Spohn Márton

novenykut.gportal.hu

Növények kártevőkkel szembeni önvédelmének vizsgálata

Kutatási projektem kiindulópontját egy egyszerű megfigyelés jelenti: Egy, a Hortobágyon őshonos gyógynövénynek, a szúrós gyöngyajaknak vegyszer- pontosabban tetrahidrofuránszaga van. Ez természetesen önmagában még nem elég alap egy kutatáshoz - a megfigyelést alapvető kérdések követték, úgymint "Mi okozza a növény sajátos szagát?"; "Mi a célja a szagot okozó vegyületeknek?"; "Hogyan állítja elő a növény ezeket a vegyületeket?". A kérdésekre rövid forráskutatás után választ kaptam: A szagot a furanolabdán diterpenoidok közé tartozó vegyületek, név szerint a premarrubbiin és leosibiricin okozza, melyek valóban tartalmazzák a furángyűrűt mint molekularészletet. Hasonló vegyületek előfordulása a növényvilágban, különösen az ajakosvirágúak családjának körében, nem ritka. A furanolabdántartalmú növények többsége gyógynövény, melynek oka, hogy aktív hatóanyagaik közt található ez a vegyületcsoport. A növény számára ezek a vegyületek azonban egészen más okból fontosak: a növény önvédelmét szolgálják, olyan módon hogy természetes fogyasztóikat (például tetveket) elriasztják, illetve fogyasztóik ragadozóit (például ízeltlábú fajokat) a helyszínre csábítja.

A szakirodalom azonban - érthető módon - elsősorban a közvetlen hasznosíthatósági lehetőségekre összpontosít: az egyes vegyületek szerkezeti felépítésének meghatározására, valamint természetgyógyászati felhasználására. Az önvédelmi működésről csak kevés ismeret áll rendelkezésre, azok is részben egymással ellentmondanak. Ebben a helyzetben kutatásom céljául egy olyan átfogó modell felállítását tűztem ki, mely megmagyarázza az önvédelmi vegyületek hatásmechanizmusát, és ez által feloldja a szakirodalomban felmerült ellentmondásokat. Különösen felkeltette a figyelmemet, és így a kutatás középpontjába került az a probléma, hogy a furanolabdán diterpenoidok hatalmas molekulatömegükből következő magas forráspontjuk miatt gyakorlatilag nem párolognak, így nem okozhatnak szagot. Ebből következően az ismert vegyületeknek egyfajta bomlása szükséges, amelyről - bár a vegyületcsoport szintézisének folyamata többé-kevésbé ismert - nem ír a szakirodalom.

A kutatás innovációs jellégét adja, hogy az önvédelmi vegyületek, valamint azok hatásmechanizmusainak beható tanulmányozásának eredményeire alapozva új, környezetbarátabb növényvédő szerek lennének kifejleszthetőek. Ezek a növényvédő szerek több szempontból is előnyösek lennének: minthogy nem halálos hatásúak, nem avatkoznak bele a táplálékláncok kényes egyensúlyába; mivel évmilliók óta "forgalomban vannak" nem alakulhatna ki velük szemben rezisztencia. Emellett biológiai úton lebomlanának, így elkerülve a táplálékláncban való felhalmozódás által okozott mérgező hatást.

A célkitűzés megvalósítása érdekében egy öt fő kutatási területből álló kutatási programot vázoltam fel, melynek elemei a következők:

1.) forráskutatás: A forráskutatás célja, hogy fellelje a növényi önvédelem hatásmechanizmusa témakörében fellelhető további információkat, és azokkal megalapozza a további kutatások irányát. Szintén célja a forráskutatásnak, hogy olyan kísérleti eljárásokat, leírásokat találjon, melyek a kutatás során hasznosíthatóak.

2.) kémiai háttér kutatása: A kutatás elsősorban a furanolabdán diterpenoidok növényekből (így a szúrós gyöngyajakból, valamint más ajakosvirágú növényekből is) való kivonását, izolálását és azonosítását, valamint a vegyületek különböző fizikai (hő-), valamint kémiai (sav-, bázis-, oxidatív közeg) behatásokkal szembeni viselkedésének vizsgálatát jelenti. A felhasznált eljárások közt kromatográfiás módszereket találunk meg, úgymint vékonyréteg-kromatográfia, valamint gázkromatográfiával kötött tömegspektrometria.

3.) számítógépes modellezés: A számítógépes modellezés célja, hogy a kémiai kísérletek eredményei alapján felállított elméleteket magyarázza, segítséget nyújtson a lehetséges reakcióutak meghatározásában. Különös jelentősséggel bír ez a terület a furanolabdánok bomlási lehetőségének vizsgálatában.

4.) növényszövettani mikroszkópiás megfigyelések: Míg a kémiai kísérleteket kémcsövekben végezzük, a biokémiai reakciók a növényekben játszódnak le. Ezen kutatási terület célja, hogy a forráskutatás eredményeire szervesen épülve, mikroszkópiás növényszövettani vizsgálatok segítségével egyfajta kapcsolatot teremtsen a kísérleti eredmények és a növény környezete között.

5.) az eredmények hasznosíthatóságának vizsgálata: Ez a kutatási terület némileg elkülönül az előző négytől. Forráskutatási és kísérleti eredményekre alapozva ad javaslatokat a korábban már említett növényvédelmi hasznosíthatóságra.

Természetesen a kutatóprojekt szerves részét képezi a megfigyelések időszakos összegzése, és konferenciákon való részvétel által a levont következtetések ismertetése is.

A kutatóprojekt az Oktatási és Kultúrális Minisztérium Út a Tudományhoz ösztöndíja, valamint a Kutató Diákok Alapítványának anyagi támogatása mellett valósul meg.