Πιθανοί οικοφυσιολογικοί ρόλοι του υδατοδιαλυτού επιεφυμενιδικού υλικού του φυτού Dittrichia vicosa (L.) W. Greuter

Abstract

The Mediterranean ruderal Dittrichia viscosa (L.) W. Greuter (Asteraceae) secrets on its leaves an epicuticular material rich in phenolics and flavonoids. This exudate is water soluble and laboratory experiments revealed a weak antitranspirant and a strong allelopathic action against seed germination of lettuce and radicle growth in Phlomis fruticosa L. The seasonal variations in the amount and the allelopathic potential of this material show maxima during the dry, hot and sunny summer confirming the prediction that the seasonal fluctuations should be commensurate with the ascribed anti-transpirant and phytotoxic functions. In particular, the drainage of the material to the soil with the autumn heavy rains provides excellent timing for exerting its strong allelopathic interference on seed germination, affording D. viscosa a considerable competitive advantage. Long-term exposures of D. viscosa plants (which were initially devoid of their epicuticular UV-B radiation screen) to UV-B radiation, resulted in an increase of the concentration of the epicuticular UV-B absorbing compounds, although there was not any effect on the allelopathic potential. The increase in carotenoids may be related to their quenching abilities against active oxygen species. UV-B radiation is considered a potentially oxidative stress, the carotenoids have been implicated in the protection of the photosynthetic apparatus against UV-B radiation damage and the carotenoid to chlorophyll ratio has been shown to increase by enhanced UV-B radiation. UV-B radiation seems to favour the selective allocation of photosynthate to the production of assimilative surfaces at the expense of leaf thickness, with no net change in leaf biomass. Generally, our results suggest that Dittrichia viscosa is a UV-B resistant plant and its epicuticular material is strongly allelopathic.

Στην επιφάνεια των φύλλων του Dittrichia viscosa (L.) W. Greuter (Asteraceae) εκκρίνεται ένα επιεφυμενιδικό υλικό πλούσιο σε φαινολικά και φλαβονοειδή. Το υλικό αυτό είναι υδατοδιαλυτό και βρέθηκε να παρουσιάζει μια ισχυρή εποχιακή, ποσοτική διακύμανση, με μέγιστο κατά τους θερινούς μήνες και μια κατακόρυφη πτώση μετά τις φθινοπωρινές βροχές. Η διαρροή προς το έδαφος κατά την εποχή που ευνοεί τη βλάστηση των σπερμάτων, μας οδήγησε να εξετάσουμε την πιθανή αλληλοπαθητική του δράση και όντως βρέθηκε ότι αναστέλλει ισχυρά τη βλάστηση των σπερμάτων μαρουλιού ενώ καθυστερεί σημαντικά την ανάπτυξη νεαρών φυταρίων του Phlomis fruticosa L. Επίσης, είναι ελαφρώς αντιδιαπνευστικό. Σε φυτά από τα οποία είχε αφαιρεθεί το υδατοδιαλυτό τους επίχρισμα με τεχνητή βροχή, η μακρόχρονη έκθεση σε αυξημένες δόσεις UV-B ακτινοβολίας οδήγησε σε αύξηση των επιεφυμενιδικών φαινολικών αλλά η αλληλοπαθητική δράση του υδατοδιαλυτού υλικού ενώ ήταν ισχυρή, δεν επηρεάστηκε από την UV-B ακτινοβολία. Η συνολικά παραγόμενη βιομάζα δεν επηρεάστηκε από την επιπρόσθετη UV-B ακτινοβολία. Ωστόσο ευνοήθηκε η επένδυση του φωτοσυνθετικού προϊόντος σε παραγωγή μεγαλύτερων αφομοιωτικών επιφανειών σε βάρος του πάχους των φύλλων. Οι συγκεντρώσεις των φωτοσυνθετικών χρωστικών δεν μεταβλήθηκαν αλλά υπήρξε μια τάση αύξησης του λόγου φωτοπροστατευτικών προς φωτοσυλλεκτικές χρωστικές. Ενδεχομένως αυτό να αποτελεί προσαρμογή απέναντι στην UV-B ακτινοβολία αφού τα καροτενοειδή είναι ισχυροί αποσβέστες τοξικών ελευθέρων ριζών που πιθανόν να παράγονται από την έκθεση σε αυτή την ακτινοβολία. Συνολικά τα αποτελέσματα υποδεικνύουν ότι η Dittrichia viscosa (L.) W. Greuter είναι ανθεκτική σε αυξημένες δόσεις UV-B ακτινοβολίας, ενώ το επιεφυμενιδικό της υλικό είναι ισχυρά αλληλοπαθητικό.