Επίδραση δευτερογενών μεταβολιτών αρωματικών φυτών στη σύνθεση και το μεταβολισμό της εδαφικής βιοκοινότητας
Authors: Χάλκος Δημήτριος 
Published: January 2014

Τα αρωματικά φυτά που έχουν μεγάλη συμμετοχή στη χλωρίδα και βλάστηση των Μεσογειακών οικοσυστημάτων, αφθονούν στην Ελλάδα. Χαρακτηρίζονται από την παραγωγή αιθέριων ελαίων που είναι προϊόντα του δευτερογενούς μεταβολισμού τους και έχουν μεγάλη και πολύπλευρη βιολογική δραστικότητα. Στο πρώτο μέρος της διατριβής διερευνήσαμε την επίδραση φυτικού υλικού από τα αρωματικά φυτά Mentha spicata (δυόσμος) και Salvia fruticosa (φασκόμηλο), ως εδαφοβελτιωτικά σε καλλιέργεια τομάτας (Solanum lycopersicum), (i) με κατευθείαν ενσωμάτωση τους στο έδαφος ως ανεπεξέργαστο φυτικό υλικό και (ii) αφού πρώτα τα υποβάλαμε σε διαδικασία κομποστοποίησης, τόσο κάτω από ελεγχόμενες συνθήκες όσο και σε συνθήκες αγρού. Η παρουσία στο έδαφος τόσο αιθέριων ελαίων, τα οποία απελευθερώνονται από το αποικοδομούμενο φυτικό υλικό του δυόσμου (σε συνθήκες θερμοκηπίου, θαλάμου ανάπτυξης και αγρού) και του φασκόμηλου (σε συνθήκες θερμοκηπίου και θαλάμου ανάπτυξης), οδήγησαν σε αύξηση της εδαφικής αναπνοής και του μεγέθους των βακτηριακών βιοκοινοτήτων σε όλες τις περιπτώσεις που δοκιμάστηκαν γεγονός που εκφράστηκε και σε αυξημένους ρυθμούς αποικοδόμησης. Το φυτικό υλικό του δυόσμου, τόσο ανεπεξέργαστο όσο και με τη μορφή κομπόστας, οδήγησε στις περισσότερες περιπτώσεις σε σημαντική προώθηση της φυτρωτικής ικανότητας και της αύξησης της τομάτας, ενώ αυτό του φασκόμηλου είχε μικρή ή καμιά επίδραση. Τα αποτελέσματα αυτά υποδεικνύουν τη μεγάλη σημασία που μπορεί να έχει η εφαρμογή φυτικού υλικού δυόσμου σε καλλιέργειες τομάτας ως εδαφοβελτιωτικού. Στο δεύτερο μέρος της διατριβής διερευνήσαμε σε ποιο βαθμό τα αρωματικά φυτά και οι πτητικές ουσίες που απελευθερώνουν, επηρεάζουν τις εδαφικές βακτηριακές βιοκοινότητες σε φυσικά συστήματα. Δοκιμάσαμε τα συστατικά των αιθέριων ελαίων φεγχόνη, 1,8-κινεόλη και α-πινένιο και εκτιμήσαμε την επίδρασή τους στις βιοκοινότητες εδαφικών δειγμάτων που προέρχονταν τόσο από μεσογειακά οικοσυστήματα (φρύγανα) όσο και από άλλα συστήματα, στα οποία είτε δεν απαντώνται αρωματικά φυτά είτε δεν αποτελούν το κύριο χαρακτηριστικό τους (δάσος βαλανιδιάς, παραποτάμιο δάσος, αμμώδης ακτή, μικτό φυλλοβόλο δάσος, έρημος). Η εβδομαδιαία προσθήκη των ισοπρενοειδών ουσιών στα εδαφικά δείγματα προκάλεσε στις περισσότερες περιπτώσεις αύξηση της εδαφικής αναπνοής, η οποία συνοδευόταν από αντίστοιχη αύξηση του μεγέθους και μεταβολή της σύνθεσης των βακτηριακών βιοκοινοτήτων, σε σχέση με τα ανεπεξέργαστα δείγματα. Σχεδόν σε κάθε δοκιμή ‘έδαφος - ουσία’, συγκεκριμένα βακτηριακά στελέχη ευνοούνται από την παρουσία της συγκεκριμένης ουσίας, αυξάνονται και τελικά κυριαρχούν. Πολλά από τα βακτηριακά στελέχη που κυριαρχούν εμφανίζουν ικανότητα χρήσης των συστατικών των αιθέριων ελαίων που δοκιμάστηκαν ως πηγή άνθρακα και ενέργειας. Η παρουσία της φεγχόνης, της κινεόλης και του πινένιου στο εδαφικό περιβάλλον αποτέλεσε μια «διαταραχή» για τις βακτηριακές βιοκοινότητες η οποία είχε επίδραση μόνο στη δομή των βακτηριακών βιοκοινοτήτων και όχι στη λειτουργικότητά της καθώς οι μεταβολές αφορούσαν κυρίως τα μεγέθη των πληθυσμών των βακτηριακών βιοκοινοτήτων και όχι τον πλούτο ειδών τους. Προέκυψε ότι βακτήρια ικανά να χρησιμοποιούν τα αιθέρια έλαια ως υπόστρωμα αύξησης δεν απαντούν μόνο στο Μεσογειακό περιβάλλον, καταστώντας δυνατή τη διαδικασία της αποικοδόμησης, αλλά είναι πολύ περισσότερο κοινά απ’ ό,τι μέχρι σήμερα πιστευόταν. Τα βακτήρια που απομονώθηκαν από όλα τα δείγματα σε όλους τους δειγματοληπτικούς χρόνους, μελετήθηκαν ως προς τα μορφολογικά και βιοχημικά τους χαρακτηριστικά. Από αυτά τα στελέχη τα 15 ταυτοποιήθηκαν σε επίπεδο είδους και ανήκουν σε 12 διαφορετικά γένη: Brevibacterium, Burkholderia (2 στελέχη), Buttiauxella, Corynebacterium (2 στελέχη), Micrococcus (2 στελέχη), Neisseria, Pantoea, Pseudomonas, Rhizobium, Rhodococcus, Tsukamurella και Variovorax.