnosti. • Vse tri izbrane trave so primerne za fitostabilizacijo. • Rdeča bilnica je najustreznejša od izbranih trav.

Zahvala: Raziskava je bila narejena v okviru problemsko usmerjenega učenja s področja fiziologije rastlin. Zahvaljujemo se mentorici dr. Marjani Regvar, somentorici Katarini Vogel-Mikuš in Mileni Kubelj. Posebna zahvala Semenarni Ljubljana za podarjena semena.

Literatura Lichtenthaler H.K., 1987. Chlorophylls and carotenoids: Pigments of photosynthetic biomembranes. Methods in

enzymology 148: 350-382. Monni S, Uhlig C, Hansen E, Magel E, 2000. Ecophysiological responses of Empetrum nigrum to heavy metal

pollution. Envionmental pollution 112: 123. Raskin I, Ensley B. D., 2000. Phytoremediation of toxic metals: using plants to clean up the environment. John Wiley

& Sons, Inc, New York: 77. Regvar M, Vogel-Mikuš K, Kugonič N, Turk B, Batič F, 2006. Vgetational and mycorrhizal succesions at a metal

polluted site – indications for the direction of phytostabilisation? Envionmental pollution, in press. Vogel-Mikuš K, Drobnič D, Regvar M, 2005. Zn, Cd and Pb accumulation and arbuscular mycorhizal colonisation of

pennycress Thlaspi praecox Wulf. (Brassicaceae) from the vcinity of lead mine and smelter in Slovenia. Envionmental pollution 113: 234-236.

Wilfried H.O. E. 2005, Phytoextraction of mine wastes – Options and impossibilities. Chemie der Erde 65: 38. http://mars.jrc.it/ http://plants.nrcs.usda.gov/ http://www.koroska.com/ www.semenarna.si


31

Navodila avtorjem

Znanstveni članek Znanstveni članek je celovit opis originalne raziskave in vključuje teoretični pregled tematike, predstavitev rezultatov z diskusijo in sklepe ter literaturni pregled po poglavjih (Izvleček, Uvod, Materiali in metode, Rezultati, Diskusija, Zaključki). Namen: seznanitev s strokovnimi, tehničnimi in oblikovnimi zahtevami pri pisanju znanstvenih člankov.

Oblikovanje strani in oblika članka Strani naj bodo A5 in pokončno z robom 1,5 cm (levo in desno), 2,5 (zgoraj) in 2,0 (spodaj). Razmak med vrsticami je natančno (exactly) 13 pt, razen kjer je določeno drugače. Teksti naj bodo pisani v slovenskem jeziku, v Times New Roman pisavi, velikost črk 9 pt. Naslovi poglavij so pisani debelo in imajo 9 pt presledka pred vrstico. Dolžina članka vključno s tabelami, grafi in slikami, ne sme presegati 4 strani

Naslov prispevka Naslov mora biti kratek, informativen in razumljiv. Velikost črk je 12 pt. Za naslovom sledijo imena avtorjev, njihovi naslovi (npr. Biotehniška fakulteta, Študij biologije/biotehnologije, Večna pot 111, SI-1000 Ljubljana), velikost črk naj bo 9 pt, poravnava središčna. Namen: kratko in jasno povabilo k branju članka

Izvleček Podati mora jedrnato informacijo o • namenu, • uporabljenih metodah, • dobljenih rezultatih in • zaključkih In je pisan po omenjenih točkah. Primerna dolžina je do 100 besed, velikost črk je 9 pt, razmik vrstic enojen. Namen: kratka predstavitev raziskave naključnemu iskalcu informacij.

Ključne besede Število naj ne presega 5 besed, predstaviti morajo področje(a) raziskave predstavljene v članku, ločene so z vejico. Namen: članek naj bi v poizvedbah opazilo kar največ raziskovalcev iz obravnavanega(ih) področja(ij).

Uvod Nanašati se mora le na tematiko, ki je predstavljena v članku. Iz uvoda naj bodo razvidne hipoteze in postavljeni cilji s katerimi te hipoteze testiramo ter pregled literature. Vsako od podanih področij naj bo predstavljeno v 2-3 stavkih, organiziranih v smiselne odstavke.

Navodila avtorjem 32

Namen: predstavitev informacij pomembnih za razumevanje problema in njegove rešitve s področja oz. področij na katero posega raziskava.

Materiali in metode V njih navedemo najnujnejše podatke potrebne za ponovitev poskusa. Sem sodijo izvor rastlinskega materiala, viri po katerih so povzeti eksperimenti, pogoji vzgoje rastlinskega materiala (npr. v rastni komori, 16/8 h dnevno/nočna ritmika, 20oC), itn.. Namen: kratek in jedrnat opis najpomembnejših informacij, ki definirajo izid poskusa

Rezultati Predstavljeni naj bodo najpomembnejši podatki za podporo trditev v članku. Tabele naj vsebujejo samo horizontalne linije, informacije v njih naj bodo organizirane v stolpiče. Pri podajanju rezultatov (SV-srednja vrednost) podamo tudi mere variabilnosti (SN-standardna napaka). Naslove tabel pišemo nad njimi, naslove slik pa pod njimi, velikost črk naj bo 8 pt, presledek enojen. Pri citiranju tabel in slik v besedilu uporabljamo okrajšave (npr. Tab. 1) in jih pišemo poudarjeno. Namen: organizacija rezultatov v preproste in jasne sklope

Diskusija Je podpora rezultatov z literaturnimi podatki iz obravnavanega področja. Diskutiramo rezultate, ki raziskavo podpirajo ali so v nasprotju z njimi. Namen: kritično ovrednotenje rezultatov

Zaključki Članek zaključimo z zaključki, ki jih podamo po točkah. Iz njih je razvidna: • potrditev ali • zavrnitev postavljenih hipotez. Uporabite enojen presledek. Namen: oblikovanje jasnih sklepov o pravilnosti oziroma napačnosti postavljenih hipotez.

Literatura Kadar sta avtorja dva literaturo v tekstu citiramo kot (Smith in Read 1997), če so avtorji trije ali več pa (Joner s sod. 1997). Periodično literaturo citiramo: Joner EJ, Briones R, Leyval C, 2000. Metal-binding capacity of arbuscular mycorrhizal mycelium.

Plant and soil 226: 227-234 Knjige in poglavja citiramo: Smith SE, Read DJ, 1997. Mycorrhizal symbiosis. 2nd edition, Academic Press, San Diego, UK. Olsen, SR, Sommers, LE, 1982. Phosphorus. In : Page et al (eds.). Methods of Soil Analysis, Part 2.

Chemical and Microbiological Properties , American Society ofAgronomy, Madison, WI. Elektronske vire citiramo: Hesketh JE, Vasconcelos MH, Bermano G, 1998. Regulatory signals in messenger RNA: determinants

of nutrient “gene interaction and metabolic compartmentation. http://nutrition.cabweb.org/BJN/journals/FULLTEXT/OCT98/Bjn80307 (12. nov. 1998)

Velikost črk naj bo 7, formatiranje viseče (hanging 0,3), z enojnim presledkom.

Documents

Collectanea Studentium Physiologiae Plantarum · Tisk Birografika Bori d.o.o., Ljubljana ISSN 1854-418 (tisk) UDK 581.1 ... Do lgov a. rdeč ... Na uspešnost zakoreninjanja potaknjencev