Raziskovalni projekti

Vsebinski opis projekta

V naravi so rastline pred napadom škodljivih organizmov razvile številne obrambne mehanizme, ki jih delimo na posredne in neposredne. Številne rastlinske vrste ob napadu škodljivega organizma začno sproščati hlapljive snovi, ki privabljajo naravne sovražnike herbivorov. Hlapljive snovi imajo pomembno vlogo v multitrofičnem sistemu, ki ga sestavljajo rastlina, herbivor in njegov naravni sovražnik. Delujejo kot neke vrste kemični signali, ki neposredno vplivajo tako na herbivora kot tudi na njegovega naravnega sovražnika. Nekatere od teh snovi nastanejo v poškodovanih kot tudi v nepoškodovanih rastlinah. Hlapljive snovi, ki jih izločajo rastline lahko na koristne organizme delujejo tako privabilno (atraktanti) kot tudi odvračalno (repelenti). Raziskave hlapnih snovi, povezanih z  biotičnim varstvom rastlin, so praktično nujno vezane na uporabo sodobne plinske kromatografije z masno spektrometrično detekcijo (GC-MS), saj je le s to tehniko možna detekcija in identifikacija snovi, prisotnih v majhnih množinah in koncentracijah. Večina induciranih odgovorov na biotski stres je sistemskih. Zaradi poškodb korenin ob napadu talnih škodljivcev, se v nadzemnih organih vzpodbudijo kvantitativne in kvalitativne spremembe v določenih metabolitih. Med številnimi obrambnimi odzivi sta pomembni sinteza antioksidantov in aktivacija antioksidativnih encimov, ki varujejo rastlino pred reaktivnimi kisikovimi spojinami (ROS). Biotično varstvo rastlin je način obvladovanja škodljivih organizmov v kmetijstvu in gozdarstvu, ki uporablja žive naravne sovražnike (koristne organizme). Usmerjeno je v varovanje in vzpodbujanje koristnih organizmov v naravi in na ciljno vnašanje organizmov na prosto ali v prostore ločene od narave. Uporaba biotičnih pripravkov zahteva več znanja uporabnikov in tudi njihovo večjo ekološko osveščenost. Pripravki, izdelani na biotični podlagi, so ekološko ustreznejši, njihovo delovanje je bolj specifično, pomembna je njihova formulacija in aplikacija ter natančnost rokov tretiranj. Raziskava bo usmerjena v preučevanje kemijske komunikacije domorodnih in komercialnih ras entomopatogenih ogorčic (EPO) (Steinernema feltiae; S. carpocapsae; S. kraussei; H. bacteriophora) s poškodovanimi in nepoškodovanimi koreninami rastlin paprike (Capsicum annum), solate (Lactuca sativa) in navadnega hrena (Armoracia rusticana). Poškodbe korenin bodo povzročili talni škodljivci, in sicer strune (Agriotes lineatus, Elateridae). Vrste rastlin za raziskavo so skrbno izbrane, upoštevajoč njihov gospodarski pomen (paprika, solata), pretekle domače (krompir, korenje, koruza, konoplja) in tuje raziskave (koruza, bombaž, fižol) z drugimi vrstami rastlin in večletne praktične izkušnje z naravno odpornostjo izbranih rastlinskih vrst (hren) na napad talnih herbivorov. Cilji projekta: (1) z našo raziskavo želimo obogatiti obstoječe znanje iz področja multitrofičnega komuniciranja med organizmi; (2) glavni namen raziskave je predvsem ugotoviti kdo je glavni komunikator z EPO – rastlina ali herbivor; (3) v primeru potrditve teze, da rastlina oz. herbivor proizvajata semiokemikalije, ki delujejo privabilno na EPO bo mogoče v prihodnje razviti feromonske kapsule na podlagi glavne aktivne snovi, ki bi privabile EPO h koreninam rastlin v večjem številu in s tem bi poskrbeli za njihovo večjo zaščito; (4) optimizacija načinov biotičnega varstva rastlin pred škodljivimi organizmi in njihova implementacija v pridelavo živeža; (5) razvoj optimiziranih postopkov za vzorčenje in analizo semiokemikalij na izbranih organizmih. Poznavanje komunikacije med rastlinami, herbivori in njihovimi naravnimi sovražniki je ključnega pomena pri učinkovitejši implementaciji in optimizaciji biotičnega varstva v sisteme pridelave živeža.  

Faze projekta in njihova realizacija

Faza 1 (BF + FKBV)

• 3 rastlinske vrste (paprika, solata, hren)
• Priprava vzorcev za biokemijske analize

Faza 2 (KI + FKBV)

• Analiza HOS korenin 3 rastlinskih vrst
• Analiza pigmentov v listih 3 rastlinskih vrst
• Analiza ASK in GSH v listih paprike in hrena

Faza 3 (BF)

• analiza HOS iz 3 rastlinskih vrst z domorodnimi in komercialnimi rasami EPO
• laboratorijski poskus bo potekal pri 18 in 22 °C

Faza 4 (BF)

• poskus z olfaktometrom
• analiza HOS iz 3 rastlinskih vrst
• analiza 3 rastlinskih vrst
• analiza domorodnih in komercialnih ras EPO

Faza 5 (BF)

• poljski poskus
• izbrana rastlinska vrsta
• izbrana HOS
• analiza komercialnih ras EPO

Partnerji v projektu

• Kemijski inštitut
• UM Fakulteta za kmetijstvo in biosistemske vede