FITONCIDAI
VU EASC
2014
Apibrėžimas
FITONCIDAI - antimikrobinių
savybių turinčios
lakios organinės medžiagos,
kurias į aplinką išskiria augalai.
Kitaip sakant
Fitoncidai – tai gamtinės kilmės
(natūralūs) baktericidai arba fungicidai,
kuriuos augalai išskiria į aplinką tam,
kad nuo jų apsisaugotų.
Žodis sudarytas iš graikų k.
fiton – augalas ir cide – užmuša.
Fitoncidai priskiriami
antriniams metabolitams
Antriniai metabolitai – organizmų
gaminamos nedidelės molekulinės masės
junginiai, kurie tiesiogiai nedalyvauja augimo,
vystymosi ir dauginimosi procesuose.
Pirminiai metabolitai – taip pat nedidelės
masės junginiai, tačiau tiesiogiai dalyvauja
minėtuose procesuose (hormonai ir pan.)
PAPLITIMAS
• Ore
• Dirvoje
• Vandenyje
FITONCIDAI ore
• Tyrimų atlikta gana daug, sukaupta daug
duomenų
• Liaudies medicina dažnai remiasi fitoncidų
naudojimu gydymui
Arbatmedis,
Thea sp.
Arbatmedžio fitoncidinės medžiagos
veiksmingos:
•
•
•
•
•
•
•
Prieš bakterijas:
Staphylococcus aureas,
S. faecalis,
S. pyogenes,
Propionibacterium acnes,
Escherichia coli,
Pseudomonas
aeruginosa,
• Salmonela typhi
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Prieš grybus:
Aspergillus flavus,
A. niger,
Candida albicans,
Thrichophyton,
Mentagrophytes,
T. rubrum,
Epidermophyton,
Floccosum
Miško medžių išskiriami
fitoncidai
Per vegetacijos
laikotarpį:
- 1 ha lapuočių miško
medžiai išskiria apie 2
kg fitoncidų;
- 1 ha spygliuočių –
apie 5 kg;
- 1 ha kadagių - net 30
kg.
Kitų augalų išskiriamų lakių medžiagų
antibakterinis poveikis
Lietuviškas
pavadinimas
Lotyniškas pavadinimas
Tipas
μmol Torex ekvivalento/g šviežio svorio
Vaistinis šalavijas
Salvia officinalis
vaistinis
13.28±0.40
Vaistinis čiobrelis
Thymus vulgaris
vaistinis
19.49±0.21
Pipirmėtė
Mentha x piperita
vaistinis
15.84±0.42
Paprastasis krapas
Anethum graveolens
prieskoninis
29.12±0.29
Tikroji levanda
Lavandula angustifolia
prieskoninis
16.20±0.11
Vaistinė melisa
Melissa officinalis
prieskoninis
9.54±0.23
Pelargonija
Pelargonium graveolens
prieskoninis
38.75±0.61
Rozmarinas
Rosmarinus officinalis
prieskoninis
19.15±0.63
Kvapusis bazilikas
Ocimum basilicum
prieskoninis
14.27±0.45
Kitų augalų išskiriami fitoncidai
(čia - priešgrybinės medžiagos)
• Saulėgrąža,
išskiria - pažiedė ir vainikėlis;
veikia – įvairius augalus pažeidžiantį
grybą Sclerotinia sclerotiorum
Fitoncidų gausiau turintys augalai
grybui
atsparūs
O
O
O
O
O
O
Demetoksi
encekalinas
Ajapinas (ayapin)
O
O
OAc
3-acetil-4-acetoksi
acetofenonas
Skopoletinas
O
O
Glu-O
MeO
O
Skopolinas
Prats et al., 2007 (J. Chem. Ecol., 33, 2245-2253)
O
OH
3-acetil-4-hidroksi
acetofenonas
FITONCIDAI dirvoje
• Paprastoji eglė,
Picea abies
(čia – sidabrinė forma)
Eglynai
• Eglynų miškų dirvoje
buvo rasta fenolinių
rūgščių.
• fenolinės rūgštys yra
alelopatiškai aktyvios
• Jos labai svarbios
durpėjimo ir nitrifikacijos
procesams, nes veikia
juose dalyvaujančius
mikroorganizmus.
Fitoncidų šaltiniai
eglynų dirvoje
• fenolinės rūgštys buvo rastos eglių
spygliuose, šakose ir šaknyse.
• Iš nukritusių spyglių ir šaknų šios
medžiagos nuolat patenka į dirvą.
Eglynų dirvoje sutinkamo
fitoncido veikimas
Protokatecho rūgštis
(HO)2C6H3CHO
Veikia mikorizinius
grybus Cenococcum
geophilum
Šis fenoliams
priklausantis
junginys būdingas
eglynų humusui, jo
koncentracija – apie
10 E –5 M slopina šio
grybo augimą.
Fitoncidai
eglynų dirvoje
• 1. Fenolinės rūgštys;
• 2. p-acetohidroksifenonas - eglių sintetinama
specifinė medžiaga. Jos didelės koncentracijos
randamos miško dirvoje. Ši medžiaga ne tik
veikia mikroorganizmus (mažos koncentracijos
inhibuoja grybelių, kurie gyvena simbiozėje su
medžiais, kvėpavimą),bet taip pat slopina ir
pačių eglių sėklų dygimą.
Ypač svarbu ekologiniu požiūriu
• Eglių išskiriamų fenolinės rūgštys
• ir jų sąveikų su kitais dirvoje esamais
elementais produktai daro ženklią įtaką
nitrifikacijos procesams. Didelės
koncentracijos tiesiog slopina nitrifikaciją.
FITONCIDAI vandenyje
Nedaug tyrimų šioje srityje atlikta
su vandens augalais (ypač – su jūriniais),
nors būtent vandenyje gausiau potencialiai
pavojingų mikroorganizmų nei sausumoje.
Jūrų fitoncidai - dažnai halogeninti junginiai.
Fucus vesiculosus – Pūslėtasis
guveinis
• Fucus vesiculosus – Pūslėtasis
guveinis - daugiametis augalas.
• Florotaninai –
specifiniai
rudiesiems
dumbliams būdingi
fenoliniai junginiai.
• Florotaninų f-jos: apsauga nuo mikrobų, UV,
kitų dumblių, grybų.
Fucus vesiculosus – Pūslėtasis
guveinis
• Florotaninus
sintetinami iš augalų
augimą reguliuojančio
hormono
(žasmonato).
Žasmonatas
• Augimo
pasiskirstymo
balanso hipotezė
Biogenų nėra
Florotaninai
Fucus vesiculosus – Pūslėtasis
guveinis
• F.vesiculosus geba greitai mobilizuotis
cheminiam “karui” su mikroorganizmais (kartu - ir su
labiausiai guveinį mėgstančiu vėžiagyviu – Idothea baltica).
• Pasipriešinimas lokalus, trunka apie 10 dienų ir
neplinta tarp kitų populiacijos individų.
Rudadumbliai
• Oksilipinai – medžiagos, gausios
rudadumdumbliuose (Fucus,
Cluteria, Laminaria).
• Metabolizmo šalutiniai
produktai (C8, C9, C11) sudaro
feromonus.
• Skleidžamų feromonų mažos
dozės, nevienalytės (C8, C9,
C11+ pvz., cilopentenas). Mažai
tirpios vandeny. Greitai
oksiduojasi.
Ditiopanonas
Oksilipinai nesočiųjų
riebalų
rūgščių
oksidacijos
produktas
H2O2
• Gracilaria conferta
(Rodophyta) ir
Laminaria digitata
(Phaeophyta) nuo
bakterijų ginasi,
išskirdama į aplinką
vandenilio peroksido.
• 20–600 µM H2O2
koncentracija yra
pakankama sunaikinti
50 % bakterijų.
Zostera marina – Jūrinis andras
• Jūrinių protistai – Labirinthula
sp. kartais lemia Zostera
marina masinius išnykimus.
• Jūriniuose andruose aptikta
polifenolių (fenolinių rūgščių,
taninų). Kuo jų augale gausiau,
tuo mažesnė parazitavimo
tikimybė.
• Būdinga fenolinė rūgštis –
kavos rūgštis.
Zostera marina – Jūrinis andras
• Pastebėta, kad N
stygius vandenyje
sulėtina jūriniame
andre polifenolių
gamybą ir tuo pačiu
sumažinamas
augalo atsparumas
protistams
Apibendrinimas
• Fitoncidai jūrų augaluose lyginant su
sausumos nėra specifiniai (tik dažniau
halogeninti).
• Augalams “kainuoja” produkuoti fitoncidus.
• Polifenoliai – dažiausia fitoncidų grupė.
• Terminas fitoncidai nėra dažnas
šiuolaikinėje mokslinėje literatūroje,
dažniau vartojama “defensive chemicals”.
Įdomu:
Why does Phytoncide deserve attention?
Many scholars think that the emergence of SARS that caused the world
trembled has deep relationship with the destruction of the forests in the
Kuangdong area of China. The air in the place where there is no forest and tree
is no longer living air. The destruction of forest means the lose of Phytoncide.
Phytoncide controls or kills various germs and viruses in air, purifies the air and
enhances the self-cleaning capability. Phytoncide has been keeping the health
of mankind in invisible places. As the respiratory diseases and mutant virus
have become worldwide issue, and various syndromes caused by the chemical
substances become more serious problems in reality, the interests on
Phytoncide will be magnified even more.
llelopathic effects of protocatechuic acid on a spruce mycorrhizal fungus growth.
This phenol is one of the components of the spruce forests humus. Its natural concentration ranges around 10 E-5 M and growth tests of
Daugiau pvz.:
Cenococcum geophilum shown that even naturally occurring concentration inhibit growth
of this fungus.
Literatūros sąrašas
• Ianora A. et all, 2006. New trends in Marine Chemical Ecology.
Estuaries and coasts, Vol 29, No. 4. p 531-221.
• LaTina Steele, Melanie Caldwell, Anne Boettcher, Tom Arnold, 2005.
Seagrass–pathogen interactions: ‘pseudo-induction’of turtlegrass
phenolics near wasting disease lesions. Marine Ecology, Vol. 303:
123–131.
• Bilge Hilal ÇADIRCI, Dilek ÜNAL, Atakan SUKATAR. Antimicrobial
Activities of the Extracts of Marine Algae from the Coast of Urla
(‹zmir, Turkey). Turk J Biol.
• http://www.colostate.edu/Depts/Entomology/courses/en570/papers_
1994/lang.html
• C.Den Hartog, 1989. Early records of wasting-disease-like damage
patterns in Zostera marina. Diseases of aquatic organisms. Vol. 7:
223-226.
• Julia Kubanek, et all, 2002. Seaweed resistance to microbial attack:
A targeted chemical defense against marine fungi. published PNAS.
Literatūros sąrašas
• Pohnert G. et all, 2002. The oxylipin chemistry of attraction and
defense in brown algae and diatoms. The Royal Society of
Chemistry, Nat. Prod. Rep., 2002, 19, 108–122.
• Gallet CH., Pellissier F. Phenolic compounds in natural solutions of
a coniferous forest. Journal of Chemical Ecology, 1997, Vol. 23. No.
10.
• http://meileserdve.anastasija.lt/1/augalu_tarpusavio_itaka.htm
• http://www.leca.univ-savoie.fr/tmp/Rech/Allelo/1st_en.html
• http://ojas.ucok.edu/00/Papers/fimple.htm
• Prats E.,Galindo J.C., Bazzalo M.E., Leon A., Macias F.A., Rubiales
D., Jorrin J.V. Antifungal activity of new phenolic compounds from
capitulum of head rot-resistant sunflower genotype. Journal of
Chemical Ecology, 1997, Vol. 23. No. 12, 2245-2253.