Trans-pinocarveol kimyasalının Avena fatua L. (Poaceae) ve Sinapis arvensis L. (Brasicaceae) türleri üzerine biyoherbisidal potansiyelinin belirlenmesi

Abstract

Bu çalışmada, saf olarak temin edilen trans-pinocarveol kimyasalının belli konsantrasyonlarda (0, 10, 25, 50, 100, 200 ve 300µM) hazırlanan çözeltileri bir monokotil (Avena fatuaL. / Poaceae) ile bir dikotil (Sinapis arvensis L. / Brassicaceae) yabancı ot tohumunun bulunduğu ortama ilave edildi. Bitkilere ait tohumlar, trans-pinocarveol'ün bulunduğu ortamda çimlenmeye bırakıldı. Bu kimyasalın 5. gün tohum çimlenme inhibisyonu (%) 3. gündeki tohumlarda hidrolitik enzimlerin (α-amilaz, β- amilaz ve proteaz) aktivitesi ve α-amilazın doğal-PAGE ile belirlenen izoenzimleri üzerine etkisi belirlendi. Trans-pinocarveol muamelesi ile hem A. fatua hemde S. arvensis tohumlarında konsantrasyon artışına bağlı olarak çimlenme oranında kontrole göre önemli oranda inhibisyon belirlendi. Trans-pinocarveol hidrolitik enzimlerin hepsinin (α-amilaz, β- amilaz ve proteaz) aktivitesinde önemli derecede bir inhibisyona sebep olduğu belirlendi. Trans-pinocarveol'nın farklı konsantrasyonlarında çimlenmeye bırakılan A. fatua ve S. arvensis tohumlarının konsantrasyon artışına bağlı olarak çimlenme oranı ile erken fide gelişim parametrelerinde (taze ve kuru ağırlık ile kök-gövde uzunlukları) kontrole göre, önemli oranda inhibisyon belirlendi. Çimlenmenin 3. gününde in vivo olarak ölçülen α-amilaz, β- amilaz ve proteaz aktivitesi düşerken bu enzimlerin in vitro aktivitelerine bu maddenin herhangi bir etkisi belirlenemedi. Ayrıca trans-pinocarveol muamelesi ile hem A. fatua hemde S. arvensis tohumlarında konsantrasyon artışına bağlı olarak proten içeriği ile çözünür şeker oranında artış belirlendi. α-amilazın doğal-PAGE profilinde de spektrofotometrik enzim aktivitesine paralel sonuçlar elde edildi.Bu çalışmayla, allelopatik özelliğe sahip bitkilerin esansiyel yağları içerisinde bulunan trans-pinocarveol kimyasalının komşu bitkilerin tohum çimlenmesi sürecindeki etkili hidrolitik enzimlerin aktivitesini düşürerek çimlenme inhibisyonuna sebep olduğu ileri sürülmektedir.

In this study, we investigated the phytotoxicity of trans-pinocarveol against a monocot grassy (Avena fatua) and one broad-leaved (Sinapis arvensis) weeds in terms of germination and root and coleoptile/hypocotyl growth. Trans-pinocarveol (10, 25, 50, 100, 200 and 300 µM) was evaluated for phytotoxicity in a dose-response manner under laboratory conditions. After 5 days, final germination, coleoptile/hypocotyl and root length, dry matter weight of the seedlings was calculated. Inaddition, the activity of enzymes about the germination process (α-amylase, β- amylase and protease) in seed endosperms and isoenzymes of α-amylase with natural-PAGE was determined. Trans-pinocarveol inhibited the germination, length of root and coleoptile/hypocotyl, dry matter weight of root, coleoptile/hypocotyl of test weeds in a dose-response manner. Trans-pinocarveol also inhibited the germination process enzymes (α-amylase, β- amylase and protease). The inhibitory effect of trans-pinocarveol was greater for S. arvensis than A. fatua and more pronounced at increasing concentrations of trans-pinocarveol in the petri. The present study shows that trans-pinocarveol might be a potent phytotoxic substance in the essential oils of N. meyeri plant well known allelopathical properties. Thus, this phytotoxic substance might play important roles in the allelopathy of N. meyeri plants through the growth inhibition of neighboring plant species. Therefore, trans-pinocarveol can be explored as a bioherbicide under sustainable weed management. Our results can also contribute to research related to weed control in agriculture applications. Our findings will both fill in the big gap in the elemental sciences and lead to the detection of active substance or substances as pure that cause this inhibition, production and then lead to its use agricultural areas. As organic agriculture gains importance and will develop in time, the importance of this study will be understood better.