Μελέτη του μεταβολισμού και της ανάπτυξης σποροφύτων τομάτας σε μίγματα εδάφους και αρωματικών φυτών
Creators: name: Βουζουκλά, Φωτεινή Κωνσταντίνου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2017
Subjects: Δευτερογενής μεταβολισμός
Αιθέρια έλαια
Αέρια χρωματογραφία
Secondary metabolism
Essential oils
Metabolomics

description: Στόχος της παρούσας εργασίας ήταν η μελέτη της επίδρασης των ενσωματωμένων στο έδαφος αρωματικών φυτών, στη φυσιολογία, τα αγροκομικά χαρακτηριστικά και την κατανομή μεταβολιτών (metabolomic profile) σποροφύτων τομάτας καθώς και η πορεία αποδόμησης των αιθέριων ελαίων των φυτών αυτών στο έδαφος. Τα αρωματικά φυτά που μελετήθηκαν ήταν το δενδρολίβανο (Rosmarinus officinalis), ο δυόσμος (Mentha spicata) και η μέντα (Mentha piperita). Το πείραμα εγκαταστάθηκε σε φυτοδοχεία στο θερμοκήπιο Γενετικής του Αγροκτήματος ΑΠΘ όπου πραγματοποιήθηκε ανάμειξη εδάφους με φυτικό υλικό των αρωματικών φυτών δενδρολίβανο, δυόσμος και μέντα σε ποσοστό 4% (w:w, φυτικό είδος:έδαφος) και 0% (μάρτυρας). Τα φυτοδοχεία τοποθετήθηκαν στο θερμοκήπιο σύμφωνα με το πλήρως τυχαιοποιημένο σχέδιο με τρεις επαναλήψεις. Η δειγματοληψία των μιγμάτων εδάφους πραγματοποιήθηκε σε τρεις χρόνους, 0 ημέρες (Τ0), 30 ημέρες (Τ1) και 60 ημέρες (Τ2), ενώ των φυτών τομάτας σε δύο χρόνους, Τ1 και Τ2, μετά την εγκατάσταση του πειράματος. Τα φυτά που συγκομίστηκαν ήταν ηλικίας 30 ημερών και στους δύο χρόνους καθώς στο χρόνο Τ1 μετά τη συγκομιδή των σποροφύτων έγινε επανασπορά στα ίδια φυτοδοχεία. Στα μίγματα εδάφους–αρωματικών φυτών πραγματοποιήθηκε απόσταξη και μετρήθηκε η απόδοση και η σύσταση των αιθέριων ελαίων με χρήση αέριας χρωματογραφίας και φασματομετρίας μάζας (gc-ms). Στα σπορόφυτα τομάτας μετρήθηκαν i) φυσιολογικά χαρακτηριστικά (δείκτης χλωροφύλλης και φθορισμός χλωροφύλλης), ii) αγροκομικά χαρακτηριστικά (ύψος, μήκος ρίζας και νωπό βάρος), iii) η περιεκτικότητα σε φαινολικές ουσίες και τέλος iv) η κατανομή των μεταβολιτών (metabolomic profile) των φυτικών ιστών των σποροφύτων με χρήση gc-ms. Σύμφωνα με τις μετρήσεις των φυσιολογικών και αγροκομικών παραμέτρων η μεταχείριση της μέντας και του δυόσμου επιδρούν θετικά στην ανάπτυξη των σποροφύτων τομάτας, ιδιαίτερα στο χρόνο Τ2, ενώ η μεταχείριση του δενδρολίβανου εμποδίζει (Τ1) ή επιβραδύνει (Τ2) την ανάπτυξή τους. Τέλος, από την κατανομή των μεταβολιτών των σποροφύτων τομάτας που αναπτύχθηκαν παρουσία δενδρολίβανου δεν ανιχνεύτηκαν βασικά αμινοξέα και άλλοι μεταβολίτες, ενώ διαπιστώθηκε και μικρή περιεκτικότητα σε σάκχαρα γεγονός στο οποίο μπορεί να αποδοθεί η μικρή ανάπτυξη των φυτών. Πιθανή αιτία της επίδρασης του δενδρολίβανου είναι η βραδεία αποσύνθεση των φυτικών ιστών, η σταθερά υψηλή απόδοση του αιθέριου ελαίου του και το γεγονός ότι η χημική του σύσταση (αποτελείται σε μεγάλο ποσοστό από μονοτερπένια) δεν επηρεάζεται από την αποδόμηση. Από τα παραπάνω μπορεί να συναχθεί το συμπέρασμα ότι η μέντα και ο δυόσμος θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν ως βελτιωτικά εδάφους όταν το οικονομικό κόστος δεν αποτελεί εμπόδιο π.χ. παραγωγή σποροφύτων, ενώ το δενδρολίβανο πιθανόν να μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως παράγοντας περιορισμού των ζιζανίων
description: The scope of this study was to explore the effects of aromatic plants used as soil amendments in tomato seedling growth. In particular, dry plant material from the aromatic plants rosemary (Rosmarinus officinalis), mint (Mentha spicata) and peppermint (Mentha piperita) was incorporated in soil and its effect on physiology, growth and metabolomic profile of tomato seedlings was studied. The experiment was established according to the completely randomized design with three replications in a greenhouse at the Farm of Aristotle University of Thessaloniki (auth). The soil was mixed with the dry plant material in a ratio of 4% (w:w, plant: soil) and 0% (control), placed in pots and tomato seeds were also planted in half of the prepared pots in the begging of the experiment (T0). Sampling of tomato seedlings was carried out at two sampling times: 30 days (T1) and 60 days (T2) during the experimentation, and tomato seedlings were always 30 days old. Seedling growth was evaluated by i) physiological characteristics (chlorophyll index and photochemical efficiency of PSII), ii) agronomical characteristics (height, root length and fresh weight), iii) the content of phenolic substances and finally iv) the distribution of metabolites (metabolomic profile) using GC-MS analysis. Sampling of soil- plant mixtures was carried out at three sampling times: T0, T1 and T2, and the samples were distilled, their yield was measured, and the composition of the essential oils was analyzed using by gas chromatography and mass spectrometry (gc-ms). According to the results, treatments of peppermint and mint positively affected the physiological and agronomic parameters of tomato seedlings especially in sampling time T2, whereas rosemary treatment eliminated (T1) or reduced (T2) seedling growth. Additionally, metabolomic profile analysis of tomato seedlings revealed that seedlings of mint and spearmint treatments were reach in primary metabolites, while seedlings of rosemary treatment were poor in the same metabolites. Moreover, different sugars, carboxylic acids of tca, and essential amino acids cycle were totally absent of the latter seedlings, being in accordance with their suppressed growth. These findings probably can be attributed to rosemary plant material and its essential oil characteristics, since oil yield did not reduce during experimentation and essential oil composition (largely composed by monoterpenes) largely remained unaffected, unlike the other two essential oils composition. It can be concluded that peppermint and mint could be used as soil amendments for the production of robust seedlings for high value plants whereas rosemary could further tested as a weed control agent in specific cases