Studiul Activitatii Polifenolilor In Patosistemul Helianthus Annuus L. Orobanche Cumana Wallr

STUDIUL ACTIVITĂȚII POLIFENOLILOR ÎN PATOSISTEMUL HELIANTHUS ANNUUS L./ OROBANCHE CUMANA WALLR

CUPRINS

LISTA ABREVIERILOR

ADNOTARE

ANNOTATION

INTRODUCERE

CAPITOLUL 1. CADRUL TEORETIC

1.1 Considerații generale privind cultura florii-soarelui

Importanța culturii

Utilizări în alimentația omului

Utilizări în hrana animalelor

Utilizări industriale

Importanța agronomică

Importanța economică a florii-soarelui

Particularități biologice la floarea-soarelui

Rădăcina și formarea sistemului radicular

Tulpina și formarea tulpinii

Frunzele și suprafața foliară

Fructul

Inflorescența și floarea

Înflorirea

Răspăndire florii – soarelui

Efectul Orobanche cumana asupra culturilor de floarea soarelui

Biologia si fiziologia parazitului

Ciclul vital al patogenului lupoaia

Dinamica si dezvoltarea fitoparazitului

Clasificarea Compușiilor fenolici

Flavonoidele

Flavanii

Taninurile vegetale

Antocianii

Flavonele și izoflavonele

Stilbenii

1.10 Rolul polifenolilor în rezistența plantelor la stresul biotic

CAPITOLUL 2. METODOLOGIA CERCETĂRII

2.1 Caracteristica generală а materialului vegetal studiat

2.2 Metodele de cercetare

2.2.1 Obținerea extractului de polifenolilor

2.2.2 Determinarea activității polifenolilor

CAPITOLUL 3. REZULTATE ȘI DISCUȚII

3.1 Cuntificarea polofenolilor din plantele de floarea-soarelui supuse infectării artificiale cu Orobanche cumana Wallr

CONCLUZII ȘI RECOMANDĂRI

BIBLIOGRAFIE

PUBLICAȚII

LISTA ABREVIERILOR

PPO – polifenol oxidaza

POX –peroxidază

PAL – ammonialiază

PED – pragul economic de dăunare

CAT – catalaza

INTRODUCERE

Actualitatea temei. Problema rezistenței și receptivității plantelor la boli, în complexul aspectelor sale, rămâne a fi o prerogativă importantă în cercetările biologice. Interacțiunea dintre agentul patogen și gazdă este într-o strânsă dependență de particularitățile fiziologice ale parazitului , de caracteristicile plantei gazdă (rezistență nespecifică, specifică și indusă), precum și de acțiunea factorilor de mediu. Cunoașterea mecanismelor morfo-fiziologice și moleculare de acțiune și reacțiune pe parcursul stabilirii raporturilor parazitare va permite amelioratorilor valorificarea eficientă a potențialului genetic cu rezistență sporită în crearea noilor soiuri și hibrizi de culturi agricole.

Floarea-soarelui este atacată de diferiți agenți patogeni, ceea ce actualizează problema creării și selectării hibrizilor rezistenți la factorii biotici. Pierderi anuale cauzate de boli, pe plan mondial se ridică la circa 33% din volumul producției potențiale . Unul din factorii limitativi ai producției de floarea-soarelui în Republica Moldova este parazitul lupoaia (Orobanche cumana Wallr.), în special zonele centrale și de sud-est, cât și în regiunea Mediteraneană și Europa de Est.Deoarece lupoaia este un parazit angiosperm, lipsit de clorofilă, care depinde în totalitate de planta gazdă, utilizând apa, substanțele minerale și organice ale florii-soarelui și absorbția acestor substanțe reduc nu doar producția de semințe, dar de asemenea și conținutul uleiului , atacurile căreia sunt deseori devastatoare și pagubele produse de către parazit pot duce la scăderea producției cu peste 50%.

Analiza evoluției virulenței parazitului în strânsă legătură cu evoluția plantei gazdă, foarea-soarelui, se va face considerând progresul genetic înregistrat în domeniul creării de soiuri și hibrizi de foarea-soarelui din ultimul secol. Selecția formelor de foarea soarelui rezistente la lupoaie a constituit o preocupare de bază încă de la începutul secolului XX, când cultura era amenințată de acest virulent parazit. Existența factorilor genetici de rezistență la lupoaie în cadrul florii-soarelui cultivate a ușurat munca amelioratorilor, care au creat primele soiuri rezistente. Satâperov (1913) citat de Vrânceanu (2000) a remarcat existența formelor rezistente la lupoaie în cadrul grupei de floarea-soarelui cu semințe cu strat carbonogen.

Controlul acestui parazit este destul de dificil, fiind studiate și implementate diverse metode de combatere a lupoaiei, inclusiv mecanice, biologice și chimice, unde selecția și ameliorarea culturilor de floarea-soarelui cu rezistență genetică se consideră cea mai efectivă, economică și fiind o soluție ecologică în același timp. Totuși, utilizarea formelor rezistente genetic este urmată de apariția de rase noi de lupoaie, mai virulente, care înving barierele existente de rezistență. Elucidarea mecanismelor fiziologo-biochimice și genetice legate de relațiile existente dintre planta-gazdă și parazit, ar contribui la facilitarea procesului de selecție a formelor rezistente, ce reprezintă la momentul actual una din preocupările de bază a cercetătorilor din domeniul culturii florii-soarelui.

Scopul cercetării: Investigarea rolului polifenolilor în rezistență plantelor expuse acțiunii parazitului

Obiectivele cercetării:

Analiza literaturii și istorii apriției plantei de Helianthus annuus L și a parazitului, Orobanche cumana Wallr.

Evidențierea particularităților biologice ale plantei de Helianthus annuus L și a parazitului, Orobanche cumana Wallr.

Identificarea parazitului Orobanche cumana Wallr în relație cu planta gazdă, Helianthus annuus L.

Selectarea metodelor de cercetare asupra plantei și a pazazitului.

Evaluarea gradului de atac al genotipurilor de Helianthus annuus L în condițiile infectării artificiale cu O. cumana Wallr

Studiul nivelului de rezistență fenotipică a diferitor genotipuri de floarea – soarelui expuse acțiunii parazitului

Cuantificarea polifenolilor din plantele de floarea-soarelui supuse infectării artificiale cu O. cumana

CAPITOLUL 1. CADRUL TEORETIC

1.1 Considerații generale privind cultura florii-soarelui

Speciile de floarea-soarelui isi au originea, in cea mai mare parte, pe continentul american. Este unanim cunoscut ca centrul de origine al speciilor cultivate de floarea-soarelui este America de Nord (Mexicul), avand ca ancestor specia Helianthus lenticularis.Floarea-soarelui este o planta dicotiledonata, apartinand familiei Compositae, genul Heliantus.Genul Heliantus contine peste 60 de specii anuale si perene, din care cultivate sunt numai speciile: H. annus si H. tuberosus.

In prezent se admite ca trecerea de la formele salbatice la cele cultivate s-a produs in urmatorul sens: H. annuus lenticularis → H. annuus annuus → H. annuus macrocarpus.

H. annuus macrocarpus este considerata forma din care au derivat toate cultivarele actuale de floarea-soarelui. H. tuberosus (topinamburul), specie ce se hibrideaza relativ usor cu H. annuus, este un autoallopoliploid (2n = 102), cu 34 cromozomi de tip H. annuus si alti 68 cromozomi de la alta specie inrudita, neidentificata inca.

Ultima clasificare a speciilor si subspeciilor de floarea-soarelui a fost facuta in 1982 de catre ROGERS si colaboratorii astfel :

– sectia Annui (Helianthus) rezultata din contopirea sectiei Helianthus cu Agrestes si care cuprinde 12 specii diploide anuale cu 13 subspecii;

– sectia Divaricati, care cuprinde 31 specii perene, cu exceptia speciei H. porteri care este anuala;

– sectia Ciliares care cuprinde 6 specii perene.

Setul de baza de cromozomi, specific genului Helianthus, este x = 17, la nivelul genului existand o serie poliploida:

– specii diploide, 2x = 34: H. annuus, H. debilis, H. argophyllus, H. gighanteus, H. grosseratus, H. mollis, H. maximiliani;

– specii tetraploide, 4x = 68: H. divaricatus, H tomentosus;

– specii hexaploide, 6x = 102; H macrophillus, H. tuberosus.

In afara speciilor H. annuus, H. debilis, H. argophyllus care sunt specii anuale, toate celelalte sunt specii perene si, odata cu cresterea ploidiei, se accentueaza caracteristica de transformare a unor organe vegetative subterane in tuberculi.

1.2 Importanța culturii

1.2.1 Utilizări în alimentația omului

Obiectivele cercetării:

Analiza literaturii și istorii apriției plantei de Helianthus annuus L și a parazitului, Orobanche cumana Wallr.

Evidențierea particularităților biologice ale plantei de Helianthus annuus L și a parazitului, Orobanche cumana Wallr.

Identificarea parazitului Orobanche cumana Wallr în relație cu planta gazdă, Helianthus annuus L.

Selectarea metodelor de cercetare asupra plantei și a pazazitului.

Evaluarea gradului de atac al genotipurilor de Helianthus annuus L în condițiile infectării artificiale cu O. cumana Wallr

Studiul nivelului de rezistență fenotipică a diferitor genotipuri de floarea – soarelui expuse acțiunii parazitului

Cuantificarea polifenolilor din plantele de floarea-soarelui supuse infectării artificiale cu O. cumana

CAPITOLUL 1. CADRUL TEORETIC

1.1 Considerații generale privind cultura florii-soarelui

In prezent se admite ca trecerea de la formele salbatice la cele cultivate s-a produs in urmatorul sens: H. annuus lenticularis → H. annuus annuus → H. annuus macrocarpus.

Ultima clasificare a speciilor si subspeciilor de floarea-soarelui a fost facuta in 1982 de catre ROGERS si colaboratorii astfel :

– sectia Annui (Helianthus) rezultata din contopirea sectiei Helianthus cu Agrestes si care cuprinde 12 specii diploide anuale cu 13 subspecii;

– sectia Divaricati, care cuprinde 31 specii perene, cu exceptia speciei H. porteri care este anuala;

– sectia Ciliares care cuprinde 6 specii perene.

Setul de baza de cromozomi, specific genului Helianthus, este x = 17, la nivelul genului existand o serie poliploida:

– specii diploide, 2x = 34: H. annuus, H. debilis, H. argophyllus, H. gighanteus, H. grosseratus, H. mollis, H. maximiliani;

– specii tetraploide, 4x = 68: H. divaricatus, H tomentosus;

– specii hexaploide, 6x = 102; H macrophillus, H. tuberosus.

1.2 Importanța culturii

1.2.1 Utilizări în alimentația omului

Floarea-soarelui se cultivă înaspecial pentru producerea deaulei, care este un ulei alimentar de calitate foarte înaltă, cu culoare, gust și miros plăcute. Din punct de vedere al valorii calorice și al gradului de asimilare de către organism, uleiul de floarea-soarelui se situează printre cele mai bune uleiuri vegetale. Uleiul de floarea-soarelui estesconsiderat caafiind un ulei comestibil valoros datorităaconținutului său ridicatade acid linoleic și acid oleica(acizi grași nesaturați), care împreună reprezintă 85-90% din compoziția acizilor grași. Laaaceasta contribuie și continutulascăzut în grăsimi saturate și colesterol, precumași conținutul ridicat în vitamine (E, B5, B3, B1, K, A, D), la carease adaugă lipsa substanțeloraanti-nutriționale sau toxice. Uleiul de floarea-soareluiaeste tot mai mult apreciat în alimentațiaadietetică modernă, acestaadeterminând un conținut mai scăzut al colesteroluluiași al fosfolipideloradin sânge, ceea ceaare ca efect o incidență mai mică a bolilor de inimă. Utilizărileaalimentare ale uleiului de floarea-soarelui sunt diversificatea, putândafi utilizat atât “la rece” cât și gătit. Uleiul de floarea-soareluiaeste folosit la pregătirea salatelor,amaionezelor, etc. Uleiuladeafloarea-soarelui este valoros ca ulei deagătit datorită punctului ridicat de fumegare (207o C pentru uleiul nerafinat și 230o C pentru uleiul rafinat) și absenței acidului linolenic, care catalizeazăaîn polimeriaatunci când este încălzit. Uleiul rafinat de floarea-soareluiaesteautilizat pentru prăjitul cartofilor, peștelui, puilor,așnițelelor etc. Valoareaasa se datorează și absorbției mai redusă în produseleaprăjite, comparativ cu alte uleiuri vegetale. Uleiul deafloarea-soarelui este întrebuințat în industria conservelor și a margarinei. Uleiul se extrage ușor prin presare, randamentul normal de extracție fiind de cca. 45%. De asemenea, uleiul de floarea-soarelui se conservă foarte bine pe o perioadă îndelungată. Fosfatidele rezultate în timpul extragerii uleiului sunt folosite la fabricarea lecitinei, care este utilizată în industria alimentară în diferite scopuri: în panificație, la prepararea ciocolatei, a prăjiturilor și a mezelurilor. Prin prelucrarea miezului de floarea-soarelui se poate obține făină, concentrate proteice (70% proteină) și izolateaproteice (85-90% proteină). Încorporarea a 8-15% făinăade floarea-soarelui în făina de grâuasporeșteadensitatea aluatului și reduce volumul acestuia. Făina de floarea-soarelui, datorită conținutului ridicat de proteină și digestibilității sale ridicate (90%), poate fi folosită cu succes în alimentația copiilor. Semințele de floarea-soarelui pot fi consumate și direct în hrana oamenilor (ca semințe prăjite), modalitate de consum mai larg răspândită în SUA,ațările scandinave, unele țări 1amediteraneene și est-europene. Hibriziiautilizați în acest scop prezintă semințe maiamari și maiasărace în grăsimi (cca. 30%), precumașiacoji mai groase și maiapuțin aderente laamiez. Pe lângă conținutul în aminoaciziaesențiali (triptofan, izoleucină, lizină), floarea-soarelui de “ronțăit”aare și unaconținut ridicat de fier, glucide, săruri minerale, vitamine și asigură în jur de 550 calorii/100 g semințe consumate. Deaasemenea, semințele de floarea-soarelui cu un conținut maiaredus de ulei (de cca. 30%) pot fi utilizate și pentru obținerea de halva. Semințele decojite se folosesc în sortimentulade produse pentruamicul dejun (amestecuri deafulgi și semințe), înaproduse de patiserie și produseade panificație (pâine cu mieji de floareasoarelui).

1.2.2 Utilizări în hrana animalelor

Semințele nedecojite de floarea-soarelui, turtele (rezultate în cazul obținerii uleiului prin presare) și șroturile (rezultate în cazul obținerii uleiului prin extracție) pot fi utilizate în hrana animalelor. Turtele și șroturile sunt folosite în primul rând ca sursă de proteină. Conținutul șroturilor în proteină variază de la circa 26%, în cazul șroturilor provenite din semințe nedecorticate, până la 45%, în cazul șroturilor provenite din semințe decorticate. De asemenea, șroturile au un conținut ridicat în vitamine din complexul B, precum și un bun echilibru fosfo-calcic. Șroturile se folosesc de preferință în furajarea păsărilor și porcilor. Cojile care rămân de la extracția uleiului pot fi măcinate și folosite ca ingredient în rațiile rumegătoarelor, acestea dând un gust plăcut amestecului de concentrate. Valoarea acestora rezultă și din faptul că au un conținut de cel putin 1% lipide, la care se adaugă 1-3% lipide adiționale absorbite din miez în timpul decorticării semințelor sau din fragmentele de miez și din semințele mici. Calatidiile de floarea-soarelui pot fi folosite ca furaj, întregi sau sub formă de făină, mai ales pentru oi, dar și pentru bovine. Acestea au un conținut mediu de 7% proteine și până la 57% glucide, fiind similare unui fân de calitate mijlocie. Făina obținută din măcinarea calatidiilor de floarea-soarelui poate fi folosită și în hrana păsărilor.

1.2.3 Utilizări industriale

Uleiul de floarea-soarelui este utilizat în industria oleochimică pentru obținerea de acizi grași, esteri metilici ai acizilor grași, amine, produși care sunt apoi prelucrați pentru obținerea unui număr mare de produse finite. Dintre produșii de bază care sunt obținuți din uleiul de floarea-soarelui, acizii grași sunt cei mai importanți din punct de vedere cantitativ (50-60. Acidului oleic este utilizat în industria săpunurilor, detergenților, vopselelor, cosmeticelor, articolelor de toaletă, preparatelor farmaceutice și a chimicalelor folosite în industria textilelor, precum și ca adjuvant în fabricarea pesticidelor. Glicerolul este folosit în industria cosmetică, farmaceutică, a tutunului, fabricarea esterilor, rezinelor și polimerilor. Conținutul de pentozani din coji este de circa 30%, prin hidroliza acidă a acestora obținându-se furfurolul, produs ce este utilizat la fabricarea fibrelor artificiale, a materialelor plastice, ca solvent selectiv la rafinarea uleiurilor minerale și vegetale.

1.2.4 Importanța agronomică

Din punct de vedere agronomic, floarea-soarelui prezintă următoarele avantaje:

– Eliberează terenul relativ devreme (august-septembrie);

– Starea structurală și de fertilitate a solului după floarea-soarelui este bună, aceasta fiind o plantă bună premergătoare pentru grâul de toamnă (considerată mai bună decât porumbul);

– Are cerințe moderate față de fertilizarea cu azot și fosfor, dar are cerințe mai mari față de potasiu;

– Cultura de floarea-soarelui nu necesită cheltuieli foarte mari;

– Comparativ cu porumbul, floarea-soarelui valorifică mai bine solurile cu fertilitate medie și suportă mai bine stresul hidric;

– Tehnologia de cultură este mecanizabilă în întregime și nu pune probleme deosebite cultivatorului;

– Calendarul lucrărilor agricole nu se suprapune peste cel al celorlalte culturi agricole importante de la noi din țară;

– Floarea-soarelui găsește condiții favorabile de cultură în țara noastră. Dintre inconvenientele culturii de floarea-soarelui pot fi menționate următoarele:

– Sensibilitate la boli, ceea ce implică o rotație de cel puțin 5-6 ani, excluzând monocultura;

– Amplasarea după multe plante de cultură este problematică, datorită bolilor și dăunătorilor comuni (soia, rapiță, cartof);

– Lasă solul mai sărac în apă și cu un conținut mai sărac în potasiu.

1.2.5 Importanța economică a florii-soarelui

Floarea-soarelui (Helianthus annuus L.), este o plantă uleioasă demare importanță economică și alimentară. Prin conținutul semințelor în substanțe grase (33-56 %) și calitatea deosebită a uleiului rezultat în extracție, planta reprezintă una dintre principalele surse de grăsimi vegetale, utilizate în alimentația omenirii,respectiv cea mai importantă sursă de ulei pentru România.Ca sursă de ulei vegetal, pe plan mondial, floarea-soarelui ocupă loculal patrulea, după soia, palmier și rapiță.Valoarea alimentară ridicată a uleiului de floarea-soarelui, sedatorează conținutului bogat în acizi grași nesaturați, reprezentați preponderent de acidul linoleic (44-75 %) și acidul oleic (14-43 %), cât și prezenței reduse a acidului linilenic (0,2 %), componente care-i confer stabilitate și capacitate îndelungată de păstrare, superioare altor uleiurivegetale. Funcția nutritivă a uleiului de floarea-soarelui este sporită de prezența unor provitamine a vitaminelor liposolubile A, D, E, fosfatidelor ca și a vitaminelor B4, B8, K. Uleiul mai conține steroli (aproximativ 0,04 %) și tocoferoli (fracțiune antioxidantă a uleiului vegetal, cca. 0,07%).

Capacitatea energetică (8,8 calorii/g ulei) și gradul de asimilare ridicat, situează uleiul de floarea-soarelui aproape de nivelul nutritiv aluntului. Uleiul rafinat de floarea-soarelui se folosește, în principal, înalimentație, în industraia margarinei și a conservelor. Uleiul de floarea-soarelui este excelent pentru alimentație, având fluiditate, culoare, gust și miros plăcute. Produsul este folosit și în industrie pentru producerea lacurilor speciale și a rășinilor, precum și în pictură. Reziduurile rezultate în urma procesului de rafinare, se folosesc la fabricarea săpunurilor, laobținerea cerurilor, fosfatidelor, lecitinei și tocoferolilor.

Fosfatidele lecitina extrase din uleiul de floarea-soarelui, sunt utilizate în industria alimentară, panificație, patiserie, în prepararea ciocolatei și a mezelurilor. Turtele rezultate în urma procesului de extracție a uleiului(aproximativ 300 kg/t sămânță), constituie o sursă valoroasă de proteine pentru rumegătoare, iepuri, porci și păsări. Turtele conțin proteină brută (între 33,7 și 47,8 %) și aminoacizi esențiali, cuvalori apropiate cu cele de la soia, excepție făcând lizina, care se găsește în cantități mai mici. Valoarea enegetică a turtelor estecorelată cu gradul de decorticare a semințelor. Semințele mai puțin bogate în ulei, se folosesc direct în consum,întregi sau decorticate, cât și pentru halva. Tulpinile pot fi folosite ca sursă de căldură (local), pentru fabricarea plăcilor antifonice sau obținerea carbonatului de calciu.

Floarea-soarelui mai este apreciată ca plantă furajeră, fiind cultivată mai ales pentru siloz. De asemenea, floarea-soarelui este și o excelentă plantă meliferă.

Floarea-soarelui poate avea și întrebuințări medicinale. Din florileligulate (care conțin quercitrină, anticianină, colină, betaină, xantofilă, etc.),se obține un extract alcoolic care se folosește în combaterea malariei, iar tinctura în afecțiuni pulmonare. Din achene, dat fiind conținutul în fitină, lecitină, colesterină, se preparau produse indicate în profolaxia dezenteriei,febrei tifoide și pentru vindecarea rănilor supurate. Uleiul se folosește (în medicina populară) pentru macerarea plantelor utilizate în tratarea unor răni și arsuri.

1.3 Particularități biologice la floarea-soarelui

1.3.1 Rădăcina și formarea sistemului radicular

Sistemul radicular la floarea-soarelui este format dintr-o rădăcină principală pivotantă și o rețea puternic ramificată de rădăcini secundare (fig. 1.1). Masa principală a rădăcinilor se găsește, în general pînă la 50 – 70 cm adîncime. Pivotul rădăcinii de floarea – soarelui se caracterizează printr-o slabă putere de penetrare în sol, creșterea sa fiind impiedicată de cel mai mic obstacol cum ar fi straturile compactate. Trebuie acordată o atenție specială lucrarilor solului, evitîndu-se mai ales formarea hardpanului , care poate limita dezvoltarea sistemului radicular, cu consecințe dăunătoare asupra culturii. La inceputul vegetației rădăcina crește într-un ritm mult mai pronunțat decît tulpina, mai ales pînă în faza de 10 – 12 frunze. Ritmul de creștere al rădăcinii este influențat favorabil de fertilizare și îndeosebi de fertilizarea cu fosfor avînd un efect favorabil asupra masei radăcinilor și asupra suprafeței de absorbție precum și de executarea afînărilor adînci pentru distrugerea hardpanului.

Fig. 1.1 . Sistemul radicular la floarea-soarelui

Pivotul rădăcinii de floarea-soarelui se caracterizează printr-o putere slabă de pătrundere în sol. Ca atare, trebuie acordată o atenție deosebită lucrărilor solului, în special pentru evitarea formării talpei plugului (hardpan). Din partea îngroșată a rădăcinii principale, în apropiere de colet, se formează un număr mare de rădăcini laterale. Acestea cresc la început paralel cu suprafața solului pe o distanță de 10-40 cm față de rădăcina principală, apoi încep să se afunde în sol și să formeze numeroase ramificații. Dezvoltarea în profunzime a sistemului radicular la floarea-soarelui depinde de rezerva de apă a solului. Astfel, planta are o înrădăcinare mai superficială, atunci când straturile superioare sunt bogate în apă, și o înrădăcinare mai adâncă, în caz de secetă, valorificând astfel rezervele de umiditate din straturile profunde ale solului și rezistând la secetă (fig. 1.2).

1 2 3

Fig. 1.2 Sistemul radicular la floarea-soarelui în diferite condiții de aprovizionare cu apă

1, 2 – condiții bune de aprovizionare cu apă; 3 – condiții de secetă.

Dezvoltarea rădăcinilor în orizontul de la suprafață, de 0-10 cm, are o importanță deosebită pentru nutriția minerală; ca atare, trebuie evitat pe cât posibil distrugerea acestor rădăcini prin lucrările mecanice de combatere a buruienilor. Tăierea parțială a rădăcinilor laterale înainte de inițierea florală, prin lucrările mecanice de întreținere, reduce numărul de flori și semințe pe plantă, ceea ce diminuează nivelul producției.

Folosirea cât mai bună a rezervelor de apă ale solului depinde de dezvoltarea rădăcinilor în profunzime, prin lucrările de bază ale solului (arătură și eventual scarificare înainte de efectuarea arăturii) urmărindu-se înlăturarea eventualelor obstacole (tasare în profunzime) care ar putea bloca dezvoltarea rădăcinilor.

1.3.2 Tulpina și formarea tulpinii

Tulpina la floarea-soarelui este înaltă, erectă, groasă, cilindrică, striată, acoperită cu peri scurți și aspri, neramificată (la formele pentru semințe), iar în interior are o măduvă groasă, buretoasă, care poate înmagazina apa, sporind rezistența plantelor la secetă. Înălțimea tulpinii și ramificarea prezintă o mare variabilitate în funcție de soiul sau hibridul cultivat, fiind influențate de regimul de umiditate și de nutriție, precum și de densitatea plantelor în lan. Înălțimea plantelor este de 1- 2 m la formele pentru semințe și 3- 5 m la cele pentru furaj. Hibrizii de floarea-soarelui cultivați în țara noastră au talia cuprinsă între 130- 175 cm. Cele mai valoroase pentru semințe sunt cultivarele cu tulpina de înălțime mijlocie (140-160 cm) și diametrul până la 2,5 cm pentru că rezistă mai bine la frângere și cădere și ușurează recoltarea mecanizată. Până la faza de 2-3 perechi de frunze, creșterea tulpinii este înceată, intensificându-se treptat până la formarea calatidiului după care ritmul se reduce, încetând la sfârșitul înfloririi. O talie mai mică a plantei (până la 100 cm, ca valoare minimă) permite scurtarea perioadei în care se formează tulpina, ușurează recoltarea mecanizată și crește rezistența plantelor la cădere și frângere. Reducerea înălțimii tulpinii în procesul de ameliorare trebuie să se realizeze prin scurtarea internodurilor și nu prin reducerea numărului acestora, numărul de frunze pe plantă rămânând astfel neschimbat. Pentru efectuarea recoltării mecanizate în condiții bune, înălțimea tulpinii nu trebuie să fie mai mică de 75 cm. În general, hibrizii mai timpurii au înălțimea tulpinii mai mică, iar cei mai tardivi au înălțimea tulpinii mai mare. De obicei, tulpina este dreaptă, iar la maturitate se curbează spre partea terminală, sub calatidiu.

Tulpina este neramificată la hibrizii actuali de floarea-soarelui cultivați pentru ulei, tendința de ramificare fiind eliminată prin procesul de ameliorare. Tulpina crește foarte încet la începutul vegetației, când plantele au 2-3 perechi de frunze, perioadă în care rădăcina crește într-un ritm rapid. Ulterior, ritmul de creștere a tulpinii se intensifică. În faza de formare a calatidiilor, ritmul de creștere a tulpinii este de 2-5 cm pe zi. Creșterea tulpinii în înălțime se termină la sfârșitul înfloririi.

1.3.3 Frunzele și suprafața foliară

Aparatul foliar este bine dezvoltat și este reprezentat de 20- 40 frunze, în funcție de perioada de vegetație a hibrizilor și condițiile de vegetație, asigurând o bună asimilație clorofiliană. Frunzele sunt simple, pețiolate, mari, cordiforme, dințate pe margini, acoperite cu peri mari și aspri ca și întreaga plantă. Ele sunt dispuse altern pe tulpină (primele 2- 3 perechi de frunze de la bază sunt opuse), iar ultimele frunze din partea superioară a plantei sunt transformate în involucrul inflorescenței. Pentru hibrizii actuali de floarea-soarelui este caracteristică suprafața mare de asimilație a sistemului foliar (30-40.000 m2 /ha) și intensitatea foarte ridicată a fotosintezei. Frunzele se formează până la apariția inflorescenței (la 38- 50 de zile de la semănat), dar creșterea lor continuă în mod accelerat până la înflorire, când indicele foliar este în jur de 3, iar în condiții de irigare putând ajunge la 3,5-4. Suprafața foliară maximă se realizează înainte da anteză, fiind cuprinsă între 4000- 7000 cm2 / plantă, în funcție de densitate și de condițiile de vegetație. Hibrizii mai timpurii formează un număr mai mic de frunze pe plantă (25-27 frunze), în timp ce hibrizii mai tardivi formează un număr mai mare de frunze pe plantă (peste 30 frunze). Numărul de frunze este o caracteristică specifică fiecărui hibrid în parte, care este influențat în anumite limite de acțiunea factorilor de mediu. Primele 2-3 perechi de frunze de la baza plantei sunt dispuse opus, următoarele frunze fiind alterne, având o dispunere elicoidală pe tulpină.

Frunzele sunt variabile în privința mărimii, a formei generale și a formei vârfului, a bazei limbului și a marginii acestuia, precum și în privința pilozității.

Limbul foliar este, în general, neted, dar poate prezenta și diferite grade de gofrare.

Pețiolul frunzelor este bine dezvoltat, lățit la locul de prindere pe tulpină. În partea superioară a plantei, pețiolul frunzelor prezintă un jgheab prin care apa de ploaie colectată de frunze este condusă spre tulpină și apoi în jos spre rădăcină.

Nervațiunea frunzei constă dintr-o nervură mare de-a lungul frunzei și nervuri laterale ramificate, care pot forma cu nervura principală un unghi ascuțit, drept sau aproape drept, obtuz.

Frunzele se adaptează ușor la vânt, datorită pețiolului lung și elastic. De asemenea, frunzele umbresc bine solul și îl protejează de căderea directă a picăturilor de ploaie.

Frunzele de floarea-soarelui suportă bine fenomenul de ofilire temporară, care este determinat de insuficiența apei în sol. Frunzele florii-soarelui se mișcă in timpul zilei pentru a maximiza intercepția luminii solare, fenomen numit diaheliotropism.

În funcție de aprovizionarea cu apă și fertilitatea solului, o plantă matură de floarea-soarelui are o suprafață foliară1 cuprinsă între 2500 și 13500 cm2. În condiții de deficit hidric (secetă), suprafața foliară a plantei este sub 2000 cm2.

ISF (Indicele Suprafeței Foliare, cunoscut și sub denumirea de LAI = Leaf Area Index la înflorire are o valoare optimă cuprinsă între 2,5 și 3,0 (fig. 1.3). O valoare mai mare a ISF nu contribuie la intercepția unei cantități mai mari de radiație solară, având însă un efect negativ prin creșterea transpirației totale. În condiții de secetă, valoarea ISF este cuprinsă între 0,6 și 1,8.

Fig. 1.3 Relația între producție și indicele suprafeței foliare (ISF) în stadiul F2.

Suprafața foliară cea mai mare se înregistrează la înflorirea plantelor, când creșterea frunzelor încetează.

Reducerea suprafeței de asimilație la floarea-soarelui se înregistrează într-un ritm accentuat, în general începând cu a doua jumătate a lunii iulie, prin uscarea frunzelor de la baza plantei.

În funcție de condițiile climatice, numărul de frunze uscate pe plantă (situate la baza plantei) în faza de înflorire poate ajunge la 14 frunze, în mod frecvent variind între 8 și 12 frunze. În faza de înflorire, frunzele situate în cele două treimi superioare ale tulpinii reprezintă 60-80% din suprafața foliară totală și au importanța cea mai mare în formarea producției de semințe și ulei.

1.3.4 Fructul

La floarea-soarelui este o achenă. Achena hibrizilor de floarea- soarelui este comprimată, lungă de 7,5-17mm, lată de 3,5-9mm și groasă de 2,5-5 mm, cu pericarp tare și fibros. Mărimea achenelor se reduce de la periferie către centru capitolului. Culoarea achenelor variază în funcție de genotipurile cultivate, de la complet alb, la floarea-soarelui pentru consum direct, la cenușiu sau negru, cu striații de diferite culori, la genotipurile pentru ulei. Miezul reprezintă sămânța propriu-zisă, care la hibrizii din țara noastră deține 75% din greutatea fructului și își atinge mărimea și consistența în 14-18 zile. După fecundare, în faza de umplere a achenelor au loc procese de sinteză a lipidelor și de redistribuire a proteinelor. Creșterea procentului de miez a determinat mărirea procentului de ulei din semințe.

În semințe uleiul se acumulează în ritm susținut în primele 20-25 zile de formare a semințelor, în timp ce proteinele se acumulează mai târziu. Realizarea unui conținut mai ridicat în ulei la achenele de floarea-soarelui se datorește în primul rând modificării raportului cantitativ între coajă și miezul semințelor, în favoarea acestuia din urmă. Substanțele de rezervă, la achenele de floarea-soarelui se găsesc depozitate în cotiledoane, ele reprezintă surse de energie importante atât pentru nutriția embrionului, cât și în hrana oamenilor și a animalelor . Într-o inflorescență de floarea-soarelui se găsește întotdeauna un procent de fructe la care pericarpul este dezvoltat normal sau aproape normal, însă fără sămânță (fără miez). Aceste fructe poartă curent denumirea de „semințe seci“. Apariția unor astfel de fructe este posibilă, deoarece pericarpul fructului se poate dezvolta complet, chiar dacă fecundarea nu a avut loc. Achenele seci se întâlnesc mai frecvent în centrul calatidiului, iar uneori proporția lor poate ajunge la 50%. Apariția fructelor seci se datorește, pe de o parte, polenizării incomplete, iar pe de altă parte, slabei aprovizionări cu apă a florilor din centru inflorescenței, asociată cu seceta atmosferică în perioada de înflorire.

Fig. 1.4. Secțiune prin pericarpul fructului de floarea-soarelui

1- pericarp cu strat carbonogen; 2- pericarp fără strat carbonogen;

a- epicarp; b- țesut cu suber; c- strat carbonogen; d- țesut sclerenchimatic

Fig. 1.5. Structura fructului (achenei) la floarea-soarelui

1.3.5 Inflorescența și floarea

Florile sunt grupate în inflorescență, calatidiu, cu diametrul de 10- 40 cm în funcție de genotip și de condițiile de cultură (îndeosebi densitatea). La formele ameliorate pentru ulei, planta poartă un singur calatidiu în vârful tulpinii. Poziția calatidiului este variabilă în funcție de poziția părții superioare a tulpinii. Cele mai potrivite sunt calatidiile ușor înclinate sau înclinate la 450 . Plantele cu inflorescențe erecte sunt predispuse la frângere, iar calatidiile prea îndoite îngreunează recoltarea mecanizată, producând pierderi. Hibrizii mai tardivi au, în general, un calatidiu mai mare decât hibrizii mai precoci. De asemenea, hibrizii cu semințe mari, destinați obținerii de semințe pentru spart sau semințe pentru halva, au calatidiu cu diametru mai mare (chiar peste 40 cm).

Hibrizii pentru ulei au un calatidiu cu diametru mai mic, cuprins între 10 și 25 cm, dar poate fi de peste 25 cm în condiții pedoclimatice și agrotehnice optime.

Ritmul de creștere a calatidiului în diametru este în medie de 0,45 cm/zi, cu limite de variație cuprinse între 0,4 și 0,52 cm/zi .

Poziția calatidiului este variabilă. Astfel, calatidiile în curs de dezvoltare fac mișcări de orientare după Soare (fenomen de heliotropism), astfel încât suprafața calatidiului formează un unghi drept cu direcția de cădere a razelor solare. Dimineața, calatidiul este orientat către nord-est, iar în timpul zilei acesta urmărește mișcarea Soarelui pe bolta cerească. În timpul nopții, calatidiul revine puțin câte puțin din nou către nord-est. Heliotropismul calatidiului tânăr încetează în momentul înfloririi, când toate calatidiile se orientează către direcția din care răsare Soarele la începutul înfloririi.

În timpul înfloritului, de obicei calatidiul are o poziție verticală față de suprafața solului și este îndreptat spre est. Dar, pe măsură ce se dezvoltă semințele, calatidiul se înclină în mod diferit, la unele genotipuri rămânând erect. Calatidiile pot fi plate, convexe, concave sau neregulate.

Receptaculul are forma unui disc circular, cu grosimea cuprinsă între 1 și 4 cm, acesta fiind înconjurat de câteva rânduri de foliole de formă triunghiulară sau alungită, cu vârfurile ascuțite, numite bractee. Bracteele sunt frunze modificate, dispuse pe marginea receptaculului și care până la deschiderea inflorescenței acoperă florile.

Florile din inflorescență sunt de două tipuri, si anume: flori ligulate (sterile) și flori tubuloase (fertile).

Florile ligulate sunt dispuse radiar pe marginea inflorescenței, în 1-2 rânduri (fig.1.6). Acestea sunt în număr de 30-70 și sunt asexuate sau unisexuate, fapt pentru care rămân întotdeauna sterile.

Forma florilor ligulate este alungită, ovoidală sau rotunjită, cu partea superioară catifelată și partea inferioară fin-ciliată. Petalele florilor ligulele sunt lungi de 6-10 cm și late de 2-3 cm.

Culoarea florilor ligulate este galbenă, cu diferite nuanțe (galben-auriu, galben-pai sau galben-portocaliu), dar se întâlnesc și flori ligulate violete, purpurii sau roșii.

Florile tubuloase sunt florile propriu-zise (fig.1.6). Acestea sunt hermafrodite, actinomorfe, dispuse în cercuri concentrice. Acestea sunt în număr de 600-2.500, dar în cazul plantelor izolate, la care calatidiul este mai mare, numărul florilor tubuloase poate ajunge chiar până la 10.000.

Fig. 1.6. Secțiune prin calatidiul de floarea soarelui

Florile tubuloase sunt separate între ele prin palei cu 2-3 lobi, de culoare galben-verzui, care depășesc cu lobul cel mai lung floarea închisă. În stadiul de mugure, acest lob este curbat înspre centrul calatidiului, având rol de protecție a tubului floral în curs de dezvoltare. Această protecție este mărită și prin excreția unui lichid lipicios, similar cu rășina. La maturitate, paleile devin tari, țepoase, formând o structură alveolară care fixează semințele pe calatidiu.

Caliciul este redus la 2-4 solzișori incolori, de 4 mm lungime, dispuși în partea superioară a ovarului.

Corola este actinomorfă, gamopetală, tubuloasă, alcătuită din 5 petale concrescute, cu cinci dințișori. La exterior, corola este de culoare galbenă de diferite nuanțe, mai rar violet-închis, iar la interior aceasta este galbenă-portocaliu, roșu-brun, roșu-cenușiu sau chiar neagră.

Corola la floarea-soarelui este formată din tubul (gâtul) corolei și limbul corolei (partea deschisă în formă de pâlnie) cu cinci dinți ce reprezintă vârfurile celor cinci petale concrescute.

Lungimea corolei la o floare deschisă este de 9-12 mm. Lungimea tubului corolei este cuprinsă între 5,1 și 6,2 mm, iar diametrul este cuprins între 1,7 și 2,3 mm. Datorită formei tubuloase, tubul corolei are și rolul de rezervor de nectar, acesta îngustâdu-se spre bază și formând un inel în interiorul căruia este dispus țesutul nectarifer.

Androceul este sinanter, adică staminele sunt concrescute prin anterele lor, în timp ce filamentele rămân libere. Acest proces se numește sinantrie, de unde și denumirea de familia Synanterae dată de unii autori compozitelor.

Staminele sunt în număr de 5, au filamentele albicioase și anterele alungite, legate între ele printr-o pieliță fină, elastică.

Anterele au vârfurile late, iar în stadiul de mugure închid tubul anterelor la partea superioară, care este de culoare brun-închisă până la neagră.

Grăunciorii de polen sunt relativ mari, de 34–45 μm . Aceștia au o formă sferică și sunt de culoare galbenă. De asemenea, suprafața lor este lipicioasă și cu excrescențe sub formă de ghimpi, ceea ce face ca aceștia să se aglutineze (fig.1.7). Datorită acestor caracteristici, transportul grăunciorilor de polen prin intermediul vântului se face cu dificultate, în schimb aceștia au o bună aderență la corpul insectelor.

Gineceul este alcătuit din ovar, stil și stigmat.

Ovarul florii-soarelui este inferior și format din două carpele concrescute numai prin marginile lor, cu o cavitate unică ce conține un singur ovul.

Stilul este albicios și este plasat în interiorul tubului anterelor, purtând stigmatul. Stilul are rolul de a răspândi polenul prin străpungerea anterelor și de a ridica stigmatul deasupra polenului propriu, pentru a favoriza polenizarea încrucișată.

Fig. 1.7. Grăunciori de polen la floarea-soarelui

Stigmatul este bifurcat și acoperit pe partea exterioară cu peri monocelulari, având de obicei aceeași culoare în partea superioară ca și partea interioară a florii tubuloase. Stigmatele pot fi și de culoare roșie, sau numai marginile acestora, cu toate că tubul florii este galben-portocaliu în interior.

Funcția principală a stigmatului este de a recepta grăunciorii de polen în vederea germinației acestora și realizării fecundării.

Stigmatul ajunge la maturitate mai târziu decât anterele, fenomen denumit „protandrie”. În timpul maturării florilor tubuloase, stigmatul se alungește și este împins în afara tubului anterelor, după care capătul distal al acestuia se desface median, iar vârfurile celor două bifurcații se răsucesc în afară, expunând partea lor inferioară, receptivă.

Lobii stigmatului au lungimea de 3-4 mm și sunt acoperiți cu perișori îndreptați în sus, care în condiții de receptivitate secretă un lichid lipicios.

Glandele nectarifere sunt prevăzute cu stomate, care diferă în privința mărimii, formei și frecvenței. Mărimea glandelor nectarifere, precum și numărul și poziția stomatelor sunt strâns corelate cu gradul de atractivitate a albinelor.

1.3.6 Înflorirea

Înflorirea este precedată de deschiderea involucrului de frunze al calatidiului, după care apare primul rând de flori ligulate, proces care de obicei se petrece seara.

Înflorirea este centripetă, începând cu florile marginale, ligulate și continuând în interiorul calatidiului cu florile tubuloase, care înfloresc în 6-8 zone succesive, a câte 2-3 rânduri de flori. O floare tubuloasă are un ciclu vital de 24-36 ore, când polenul este pus în libertate, cu însemnate variații determinate de condițiile climatice, aprovizionarea cu apă și substanțe nutritive, precum și de genotip.

O floare tubuloasă trece prin următoarele faze de dezvoltare (faze de înflorire) (fig. 1.8):

– floare în stadiu de buton, care se caracterizează prin trecerea corolei de la culoarea verde la culoarea galbenă, în interiorul acesteia staminele fiind mature, cu polenul deja format și viabil;

– floare în stadiu de stamină, care se caracterizează prin corolă alungită, cu stamine care ies din aceasta cu 5-6 mm. Trecerea de la stadiul de buton la stadiul de stamină se face foarte rapid, pe timpul nopții, astfel încât dimineața polenul este eliberat din abundență;

– floare în stadiu de stigmat, care se caracterizează prin apariția stigmatului deasupra staminelor;

– floare în stadiul de ofilire, care caracterizează floarea deja fecundată. Corola se usucă, înflorirea este terminată, iar ovarul își începe dezvoltarea.

Momentul în care stigmatul își pierde turgescența, iar lobii acestuia se răsucesc în spirală marchează faptul că s-a produs polenizarea și fecundarea. Un alt semn distinctiv al florii fecundate este schimbarea culorii corolei din galben în brun.

1 2 3 4 5

Fig. 1.8. Florile tubuloase aflate în diferite faze de dezvoltare (faze de înflorire)

1- floare în stadiu de buton; 2- floare în stadiu de stamină;

3, 4, 5- floare în stadiu de stigmat

Înflorirea unui calatidiu, după etalarea florilor ligulate, se desfășoară în cercuri concentrice, pe parcursul a șapte etape . (fig. 1.9):

Fig.1.9 fazele de vegetație la formele semitimpurii și semitardive de floarea-soarelui, după V. Bârnaure (1991)

Când înflorirea florilor tubuloase s-a terminat, florile ligulate se ofilesc și cad, aceasta indicând încheierea procesului de înflorire a calatidiului.

Înflorirea începe atunci când se realizează o sumă a temperaturilor biologic active (temperatura de bază de 5oC) din momentul răsăririi (75% plante răsărite) cuprinsă între 800 și 925oC (64-70 zile).

Calendaristic, procesul de înflorire se desfășoară în condițiile din țara noastră în luna iunie și prima jumătate a lunii iulie.

O inflorescență se menține înflorită în medie 7-8 zile, în funcție de hibrid și factorii climatici.

Înflorirea tuturor calatidiilor din cultură se realizează într-o perioadă cuprinsă între 11 și 20 de zile, iar întregul proces de înflorire la nivelul culturii se desfășoară într-o perioadă cuprinsă între 12 și 30 de zile, cel mai frecvent între 15 și 21 de zile.

În perioadele calde și însorite, înflorirea se realizează mai devreme și într-o perioadă de timp mai scurtă, iar pe timp rece și noros înflorirea se realizează mai târziu și prezintă un ritm mai lent, durând mai multe zile.

1 1 2

3 4 5

6 7 8

Fig. 1.9. Înflorirea la floarea-soarelui

0- Calatidii înainte de înflorire, 1- Etapa I de înflorire; 2- Etapa II de înflorire; 3- Etapa III de înflorire; 4- Etapa IV de înflorire; 5- Etapa V de înflorire; 6- Etapa VI de înflorire; 7- Etapa VII de înflorire; 8- Calatidiu la care florile ligulate s-au uscat

1.4 Răspăndire florii – soarelui

În anul 1931, N. VAVILOV a situat originea florii-soarelui în partea de nord a Mexicului și în statele americane Colorado și Nebraska. Descoperiril arheologice din America de Nord au relevat prezența de achene și porțiuni de calatidii de floarea-soarelui, îndeosebi în statele Colorado și New Nexico. După unele evaluări cu carbon 14, se estimează că unele resturi decoperite datează de la anii 2.600 î.Ch Se pare că indienii din New Mexico cultivau această plantă și o foloseau în alimentație, pentru fabricarea uleiului și pentru consumul direct al miezurilor, ca atare sau prăjite, zdrobite și amestecate cu alte făinuri pentru a realiza turt plate, uscate la soare. Prin intermediul exploratorilor spanioli (probabil spre mijlocul secolului al XVI-lea), floarea-soarelui și-a făcut apariția în Europa. Cultivată, în principal, ca plantă ornamentală, specia s-a răspândit repede de-a curmezișul continentului (Franța, Italia, Europa de Nord și de Est), ca o curiozitate botanică; la sfârșitul secolului al XVI-lea, numeroase scrieri o semnalau în Belgia, Olanda, Elveția, Germania, Anglia, ca plantă ornamentală. În perioada următoare, cultura s-a dezvoltat, în principal, în Rusia, în zonele cu cernoziom. Primele dovezi ale extragerii uleiului de floarea-soarelui datează de la sfârșitul secolului al XVIII-lea, dar abia între anii 1830 – 1840, semințele de floarea-soarelui au fost prelucrate la scară industrială. La sfârșitul secolului al XIX-lea cultura ocupa deja 150.000 ha (îndeosebi în Ucraina și 312 Kuban), pentru a atunge 1 milion de hectare la începutul secolului XX. În deceniile următoare cultura florii-soarelui a cunoscut o dezvoltare explozivă, devenind una dintre una dintre cele mai importante culturi agricole; s-a extins în țările Europei de Est și în Balcani, în Europa Occidentală; apoi a "retraversat" Atlanticul, pentru a deveni o cultură agricolă importantă a continentului american.În anul 2005 pe glob s-au cultivat cu floarea-soarelui 23,4 mil.ha, rezultând o producție medie mondială de 1.310 kg boabe/ha și o producție globală de 30,67 mil.tone. Țările mari cultivatoare de floarea-soarelui sunt: SUA (1.044 mii ha și o producție medie de 1.681 kg semințe/ha), Argentina (1.896 mii ha, 1.926 kg/ha), India (3.000 mii ha, 616 kg/ha), China (1.085 mii ha, 1.705 kg/ha), Turcia (480 mii ha, 1.979 kg/ha), Franța (644 mii ha, 2.251 kg/ha), Ungaria (521 mii ha, 2.432 kg/ha), Spania (516 mii ha, 772 kg/ha), țările fostei URSS (9.735 mii ha, din care 5.320 mii ha în Federația Rusă și 3.668 mii ha în Ucraina). În România, floarea-soarelui a fost introdusă pentru producerea uleiului, pe la mijlocul sec. XIX în Moldova; fiind principala plantă producătoare de ulei alimentar, floarea-soarelui a cunoscut un ritm de dezvoltare fără precedent . Cultivarea pe suprafețe mai mari a debutat în sec.XX, cu 672 ha în 1910, ajungându-se la 200.000 ha în 1938; după al doilea război mondial suprafețele au crescut la 416 mii ha în 1948, 496,5 mii ha 1950 și 526,7 mii ha în perioada 1971 – 1975. În ultimii ani, suprafețele cu floarea-soarelui au fost fluctuante, cunoscând un oarecare regres în 1990 (395 mii ha) și ajungând la peste 700 mii ha începând cu anul 1995, ca urmare a interesului manifestat față uleiul de floarea-soarelui, pe piața internă și la export. Trebuie subliniat că suprafețele de peste 850 mii ha cultivate cu floarea-soarelui în ultimii 5 ani (peste 1 mil. ha în 1999 și 2003), justificate, fără îndoială, prin rentabilitatea ridicată a culturii, prezintă un pericol real, deoarece nu se mai poate respecta intervalul de pauză de minimum 6 ani până la revenirea culturii pe același teren, impus de regulile fitosanitare. Județele mari cultivatoare de floarea-soarelui sunt: Constanța, Teleorman, Călărași, Dolj, Brăila, Ialomița, Olt, Timiș (cu peste 50 mii ha fiecare) Producțiile medii au crescut în ultimele decenii, în legătură directă, în primul rând, cu calitatea materialului biologic pe care cultivatorii de floareasoarelui l-au avut la dispoziție: 360 kg/ha în perioada 1948 – 1958 (când au fost cultivate soiurile Măslinica și Uleioasă, forme slab productive); 744 – 1.100 kg/ha în perioada următoare (când au fost introduse soiurile rusești Jdanov 8281 și Vniimk 8931). Introducerea în cultură a soiului românesc Record, a însemnat un salt spectaculos de producție, la peste 1.400 kg/ha în perioada 1966 – 1970; a urmat crearea și introducerea în cultură a hibrizilor românești de floarea-soarelui, cu noi creșteri de productivitate (1.630 kg/ha în 1979 – 1981). În ultimii ani, producțiile medii s-au menținut în jur de 1.029 – 1.323 kg/ha. În aceeași perioadă, producțiile totale au fost de 721 – 1.557 mii tone semințe, iar exporturile au atins 104 – 365 mii tone semințe și 9-90 mii tone ulei (în anii 2000 – 2004). 313 Pe plan mondial, în perioada următoare se apreciază că suprafețele cu floarea-soarelui vor continua să crească, însă într-un ritm mai scăzut, tendința generală fiind de stabilizare a suprafețelor; aceasta este impusă, pe de o parte, de restricțiile tehnologice (ponderea în structura culturilor), iar pe de alta de performanțele productive și calitative ale noilor hibrizi.

1.5 Efectul Orobanche cumana asupra culturilor de floarea soarelui

Lupoaia parazitează cultura Florii-soarelui reducând drastic producția de semințe și ulei pagubele produse find deosebite, în anumite situații pierderea de producție ajungând la 100% în funcție de virulența populațiilor și raselor ziologice ale parazitului Orobanche cumana din teritoriul cultivat cu Flooarea-soarelui.Amplitudinea pagubelor produse de parazitarea cu lupoaie variază foarte mult, de la scăderi nesemnificative de producție până la pierderi de 90%, în funcție de intensitatea atacului, adică numărul de plante de lupoaie ce se formează pe o plantă de floarea-soarelui. Acimovici (1983) a arătat că la un atac slab, producția a scăzut cu 5-20 %, iar la un atac mijlociu, cu 25-50 %.

Parazitarea florii-soarelui atrage și pierderi calitative, referitoare la reducerea conținutului de ulei în semințe, la modificarea unor raporturi între fracțiunile acizilor grași nesaturați și saturați, precum și alterări ale calităților gustative.

Protecția integrată a ecosistemelor agricole de floarea-soarelui, este justificată economic de pierderile cauzate an de an, de atacul unor patogeni și dăunători, cât și de concurența buruienilor competitoare . Pragul economic de dăunare a fost definit initial de către Stern si colab. (1959) ca fiind cel mai scăzut nivel al densităĠii populaĠiei de dăunători la care se înregistrează pagube economice. Este un element de bază în functie de care se iau deciziile referitoare la aplicarea măsurilor de combatere. Pragul economic de dăunare este o valoare teoretică în funceie de care se evaluează stadiul vătămărilor úi poteneialul distructiv al populațiilor de dăunători (Fig.1.10). Desi pragul economic de dăunare este exprimat ca o densitate a populației de dăunători, de fapt acesta indică nivelul vătămărilor produse. Se indică densitatea populației de dăunători întrucât în practică aceasta este mai uúor de determinat decât stadiul vătămărilor úi evoluția daunelor.

Fig. 1.10 Reprezentarea grafică a pragului economic de dăunare a relațiilor cu pagubele economice, beneficiile costurile (după Diane Alston, 1996).

Controlul acestui parazit este dificil, deoarece câteva mii de semințe produse de o singură plantă de lupoaie pot fi ușor dispersate de vânt, apă, animale, utilaje, sol etc., semințele rămânând viabile pentru 10-15 ani , iar metodele chimice, fizice și biologice utilizate nu înlătură în totalitate parazitul. O alternativă este utilizarea culturilor rezistente la lupoaie, astfel încât și astăzi continuă cercetările în vederea depistării și introducerii genelor rezistente la acest patogen în materialul de ameliorare Lipsa de eficiență a metodelor convenționale de luptă cu plantele sălbatice este determinată și de proprietățile semințelor, care sunt mici și rezistente la factori de mediu și se pot păstra în sol până la 20 de ani și germinează numai în condiții speciale. De asemenea, o alta metoda de combatere a lupoaiei o reprezintă folosirea tehnologiei de producție este foarte eficient în combaterea acestei buruieni parazite. După aplicare, erbicidul este translocat în plantele de floarea-soarelui către punctele de creștere. Cantitățile mici de erbicide prezente în rădăcinile florii-soarelui vor distruge plantele de lupoaie în momentul în care acestea se atașează pe sistemul radicular. Pentru a avea eficiența dorită, tratamentul erbicid nu se va efectua înainte de apariția frunzelor 6-8 la floarea-soarelui.

Pentru a împiedica apariția rezistenței lupoaiei atît la erbicid cît și la genetica florii-soarelui se recomandă aplicarea unui sistem întegrat de combatere – aplicarea erbicidului, folosirea de hibrizi rezistenți la lupoaie și o rotatie corespunzatoare a culturilor.

1.6 Biologia si fiziologia parazitului

Strămoșii de lupoaie în trecutul îndepărtat au fost organisme autotrofe independente, cu sistem radicular și frunze verzi. În procesul de evoluție la ele prin selecție naturală de a dezvolta diferite caracteristici biologice care sunt rezultatul unui mod parazitar de coexistență lor. Pentru ei este specific: un grad ridicat de adaptare și polimorfism; factor ridicat de multiplicare (până la 150 de mii de ori mai multe semințe pe plantă), precum și capacitatea de semințe depozitate pentru o lungă perioadă de timp în sol, fără a pierde germinare (8-12 ani) și cresc sub influența exudate rădăcină și specifice aciditatea solului plantă gazdă la o anumită temperatură ambiantă; prezența diferitelor forme de viață, curse și etc.

Germeni de infecție, care sunt într-o foarte mică semință, este nedezvoltat și nu este diferențiat în rădăcină și tulpină. Când planta tînără de lupoaie nimerește pe rădăcină vie a plantei-gazdă potrevita , atunci ea cu capătul ei încreștere pătrunde în cea mai apropiată rădăcină a plantei gazdă și străns se leagă cu ia . Acum ea continuă să crească cu ajutorul sucurilor plantei afectate de el.

În timpul dezvoltării individuale a lupoaiei egiptene am observat că după conectarea principalelor ventuze cu rădăcinile de plantei gazdă, principalele ventuze produc numeroase ventuze secundare, din care o parte acoperă rădăcina gazdei, și concreste împreună cu ea, ei de asemenea, servesc ca organe de nutriție, iar altă parte acestor ventuze, sub formă de rădăcini cărnoase ,se termină în mod liber în sol.

Tulpina lupoaiei este cărnoasă, îngroșat în partea de jos, solzi strîns legați între ei, flori axilare. Periant cu cinci organe, în mod clar cu două buze, cu patru stamine. Fructe-capsulă. Semintele sunt foarte mici, suprafața lor fiind aerată .Tsvetki care contractul de obicei polenizate de insecte. Cu toate acestea, după cum arată experimentele noastre, verigei egiptean, precum și floarea-soarelui se poate schimba forma și în izolatorilor de tifon, care sugerează posibilitatea de auto-polenizare în aceste infectate. In experimentele noastre, verigei egiptean pe rădăcinile semințe de Coleus format în laborator, în absența oricăror insecte lupoaie polenizatoare.

Florile lupoaei sunt polenizate de obicei de către insecte. Cu toate acestea, lupoaie poate produce semințe și sub izolatorilor de tifon, care sugerează posibilitatea de autopolenizare la aceste tipuri specifice de lupoai. Caracterile iziologice a tipurilor de lupoaiei rămân în timpul prezent neexploarate din toate părțiile. Capacitatea lupoaiei de a transpira cum a stabilit A. Richter (1925) , în pofida suprafeții micșorate, devaporarea nu permite prin marimea transpiratiei a aceliiasi suprafete a frunzelor plantei-gazda. Aparatul stomatelor lupoaiei se afla in etapa de metamorfoză regrisivă intensă, care pierde oricare funcție a mecanismului.

Peri glandulari capitali care sunt localizați pe suprafața de verigelui tulpin sunt organe active care elimina apa- hidatode care servesc in procesul de eliminarea apei de pe suprafața organismului proces de alocare de apă de la suprafața celulelor corpului organizma. forța de aspirare a celulelor ventuze a parazițelor in toate cazurile este mai mare decat la radacinele plantei-gazda, care ajuta parazitul in puternica degradare de apa a plantei-gazda. Pe lângâ apa,parazitul destul de puternic slabeste planta-gazda, si in ce ține de substante nutritive in deosebi carbohidrati si proteine si alte substante, si cu aceasta se observa dezorganizarea fiziologica nutritiva a plantei-gazda, care uneori duce planta la pierire. Ce tine de intensitatea fotosintezei plantei afectate, el decurge mai lent decat la planta ne afectata. La planta de floarea-soarlui afectata de lupoaie ,are loc reducerea fotosintezei , micșorarea productivitatii transpirației ei și pierdirea producerii recoltei.

1.7 Ciclul vital al patogenului lupoaia

Ciclul de viață al lupoaiei este specializat la parazitism și necesită o interacțiune strânsă cu planta-gazdă. Specificul interacțiunii, și relația dintre planta-parazit și planta-gazdă este determinată de schimbul și recunoașterea semnalelor moleculare de către ambii parteneri.Ciclul biologic al fitopatogenului Orobanche cumana Wallr. include câteva etape bine definite, separate atât spațial cât și temporal, care reprezintă potențiale ținte pentru strategiile de apărare a gazdei.

Semințele de lupoaie aflate în sol necesită o perioadă de condiționare de 1 – 2 săptămâni pentru a deveni îmbibate, iar pe parcursul acestei perioade temperatura este foarte importantă (15 – 20°C). Pe parcursul acestei fazei ontogenetice, în semințe se activează căile metabolice, și procese importante cum ar fi respirația și sinteza ADN-ului, proteinelor și hormonilor. După procesul de condiționare, semințele fitopatogenului vor germina doar dacă vor fi expuse suficient la concentrații ridicate de compuși chimici, care sunt secretați de către rădăcinile plantei-gazdă (Fig.1.11). Acești stimulatori chimici exudați în rizosferă, se află în imediata apropiere a patogenului, inițiind astfel germinarea semințelor de lupoaie. S-a stabilit însă că rădăcina plantei-gazdă poate produce și alți metaboliți secundari, care sunt deocamdată neindentificați, ce inhibă germinarea sau elongarea semințelor spre gazdă.

Fig 1.11 . Germinele lupoaiei : 1 – semințele lupoaiei a dat o verige subțire ; 2 – vîrful de germene a pătruns pe rădăcina de floarea-soarelui și a format pe el tuberculi Îngroșați ; 3 – tuberculi au crescut ;4,5 – partea superioară și subțire s-a vestejit și a căzut, din partea inferioară rămasă se dezvoltă formatiunea germenului cu frunze solzoase.

Procesul fiziologic de germinare începe cu lărgirea zonei micropile a seminței, care este urmată de emergența unui filament subțire, incolor, apexul căruia este format din celule meristematice active. Odată ce trece de tegumentul seminței, acest filament se elonghează prin dividere și extindere celulară. Acest tub germinal poate atinge lungimea de 3-4 mm și diametrul de 0,15 mm. Din acest motiv, doar semințele de O. cumana aflate în imediata vecinătatea de rădăcinile plantei-gazdă (3 – 4 mm) pot induce procesul de parazitism (Fig.1.13). Atașarea germenului de lupoaie pe rădăcina florii-soarelui se face cu ajutorul unei substanțe organice lipicioase, care este secretată de celulele zonei apicale ale tubului germinativ al semințelor de lupoaie.

La contactul cu rădăcina-gazdă, extremitatea filamentului germinal aderă la suprafața acesteia prin papilele adezive și penetrarea este facilitată de separarea celulelor-gazdă, cauzată de activitatea enzimatică, formând apresoriul (atașamentele).

Atașamentele se dezvoltă și se îngroașă, luând forma unui bulb de culoare galbenă – tuberculi. Din tuberculi, în interiorul plantei-gazdă se formează o structură specializată, cunoscută drept haustoriu, care reprezintă un țesut conjunctiv prin intermediul căruia se realizează joncțiunea între gazdă și parazit (Fig.11.2). Haustoriul pătrunde în țesuturile scoarței ajungând în fascicolele libero-lemnoase de unde își extrage hrana . Odată ce această structură a stabilit conexiuni vasculare cu planta-gazdă, are loc realizarea unui contact intim între gazdă și parazit, ce continuă ulterior cu schimbul de apă și substanțe nutritive, hormoni, toxine. La exterior se dezvoltă rădăcini adventive și muguri, care se alungesc și străbat solul ieșind la suprafață, formând tulpina floriferă a parazitului – lăstari aerieni de culoarea violet-albăstrui, determinată în principal de acumularea de antociani, care sunt mult mai vizibili, din cauza lipsei pigmenților de clorofilă.

Fig 1.12. Lupoaia floarei – soarelui : 1- vedere comună ; 2- floarea; 3 – pistil ; 4- stamen ; 5-corolă secțiune longitudinală.

În dependență de condițiile mediului ambiant, fazele subterane de dezvoltare a rizoparazitului durează de la 30 până la 100 zile, timp în care planta de cultură este epuizată, fără ca planta parazită să poată fi văzută. Întregul ciclu de viață al O. cumana din momentul pătrunderii filamentului rezultat din germinarea semințelor în tegumentul rădăcinii plantei-gazdă, până la producția de semințe se desfășoară aproximativ 3 – 5 luni.

Teryokhin și colaboratorii săi (1997) au găsit patru tipuri de propagare vegetativă în cadrul familiei Orobanchaceae: două tipuri perene, cu rădăcini haustoriale și cu rădăcini tuberizate și două tipuri anuale, cu tuberculi și bulbi. Modul de propagare vegetativă la populațiile de Orobanche cumana care parazitează floarea-soarelui în Europa este o formă redusă de multiplicarea a lăstarilor în țesuturi tuberadifere. Dezvoltarea slabă a organelor de înmulțire vegetativă, adică a haustoriilor secundari, este legată de adaptarea populațiilor de lupoaie la parazitism pe plantele anuale.

Fig 1.13 .Ciclu de dezvoltare lupoaiei pe floarea-soarelui.

1 – germinarea semințelor și infecție , 2 – în penetrarea rădăcină răsad și formarea de haustoria primar , 3 – planta adult , 4 – floare , 5 – semințe .

1.8 Dinamica si dezvoltarea fitoparazitului

Rezultatele cercetărilor efectuate demonstrează un nivel înalt de afinitate a lupoaiei față de planta-gazdă, precum și toleranța florii-soarelui față de agentul respectiv. Astfel, analiza dezvoltării ontogenetice gazdă – parazit, realizată în decursul a șasezeci zile, precum și studiul minuțios al sistemului radicular la finalul experienței a permis evidențierea mai multor stadii de dezvoltare a O. cumana: atașamente, tuberculi, tuberculi cu rădăcini adventive, lăstari subterani

Fig 1.14. Dezvoltarea O.cumana pe radacine de H.annus:

A – germinarea semintei, B – atasarea, C,D – tuberculi. E – tuberculi cu radacini adentive si lastatri subterani, F- lastari aerienii, C,G,H – tuberculi necrotizati.

(FS-6 și FS-19) și rezistente (FS-17, Favorit și Adagio)

După germinarea semințelor de lupoaie în experiențe model cu exsudate radiculare de floarea-soarelui, se formează un filament subțire – apresorium (fig. 1.14., A), a cărui extremitate radicală aderă la rădăcina plantei-gazdă formând atașamentele (fig. 1.14., B). Primele atașamente au fost constatate după 15 zile de cultivare la liniile parentale ale hibrizilor FS-6 și FS-19 (cele mai multe, atestându-se la linia maternă FS-19), lipsind la genotipurile heterozigote. Atașamentele se dezvoltă și se îngroașă, luând forma unui bulb – tuberculi (fig. 1.14, C, D). Din tuberculi, în interiorul plantei-gazdă cresc celule haustoriale în formă de hife, care străbat zona corticală pătrunzând în fasciculele vasculare ale plantei-gazdă, iar la exterior – se dezvoltă rădăcini adventive și muguri (fig. 1.14., E), care se alungesc și străbat solul ieșind la suprafață, formând tulpina floriferă a parazitului (fig. 1.14., F) .

Tuberculii, inclusiv cei cu rădăcini adventive au apărut inițial după 30 zile de cultivare, fiind constatați în număr maxim la hibridul FS-6 și linia paternă a hibridului FS-19. Începând cu perioada de 40 zile pe radăcinile genotipurilor cercetate au fost observați lăstari subterani, care prevalau la formele parentale a hibridului FS-19. Primii lăstari aerieni s-au atestat la suprafața solului la genotipul FS-19 ♀ după 48 zile și după 50 zile la hibridul FS-6 și forma maternă a acestuia.

Analiza sistemului radicular la floarea-soarelui în dinamică a relevat că genotipul patern FS-6 se caracterizează printr-o majorare numerică lentă a lupoaiei pe parcursul întregii perioade de studiu. La linia maternă procesul de infectare a fost mai accelerat, atestându-se în decursul celor 60 zile de examinare a organului subteran de la 0,17 – 15,00 atașamente/plantă.

Totodată, în dinamica dezvoltării genotipurilor analizate, cu excepția FS-6 ♂, s-a constatat diminuarea numerică a paraziților pe sistemul radicular la 60 zile postinfecție, care poate fi determinată de apariția atașamentelor de culoare brună-roșietică – tuberculi necrotizați (fig. 1.14. G, H). Necrozele au fost depistate la genotipurile heterozigote (0,6 – 0,63 necroze/plantă) și la una din formele parentale a acestor hibrizi (FS-6 ♀ – 0,2 necroze/plantă și FS-19 ♂ – 0,7 necroze/plantă). Acestea reprezintă o consecință a reprogramării metabolismului în celulele înconjurate de infecție pentru a stopa răspândirea patogenului, care duce la moartea celulară programată (răspunsul imun hipersensibil – hypersensitive response HR), date relevate și de alți cercetători, ca reacție de răspuns a plantei-gazdă la invazia parazitului.

Pornind de la rezultatele obținute putem afirma că în perioada 15 – 60 zile din momentul cultivării florii-soarelui au fost atestate cele cinci faze de dezvoltare a parazitului cu înregistrarea numărului maxim de atașamente la genotipul matern FS-19 și minim – la genotipul patern FS-6.

1. 9 Clasificarea Compușiilor fenolici

Plantele sunt surse consacrate de compuși farmaceutici, aromatici și industriali, civilizația fiind indisolubil legată de lumea plantelor, acestea constituind de milenii sursa majoră de obținere a unor bio-produse esențiale pentru supraviețuirea întregului regn animal

Regnul vegetal continuă să reprezinte principalul furnizor de compuși fitochimici utilizați în diferite ramuri industriale cum sunt cele ale produselor farmaceutice, alimentare, cosmetice, agrochimice, cu valori comerciale exprimate în miliarde de dolari.

Statisticile recente evidențiază faptul că peste 1500 de compuși noi sunt identificați anual în diferite specii de plante și că aproximativ un sfert dintre medicamentele prescrise conțin substanțe de origine vegetală.

Polifenolii sunt compuși organici din clasa fenolilor, care conțin două sau mai multe grupări hidroxil legate de un radical aromatic. Din aceasta categorie de substanțele fac parte: pigmenții (substanțe colorante) și taninurile.

1.9.1 Flavonoidele

Termenul de flavonoid a fost utilizat pentru prima dată de Geissman și Heinreiner (1952) pentru a desemna toți compușii a căror structura contine flavona (2-fenilcroman). Această denumire comună grupului extrem de mare de substanțe cu scheletul carbonic C6–C3–C6.

Flavonoidele si polimerii lor alcătuiesc un grup mare de constituienți alimentari, multe dintre aceste substanțe participând la procesele metabolice și având un impact pozitiv pentru sănătate.

Sub aspect chimic pigmenții flavonoidici sunt glicozide fenolice, solubile în apă. Se găsesc în sucul vacuolar și în cromoplaste.

Se cunosc 6 tipuri de flavonoide: flavani, antocianidine, flavone, flavanone, calcone și aurone. Aceste grupe se deosebesc între ele prin felul heterociclului și prin numărul și poziția grupărilor hidroxilice și metoxilice, legate de inele benzenice .

Fig.1.15 Planul general de structură al flavonoidelor

Flavonoidele sunt pigmenți vegetali care predomină în plantele superioare. Se găsesc în flori, fructe, , tulpini, rădăcini, scoarța copacilor etc. În cantitate mică se găsesc în unele alge, în microorganisme și în unele insecte (flavone). Majoritatea flavonoidelor sunt colorate și contribuie în mare parte la formarea culorii florilor și a fructelor. Se găsesc în natură în stare liberă, dar mai ales sub formă de glicozide.

Flavonoidele posedă un spectru vast de activitate farmaceutică, fiind antialergeni, vasodilatatori, anticancerigeni etc.

Flavanii

Flavanii (cromanii) sunt pigmenți care derivă de la flavan (2-fenil-benzopiran, croman). Ei au în moleculă un inel benzopiranic.. Au tendință de polimerizare și formează catechine care intră în constituția taninurilor catechinice.

Fig. 1.16. Planul general de structură al flavanilor

Majoritatea reprezentanților sunt de culoare galbenă sau sunt incolore, nu au , se dizolva puțin în apă. Compoziția taninurilor în depinde de faza de dezvoltare a plantei dar și de localizarea lor la nivelul acesteia. Toamna, catechina și galocatechina pot fi gasite în frunze.

Fig. 1.17 Catechina Fig. 1.18 Galocatechina

1.9.3 Taninurile vegetale

Sunt substanțe bine cunoscute pentru multiplele lor aplicații practice, în special în medicina tradițională și în industria tăbăcăritului. Literatura de specialitate amintește de vechi triburi din America de Nord care foloseau decocturile și cataplasmele preparate din rădăcinile unor plante pentru a trata durerile de gât, leucoreea, răceala, rănile, durerile interne sau alte infecții ale pielii.

Din punct de vedere chimic taninurile sunt substanțe polifenolice (derivați ai 3-hidroxi-flavanului sau poliesteri ai acidului galic) solubile în apă, cu gust astringent, care prezintă reacții caracteristice fenolilor și care precipită cu alcaloizii și cu proteinele, formând combinații impermeabile și imputrescibile.

Sunt substanțe astringente, utilizate ca antidiareice. După tipul de legătură dintre polifenoli și acizi fenolici se deosebesc : taninuri hidrolizabile și taninuri nehidrolizabile sau condensate.

Taninuri hidrolizabile. Prin hidroliză acidă sau în prezența tanazelor, pun în libertate o oză, de obicei glucoză și acid galic sau un derivat al acidului galic, ca acid m-digalic sau acid elagic. Taninurile care conțin acid galic se numesc galotaninuri, iar cele care conțin acid elagic se numesc elagotaninuri. Prin hidroliza elagotaninurilor rezultă acid elagic și glucoză sau acid elagic, acid galic și glucoză. Prin încălzirea galotaninurilor la temperaturi ridicate se formează pirogalol .

Taninuri nehidrolizabile (condensate). Nu pot fi descompuse în părțile lor componente decât prin topire alcalină. Ele nu conțin glucoză. Taninurile nehidrolizabile rezultă prin condensarea derivaților catechinici și au o structură necunoscută până în prezent. Prin încălzire în prezență de hidroxizi alcalini eliberează pirocatechină (ortodifenol).

Taninurile catechinice sunt foarte răspândite în natură și prezintă o mare importanță practică.

Spre deosebire de galotaninuri, taninurile catechinice precipită numai gelatina din piele și nu au proprietăți de tăbăcire. Prin încălzire sau pe cale enzimatică, mai multe molecule de catechine se condensează și formează tanin condensat, cu proprietățile taninului natural.

În organismul vegetal, taninurile joacă un rol biochimic important. Ele măresc rezistența plantelor față de virusuri și microorganisme. De asemenea dau gustul și aroma unor produse vegetale.

Taninurile au largi utilizări în medicină, în industria pielăriei, în medicina tradițională. În medicină pot fi administrate intern și cu acțiune antidiareică, antimicotică și antiseptică, ca urmare a precipitării proteinelor bacteriene și fungice. Administrarea internă se face mai ales sub formă de decocturi, în tratamentul diareei, ulcerului, colitelor și ca antidot în intoxicații cu alcaloizi. Administrarea pe cale externă se face prin aplicări locale, pentru tratarea stomatitelor , a arsurilor și a hemoroizilor.

De asemenea, taninurile acționează ca: inhibitori ai peroxidării lipidelor, captatori de radicali liberi, inhibitori ai formării de ion superoxid. Au fost descrise efectele inhibitoare asupra implicării virusurilor. Acestea se datorează denaturării proteinelor virale.

Taninurile au efect inhibitor enzimatic manifestat asupra: 5-lipoxigenazei, enzimei de conversie a angiotensinei și activează hialuronidaza, glucoziltransferazele microorganismelor implicate în cariogeneză. Monomerii și dimerii au proprietăți de vitamină P (cresc rezistența și scad permeabilitatea capilarelor, cresc tonusul venos, stabilizează colagenul). Taninurile elagice acționează asupra mecanismelor imunitare (stimulează fagocitoza), efect evidențiat și pentru galatul de epicatechol și galatul de epigalocatechol.

Din punct de vedere fiziologic, taninurile sunt considerate factori de apărare ai plantelor împotriva infecțiilor bacteriene și virale, antioxidanți, transportori de hidrogen. Unii autori consideră taninurile substanțe de rezervă pentru organismele vegetale întrucât dispar din semințe în perioada încolțirii.

1.9.4 Antocianii

Antocianii sunt compuși flavonici ce au constituit subiect pentru investigații încă de la începuturile chimiei organice moderne. Aceste substanțe au fost izolate din plante încă din antichitate în vederea utilizării ca vopsea naturală. Primul compus antocianic în stare pură a fost obținut în anul 1814 iar extracția lui a fost făcută din fistic (Morus tinctoria).

Antocianii sunt pigmenți care derivă de la 2-fenilbenzopirenă (2-fenil-cromenă). Se găsesc în natură de obicei sub formă de glicozide. Legați de o moleculă glucidică, antocianii se găsesc în toate angiospermele la nivelul rădăcinilor, tulpinilor, bulbilor, frunzelor, florilor, fructelor dar pot să apară și la gimnosperme, ferigi, briofite.

Antocianii sunt prezenți în surse naturale în forma de antocianine, unde nucleul de flaviliu legat cu resturile hidraților de carbon sau a acizilor carboxilici. Antocianii, care conțin doar nucleul fenilbenzopiranic, se numesc antocianidine sau antocianide . Pentru a deosebi în modul hotărâtor aceste substanțe de antocianii eterificați, se folosește termenul aglicon. În acest fel se denumesc atât antocianidinele, care există în starea liberă în natură, cât și cele obținute în urma eliminării resturilor de glucide, și ale acizilor carboxilici din antocianine.

1.19. Structura și numerotarea cationului de flaviliu

În plantele superioare predomină 6 agliconi de bază: cianidina, delfinidina, pelargonidina, peonidina, malvidina și petunidina, denumirile cărora provin de la speciile vegetale, în care agliconii respectivi au fost determinați pentru prima dată.

Tabel 1.1 Compoziția a 6 agliconi antocianici principali

1.9.5 Flavonele și izoflavonele

Sunt pigmenți galbeni care derivă de la 2-fenil-benzopironă (2-fenilcromonă) și respectiv de la 3-fenil-benzopironă (3-fenil-cromenă). În natură, flavonele și izoflavonele se găsesc, de obicei, sub formă de glicozide și sunt larg răspândite. Se cunosc peste o sută de flavone care se găsesc în flori, fructe, , în lemn și scoarța copacilor.

Flavonele și izoflavonele conțin pe inelele A și C grupări hidroxilice și metoxilice. Dacă pe inelul heterociclic se află grupări hidroxilice, pigmenții se numesc flavanoli și izoflavanoli. Dintre flavonele mai răspândite, fac parte apigenina, luteolina și quercetina. Flavonele sunt substanțe cristaline, de culoare galbenă, solubile în apă și alcool. În mediu alcalin, inelul piranic se deschide și se formează dicetone.

Flavonele au maxime de absorbție cuprinse între 335-350 nm, iar flavanolii între 360-380 nm. Cu metalele, flavonele formează complecși. Se dizolvă în acid sulfuric concentrat dând soluții galbene, datorită formării sărurilor de flaviliu.

Flavonele prezintă în ultraviolet două sau trei benzi de absorbție caracteristice. Ele protejează în organism oxidarea vitaminei C și a adrenalinei. Absorb radiațiile ultraviolete și protejează citoplasma și clorofila de aceste radiații. Se găsesc în cantitate mai mare în plantele tropicale și în cele din regiuni montane și alpine. Flavanolii care au un număr mare de grupări hidroxilice și metoxilice pe inelul A sunt intens colorați în galben. Florile albe au un conținut redus de flavone și de flavanoli .

kaempferolul ( R = H) ; quercetina (R = OH); miricetina.

1.20. Flavon

1.9.6 Stilbenii

Stilbenii sunt substanțe chimice ce fac parte din grupa fenolilor neflavonoici.

Resveratrolul, reprezentant al stilbenilor, o fitoalexina produs de plante ca răspuns la infecții cu fungi, la concentrații de ioni ai metalelor grele, la razele ultraviolete sau la leziuni fizice. Această substanță preyinta o cu acțiune puternică antitumorală si antioxidantă.

Resveratrolul a fost izolat pentru prima dată în anul 1940, dar atenția necesară din partea cercetătorilor a venit abia după anul 1992 când prezența lui în vin a explicat calitățile cardio-protective ale vinului.

Fig. 1.21. Resveratrol

1.10 Rolul polifenolilor în rezistența plantelor la stresul biotic

Compuși fenolici sunt metaboliți secundari ai plantelor, care constituie unele dintre cele mai frecvente și răspândite grupe de substanțe din plante. După cum a afirmat Harborne, termenul „fenoli” sau „polifenoli” poate fi definit cu precizie din punct de vedere chimic ca o substanță care posedă un inel aromatic (fenol) sau mai mulți (polifenoli) substituenți hidroxil, incluzând și derivați funcționali (esteri, eteri, metil, glicozide, etc.): ca o regulă generală, termenii fenoli și polifenoli se referă la toți metaboliții naturali secundari care rezultă biogenetic de la căile metabolice shikimat-fenilpropanoid-flavonoide, producătoare de fenoli și polifenoli monomerici și polimerici. Fenolul în sine este un produs natural, dar cei mai mulți fenoli au două sau mai multe grupe hidroxil.

Din aceasta categorie de substanțele fac parte: pigmenții (substanțe colorate) și taninurile, cumarinele, furano-cumarinele, flavonoizii, lignina .

Plantele pot sintetiza și acumula un spectru larg de compuși fenolici, ca răspuns fiziologic la stres. Acești compuși apar ca urmare a modificărilor diverselor cai din metabolismul plantei și nu prin depunere din mediul extern, deoarece epidermele (atât celulele, cât și pereții lor externi) sunt intacte. În unele regiuni ale foliolelor se observa și zone de necroză, cu celule dezintegrate în urma acumulării de compuși fenolici.

Prezența compușilor fenolici în celulă nu este un fenomen neobișnuit pentru multe specii de plante, însă precipitarea acestora în citoplasmă și în vacuolă reprezintă un indiciu cert al dereglării cailor metabolice celulare ca urmare a stresului indus de diverse substanțe, printre care metalele grele. Unii compuși fenolici se acumulează în jurul membranelor cloroplastelor, alții în jurul veziculelor citoplasmatice și a tonoplastului. Uneori, astfel de compuși au fost observați chiar în interiorul pereților celulari.

Prezența depozitelor fenolice în apropierea membranelor plasmatice și a dublelor membrane ce înconjoară organite cum sunt cloroplastele și mitocondriile sunt în concordanță cu compartimentarea subcelulară de biosinteză a acestora.

Apariția și acumularea produșilor fenolici în vacuole, precum și în zona apoplastică (a peretelui celular) joacă un rol important în eliminarea radicalilor liberi produși în urma metabolismului celular. De exemplu, flavonoizii localizați în apropierea membranelor previn oxidarea lipidelor ce intra în componența acestora atunci când sunt supuse acțiunii radicalilor liberi. Din moment ce diverse studii au dovedit rolul antioxidant al compușilor fenolici, acumularea acestora în celulele mezofilului frunzelor din zone expuse la poluare sugerează că aceștia contribuie la reducerea stresului oxidativ și limitează distrugerile aparatului fotosintetizant.

Dacă în cantități mici, polifenolii pot avea rol protector, producerea lor în cantități mari ca urmare a acțiunii susținute a factorilor poluanți este letală pentru celule, ducând inițial la microleziuni și ulterior chiar la necroze, pe arii diferite în funcție de intensitatea acțiunii poluanților.Cele mai frecvente modificări se referă la acumularea produșilor polifenolici atât la nivelul celulelor din mezofilul foliar, cât și în celulele epidermice. Reacția generală de producere a polifenolilor ca urmare a expunerii la stres permite susținerea ipotezei că acest indice reprezintă un biomarker structural principal, care poate fi utilizat în evidențierea influenței agenților patogeni asupra plantelor superioare, atât lemnoase cât și ierboase.

Cumarinele reprezintă compuși fenolici simpli, larg răspândiți în plante vasculare și pare să funcționeze în diferite mecanisme de apărare a plantelor împotriva diferitor patogeni. Ele derivă din calea acidului shikimic, frecvente la bacterii, ciuperci și plante, dar absente la animale. De asemenea, ele sunt un grup foarte activ de molecule cu o gamă largă de efecte anti-microbiene împotriva ciupercilor și bacteriilor (Fig. 1.23). Se consideră că acești compuși ciclici se comportă ca pesticide naturale de apărare pentru plante și acestea reprezintă un punct de plecare pentru explorarea de noi instrumente, care ar îmbunătăți activitate antifungică.

Cumarinele halogenate derivate au o acțiune foarte eficientă în culturile in vitro pentru a inhiba creșterea fungilor. De exemplu, cumarinele simple 7-hidroxilat pot juca un rol de apărare împotriva parazitismului Orobanche cernua, prin împiedicarea procesului de germinare, penetrare și conectare la sistemul vascular al rădăcinii plantei-gazdă.

Fig. 1.23 Compuși fenolici ai plantelor biosintetizați în diferite căi metabolice

Furano-cumarinele, de asemenea, reprezintă un interes special de fito-toxicitate, abundente la membrii familiei Umbelliferae, inclusiv păstârnac, țelina și patrunjel. În mod normal, acești compuși nu sunt toxici, până când aceștia sunt activați de lumină, provocând unele furano-cumarine să devină activate la o stare electronică de energie înaltă, care se pot insera în dublu helix a ADN-ului și să se lege la bazele pirimidinice și, astfel, blocând procesul de transcriere și reparație, și în cele din urmă duce la moartea celulelor. Psoralina, o furano-cumarină liniară de bază, cunoscută pentru utilizarea sa în apărarea față de agenții fungici, și se găsește foarte rar în plantele tratate cu SO2 .

Lignina este un polimer foarte ramificat cu grupe fenil-propanoidice, formate din trei alcooli diferiți: coniferil, cumaril și sinapil, care se oxidează la radicalii liberi în prezența peroxidazei, care reacționează simultan și la întâmplare pentru a forma lignină. Proporțiile reactive ale trei unități monomerice în lignină pot să varieze între specii, organe ale plantei și chiar între straturile peretelui unei celule. Tenacitatea sa fizică împiedică alimentarea agenților patogeni erbivori și durabilitatea chimică face relativ greu de digerat pentru ierbivorele și insectele patogene. Lignificarea blochează creșterea agenților patogeni și reprezintă un raspuns frecvent la infecții sau la rănire.

Flavonoidele sunt pigmenți fenolici care conțin în molecula lor un heterociclu piranic sau furanic condensat cu un inel benzenic. De heterociclu se cuplează un alt inel benzenic. Inelele au grupări hidroxilice, ceea ce determină caracterul fenolic al acestor pigmenți. Sub aspect chimic pigmenții flavonoidici sunt glicozide fenolice, solubile în apă. Se găsesc în sucul vacuolar și în cromoplaste. Se cunosc 6 tipuri de flavonoide: flavani, antocianidine, flavone, flavanone, calcone și aurone.Aceste grupe se deosebesc între ele prin felul heterociclului și prin numărul și poziția grupărilor hidroxilice și metoxilice, legate de inele benzenice. Flavonoidele sunt pigmenți vegetali care predomină în plantele superioare. Se găsesc în flori, fructe, frunze, tulpini, rădăcini, scoarța copacilor etc. În cantitate mică se găsesc în unele alge, în microorganisme și în unele insecte (flavone). Din punct de vedere chimic, taninurile sunt substanțe polifenolice (derivați ai 3-hidroxi-flavanului sau poliesteri ai acidului galic) solubile în apă, cu gust astringent, care prezintă reacții caracteristice fenolilor și care precipită cu alcaloizii și cu proteinele, formând combinații impermeabile și imputrescibile. În organismul vegetal, taninurile joacă un rol biochimic important. Ele măresc rezistența plantelor față de virusuri și microorganisme. Din punct de vedere fiziologic, taninurile sunt considerate factori de apărare ai plantelor împotriva infecțiilor bacteriene și virale (precipită proteinele microorganismelor), antioxidanți (sunt puternic reducători), transportori de hidrogen (participă la sisteme redox celulare).

CAPITOLUL 2. METODOLOGIA CERCETĂRII

Investigațiile efectuate în scopul elucidării activitățiile de polifenolilor care caracterizează indice al rezistenței opuse la interacțiunea dintrea planta-gazdă și parazit, au fost efectuate in 2014 în laboratorul Proteomica a Centrului universitar cadrul Universității Academiei de Științe a Moldovei.

2.1 Caracteristica generală а materialului vegetal studiat

Materialul biologic utilizat în cercetare a fost reprezentat de 2 genotipuri de floarea-soarelui sensibile (FS-6 și FS-19) și 3 rezistente (FS-17, Favorit și Adagio) care au fost oferite de Centrul de Cercetare A.M.G. Magroselekt SRL, or. Soroca.

Condiții de cultivarea. Plantele de floarea-soarelui au fost cultivate în vase de vegetație cu capacitatea de 0,25; în care s-a introdus mixtura de sol ( 1 nisip : 1 turbă, v/v).

Pentru infectarea artificială au fost utilizate semințe de lupoaie preventiv germinate în cutii Petri pe hărtie, timp de 7 zile,vasele au fost plasate în camera de cultivare ajustată la temperatura 25°C. În calitatea de stimulatori de germinarea a fost utilizat exudat obținut de la plantele de floarea-soarelui. După germinarea, semințele de lupoaie au fost plasate pe sistemul radicular al plantelor-gazdă,vasele de vegetație pentru fiecare genotip.

Colectarea materialului biologic. Materialul biologic a fost colectat la diferite perioade din momentul contactului cu fitiporazitul – populația Săngera (1 oră, 3 ore, 5 ore, 7 ore, 12 ore, 24 ore, 24 ore, 7 zile, 10 zile, 15 zile și zile)

2.2 Metodele de cercetare

Pentru realizarea obiectivelor, au fost utilizate o serie de metode biochimice de cercetare și anume:

Obținerea extractului de polifenoli

Determinarea concentrației polifenolilor folosind metoda colorimetrică Folin-Ciocalteu

2.2.1 Obținerea extractului de polifenolilor

Extragerea polifenolilor din materialul vegetal congelat cu azot lichid și păstrat la temperatura de -80°C, s-a realizat cu 1,5 ml alcool etilic (80%) la agitator peste noapte în tuburi Eppendorf de 2ml.

2.2.2 Determinarea activității polifenolilor

Activitatea polifenolilor sa determinat prin metoda spectromentică,utilizănd reactivul Folin-Ciocalteu. Într-o eprobetă Eppendorff (1,5 ml) se iau 40 µl extract, 400 µl de H2Odd și 30 µl de reactiv Folin – Ciocalteu. Dupa 5 min sa adăugat 80 µl de carbonat de sodiu . La control sau adăugat aceleași componente,doar că în loc de extract sa adăugat 40u H2O. Ulterior , probele sau lasat la încubare timp de 1,5 ore la temperatura laboratorului la întuneric.Dupa incubare, a fost determinată densitatea optică a probelor la lungimea de undă se 760 nm. S-au utilizat cuve cu volumul 0,5 ml.În decurs de 30 secunde conținutul de polifenolilor sa calculat utilizând curba de calibrare cu concentrația cunoscută a acidului galic.

Conținut de polifenolilor a fost exprimat in unități de masură ( mg de AG per g-1 material vegetal proaspăt).

CAPITOLUL 3. REZULTATE ȘI DISCUȚII

3.1 Cuntificarea polofenolilor din plantele de floarea-soarelui supuse infectării artificiale cu Orobanche cumana Wallr

Compuși fenolici sunt printre cei mai influenți și distribuiți pe scară largă produși secundari în plante. Astfel de compuși guvernează rezistența la boli, în multe plante de cultură. Activitatea majorată de polifenol oxidaza (PPO), peroxidază (POX), și fenilalanina ammonialiază (PAL) a fost raportată la plantele tratate cu diferiși inductori biotici și abiotici de rezistență. Conform lui Matern și Kneusel (1988), primul pas de răspuns al mecanismul de apărare în plante față de infecția cu fitopatogeni este o acumulare rapidă a plifenolilor la locul de infecție, care restricționează sau încetinește creșterea agentului patogen.

Cu scopul de a investiga rolul polifenolilor în rezistență la boli ale plantelor, conținutul acestor compuși a fost cuantificat în diferite organe (rădăcină, tulpină și frunze) a unor genotipuri de floarea-soarelui sensibile (FS-6 și FS-19) și rezistente (FS-17, Favorit și Adagio), la fanerogama parazită O. cumana. Conținutul total de polifenoli a fost determinat spectrofotometric folosind metoda colorimetrică Folin-Ciocalteu, și a fost calculat utilizând curba de calibrare cu concentrația cunoscută a acidului galic, fiind expresat la unitatea de măsură mg de acid galic per g-1 material vegetal proaspăt (mvp).

În urma analizei statistice a datelor, am determinat că genotipurile rezistente de floarea-soarelui au înregistrat un conținut mai ridicat de polifenoli comparativ cu genotipurile sensibile (fig. 1.24). Genotipul resitent FS-17 a indicat un conținut maxim de polifenoli în frunze (115,451 mg AG / g-1 de mvp) în prima oră de infecție cu O. cumana, urmat de genotipul Adagio (101,188 mg de AG / g-1 de mvp).

Diferențele conținutului total de polifenoli dintre genotipurile rezistente și cele sensibile în toate organele investigate ale plantei sunt semnificative statistic (fig. 1.25)

Rădăcini

Tulpini

Frunze

Fig. 1.24 – Conținutul de polifenoli în sistemul radicular, tulpină și frunze

ale diferitor genotipuri sensibile și rezistente de floarea-soarelui

(C – control. Plante infectate:1 – 1 oră; 2 – 3 ore; 3 – 5 ore; 4 – 7 ore; 5 -12 ore ; 6 – 24 ore; 7 – 7 zile; 8 – 10 zile; 9 – 15 zile; 10 – 20 zile.)

Analizând prin prisma valorii medii a conținutului de polifenoli la genotipurile sensibile de floarea-soarelui se poate de concluzionat că în diverse organe ale plantei-gazdă, s-a înregistrat un conținut diferit de polifenoli și, prin urmare, și sensibilitate diferită la acțiunea factorului stresogen cum este în cazul nostru O. cumana. În frunzele genotipurilor sensibile s-a atestat cea mai înaltă valoare medie de 32,9378 mg acid galic / g-1 mvp, comparativ cu valoarea medie a conținutului de polifenoli în rădăcini (11,322 mg acid galic / g-1 mvp) și tulpini (8,5894 mg acid galic / g-1 mvp).

Aceiași legitate s-a observat și la genotipurile rezistente de floarea soarelui, privind media conținutului de polifenoli în organele acestei culturi: în frunze s-a înregistrat cea mai ridicată valoare care a constituit 39,394 mg acid galic / g-1 mvp, urmată de valoarea medie a conținutului de polifenoli în rădăcini (12,393 mg acid galic / g-1 mvp) și tulpini (11,417 mg acid galic / g-1 mvp). Analizând rezultatele obținute, chiar dacă se respectă aceiași legitate referitoare la conținutul de polifenoli în organe, trebuie de menționat că la genotipurile rezistente de floarea- soarelui conținutul de polifenoli este cu mult mai mare decât la genotipurile sensibile. Plante rezistente în mod natural la agenții patogeni pot avea un conținut fenolic în mod inerent mai mare care rezultă din activitate mai înaltă a enzimelor responsabile pentru sinteza polifenolilor care sunt absolut implicate rezistența plantelor la boli .

Fig. 1.25 Conținutul de polifenoli în diverse organe de floarea-soarelui

(mg acid galic / g-1 material proaspăt)

Tot odată, oxidarea polifenolilor prezenți în plantă până la radicalii liberi, care reacționează cu moleculele biologice, crează un mediu nefavorabil pentru dezvoltarea fitopatogenului lupoaia. Compușii fenolici în formă chinonică și în stare oxidată sunt eficace în controlul fitopatogenului, inclusiv inactivând enzimele produse de către acesta.

Rezultatele noastre sunt în concordanță cu studiile anterioare a altor cercetători, care au demonstrat că plantele rezistente manifestă un nivel mai înalt de polifenoli decât cele sensibile.

Din cele relatate anterior, însă putem afirma că prezența compușilor fenolici în planta-gazdă nu garantează pe deplin rezistența acesteia față de fitoparazitul dat, deoarece intervin și alți factori, cum ar fi: starea ontogenetică a plantei-gazdă și a patogenului, perioada de infecție, concentrația de metaboliți secundari și enzime oxidative cu rol defensiv, și alte mecanisme genetice și fiziologice, etc.

CONCLUZIE

Genotipurile rezistente de floarea-soarelui au înregistrat un conținut mai ridicat de polifenoli comparativ cu genotipurile sensibile.

Genotipul resitent FS-17 a indicat un conținut maxim de polifenoli în frunze (115,451 mg AG / g-1 de mvp) în prima oră de infecție cu O. cumana, urmat de genotipul Adagio (101,188 mg de AG / g-1 de mvp).

În frunzele genotipurilor sensibile s-a atestat cea mai înaltă valoare medie de 32,9378 mg acid galic / g-1 mvp, comparativ cu valoarea medie a conținutului de polifenoli în rădăcini (11,322 mg acid galic / g-1 mvp) și tulpini (8,5894 mg acid galic / g-1 mvp)

Diverse organe ale plantei-gazdă, s-a înregistrat un conținut diferit de polifenoli și, prin urmare, și sensibilitate diferită la acțiunea factorului stresogen cum este în cazul nostru O. cumana.

Plante rezistente în mod natural la agenții patogeni pot avea un conținut fenolic în mod inerent mai mare care rezultă din activitate mai înaltă a enzimelor responsabile pentru sinteza polifenolilor care sunt absolut implicate rezistența plantelor la boli.

Prezența compușilor fenolici în planta-gazdă nu garantează pe deplin rezistența acesteia față de fitoparazitul dat, deoarece intervin și alți factori, cum ar fi: starea ontogenetică a plantei-gazdă și a patogenului, perioada de infecție, concentrația de metaboliți secundari și enzime oxidative cu rol defensiv, și alte mecanisme genetice și fiziologice, etc

BIBLIOGRAFIE

Duca M., Glijin A., Popescu V. Identificarea gradului de rezistență la lupoaie (rasa E) în cadrul unor genotipuri de floarea-soarelui. În: Studia Universitatis. Seria Științe ale naturii. 2008, nr.2 (12), p. 5-10.

Duca M., Lupașcu V., Popescu V. Aspecte ale statutului oxido-reducător la diferite genotipuri de floarea-soarelui atacate de lupoaie. În: Studia Universitatis. Seria Științe ale naturii. 2007, nr.7, p. 68-73.

Duca M., Levițchi A., Popescu V., Popa E. Aspecte genetico-moleculare ale rezistenței florii-soarelui la Orobanche cumana Wallr. În: Buletinul Academiei de Științe a Moldovei. Științele vieții. 2009, Nr. 2 (308), p. 49-57.

Duca M., Glijin A., Lupașcu V., Rotarenco V. Screening-ul molecular al rezistenței florii-soarelui la lupoaie (Orobanche cumana Wallr.) rasa E. În: Buletinul Academiei de Științe a Moldovei. Științele vieții. 2009, Nr. 3 (309), p. 81-88.

Abcam, Test Catalog Superoxide-Dismutase-3-antibody, www.abcam.com, Ref Type: Internet Communication.

Duca M., Glijin A., Savca E., Rotaru T., Popescu V., Begu T., Antohi M. Variația parametrilor morfo-fiziologici la interacțiunea gazdă-parazit (Helianthus annuus L. – Orobanche cumana Wallr.). În: Buletinul Academiei de Științe a Moldovei. Științele vieții. 2007, nr. 1(301), p. 34-41.

Dušanić, N. Dinamika mineralnog azota u zemljištu i njegov uticaj na prinos, kvalitet zrna i iznošenje azota usevom suncokreta. Magistarska teza. Univerzitet u Novom Sadu. Poljoprivredni fakulte. – 1994.

Echevarría-Zomeño S., Pérez-de-Luque A., Jorrín J. et al. Pre-haustorial resistance to broomrape (Orobanche cumana) in sunflower (Helianthus annuus): cytochemical studies // J. Exp. Bot. – 2006. – V. 57. – P. 4189-4200.

Edreva A. A novel strategy for plant protection: induced resistance // J. Cell Mol. Biol. – 2004. – V. 3. – P. 61-69.

Edreva A. Induction of “pathogenesis – related” proteins in tobacco leaves by physiological (non-pathogenic) disorders // J. Exp. Bot. – 1990. – V. 41. – P. 701-703.

Edreva A. Stress proteins of plants – PR(b)-proteins // Sov. Plant Physiol. – 1991. – V. 38. – P. 579-588.

Edreva A., Blancard D., Delon R., et al. Biochemical changes in β- cryptogein-elicited tobacco: a possible basis of acquired resistance // Beitr. Tabakforsch. Internat. – 2002. – V. 20. – P. 53-59.

Eizenberg H. et al. Egyptean broomrape (Orobanche aegyptica) control in tomato with sulfonylurea herbicides – geern house studies // Weed technology. – 2004. – V. 18. – P. 490-496.

Eizenberg H., Plakhine D., Dor E. et al. Phytotoxic root extract from resistant sunflower (Helianthus annuus L. cv. Ambar) inhibits Orobanche cumana development // Proc. 7th Int. Parasitic Weed Symp. – 2001. – P. 190-192.

Epple P., Apel K. and Bohlmann H. An Arabidopsis thaliana thionin gene is inducible via a signal transduction pathway different from that for pathogenesis-related proteins // Plant Physiol. – 1995. – V. 109. – P. 813-820.

Escobar F.J., Rodriguez Ojeda M.I., Fernandez Martinez J.M. et al. Sunflower broomrape (.) in Castillaleon, a traditionally non-infested area in northern Spain // Helia. – 2009. – V. 32(51). – P. 57-64.

Espelie K.E., Franceschi V. R., Kolattukudy P.E. Immunocytochemical localization and time course of appearance of an anionic peroxidase associated with suberization in wound-healing potato tuber tissue // Plant Physiol. – 1986. – V. 81. – P. 487-492.

Felicitas G., Durner J., Gaupels F. Nitricoxide, antioxidants and prooxidant sin plant defense responses // Front. Plant Sci. – 2013. P. 1-15.

Felton G.W. et al. Inverse relationship between systemic resistance of plants to microorganisms and insect herbivory // Curr. Biol. – 1999. – V. 9. – P. 317-320.

Fernandez-Martinez J.M., Dominguez J., Perez-Vich B. and VELASCO L. Update on breeding for resistance to sunflower broomrape // Helia. – 2008. – V. 31(48). – P. 73-84.

Fidantsef A.L.; Stout M.J.; Thaler J.S. et al. Signal interactions in pathogen and insect attack: expression of lipoxygenase, proteinase inhibitor II, and pathogenesis-related protein P4 in tomato, Lycopersicon esculentum // Physiol. Mol. Plant Pathol. – 1999. – V. 54. – P. 97-114.

Flor H.H. Current status of the gene-for-gene concept // Annual Review of Phytopathology. – 1971. – V. 9. – P. 275-296.

Flors V., Ton J., Jakab G. et al. Abscisic acid and callose: team players in defence against pathogens? // J. Phytopathol. – 2005. – V. 153. – P. 377-383.

Fraser, R. Evidence for the occurrence of the “pathogenesis-related proteins” in leaves of healthy tobacco plants during flowering. // Physiol. Plant Pathol. – 1981 – V. 19. – P. 69-76.

Hera C., Gh. Sin, I. Toncea, 1989. Cultura florii-soarelui. Editura Ceres, București.

Petcu Gh., Elena Petcu, 2008. Ghid tehnologic pentru grâu, porumb, floarea-soarelui. Editura Domino.

Schaffer A. et al. Effect of broomrape (Orobanche spp.) infection on sugar content of carrot root // Hort Science. – 1991. – V. 26. – P. 892-893.

Schell D. and Parker J.E. Elicitor recognition and signal transduction in plant gene activation // Naturforsch. – 1990. – V. 450. – P. 569-575.

Schmelzer E. Cell polarization, a crucial process in fungal defence // Trends Plant Sci. – 2002. – P. 7411-415.

SIBGHA NOREEN, MUHAMMAD ASHRAF, MUMTAZ HUSSAIN, AMER JAMIL. Exogenous application of salicylic acid enhances antioxidative capacity in salt stressed sunflower (Helianthus annuus L.) plants. // Pak., J., Bot., 2009, vol. 41(1), p. 473-479.

Sharma Y.K. and Davis K.R. The effects of ozone on antioxidant responses in plants // Free Radic Biol Med. – 1997. – V. 23. – P. 480-488.

Sharma Y.K., Hinojos C.M. and Mehdy M.C. cDNA cloning, structure and expression of a novel pathogenesis-related protein in bean // Mol. Plant Microbe Interact. – 1992. – V. 5. – P. 89-95.

Shindrova P., Ivanov P. and Nikolova V. Effects of broomrape intensity of attack on some morphological and biochemichal indices of sunflower // Helia. – 1998. – V. 21. – P. 55-62.

Chittoor, J. M., J. E. Leach, and F. F. White. Induction of peroxidase during defense against Pathogens. – 1998 – P. 171-193. In S. K. Datta and S. Muthukrishnan (ed.), Molecular Biology: Pathogenesis-Related Proteins in Plants. CRS Press, New York, Ny.

Christensen A.B., Naesby Cho B.H., Gregersen M., et al. The molecular characterization of two barley proteins establishes the novel PR-17 family of pathogenesis-related proteins // Mol. Plant Pathol. – 2002. – V. 3. – P. 135–144.

Conklin P.L., Last R.L. Differential accumulation of antioxidant mRNAs in Arabidopsis thaliana exposed to ozone // Plant Physiol. – 1995. – V. 109. – P. 203-212.

Constabel, C.P., and Brisson, N. The defense-related STH-2 gene product of potato shows race-specific accumulation after inoculation with low concentrations of Phytophthora infestans zoospores. // Planta. – 1992 – V. 188. – P. 289–295.

Constabel, C.P., Yip, L., Patton, J.J., Christopher, M.E. Polyphenol oxidase from hybrid poplar. Cloning and expression in response to wounding and herbivory. // Plant Physiol. – 2000 – V. 124, P. 285–295.

Byoung K. L. et al. Induction of Phenylalanine Ammonia-Lyase Gene Expression by Paraquat and Stress-related Hormones in Rehmannia glutinosa // Molecules and Cells. – 2003. – V. 16(1). – P. 34-39.

Carson, M.L. Epidemiology and yield losses associated with Alternaria blight of sunflower. Phytopath. – 1985 – V. 5. – P. 1151-1156.

Castillejo M.A., Amiour N., Dumas-Gaudot E., et al. A proteomic approach to studying plant response to crenate broomrape (Orobanche crenata) in pea (Pisum sativum) // Phytochemistry. – 2004. V. 65. – P. 1817-1828.

Ceron-Garcia A., Vargas-Arispuro I., Aispuro-Hernandez E. Oligoglucan elicitor effects during plant oxidative stress // Cell metabolism – Cell Homeostasis and Stress Response. – 2012. – P. 1-12.

Studiul activității polifenolilor în patosistemul Helianthus annuus L./ Orobanche cumana Wallr

Licah David

Conducător științific:Budeanu Oleg

Universitatea Academiei de Științe a Moldovei

CONFERINȚA ȘTIINȚIFICĂ INTERNAȚIONALĂ A STUDENȚILOR ȘI MASTERANZILOR „VIITORUL NE APARȚINE", EDIȚIA A V-A

Floarea-soarelui reprezintă una din principalele plante oleaginoase cultivate în Republica Moldova, având o importanță majoră la nivel atât național, cât și mondial. Această cultură are un spectru larg de utilizare, rezolvând problema aprovizionării cu ulei vegetal și aducând o mare contribuție în obținerea produselor alimentare vitaminizate, a substanțelor fosfo-organice și minerale. Însă, recolta culturilor agricole în agrocenozelor din Republica Moldova, inlusiv cea a florii-soarelui, suferă pierderi considerabile din cauza acțiunii nefaste a unor factori de natură abiotici și biotici.

Lupoaia parazitează cultura florii-soarelui reducând drastic producția de semințe și ulei pagubele produse find deosebite, în anumite situații pierderea de producție ajungând la 100% în funcție de virulența populațiilor și raselor ziologice ale parazitului Orobanche cumana din teritoriul cultivat cu oarea-soarelui.Compuși fenolici sunt metaboliți secundari ai plantelor, care constituie unele dintre cele mai frecvente și răspândite grupe de substanțe din plante. , Termenii fenoli și polifenoli se referă la toți metaboliții naturali secundari care rezultă biogenetic de la căile metabolice shikimat-fenilpropanoid-flavonoide, producătoare de fenoli și polifenoli monomerici și polimerici. Fenolul în sine este un produs natural, dar cei mai mulți fenoli au două sau mai multe grupe hidroxil.

Rezultatele Prezența compușilor fenolici în celulă nu este un fenomen neobișnuit pentru multe specii de plante, însă precipitarea acestora în citoplasmă și în vacuolă reprezintă un indiciu cert al dereglării cailor metabolice celulare ca urmare a stresului indus de diverse substanțe, printre care metalele grele. Prezența depozitelor fenolice în apropierea membranelor plasmatice și a dublelor membrane ce înconjoară organite cum sunt cloroplastele și mitocondriile sunt în concordanță cu compartimentarea subcelulară de biosinteză a acestora.Reacția generală de producere a polifenolilor ca urmare a expunerii la stres permite susținerea ipotezei că acest indice reprezintă un biomarker structural principal, care poate fi utilizat în evidențierea influenței agenților patogeni asupra plantelor superioare, atât lemnoase cât și ierboase.

În concluzie putem remarca, că în rezultatul infectării plantei de către patogenul biotrof se induc un șir de reacții de apărare, cu implicarea nemijlocită a enzimelor antioxidante, polifenolilor, iar cunoașterea factorilor biochimici de rezistență la lupoaie precum și a mecanismelor de protecție ar facilita activitatea amelioratorilor în obținerea formelor mai rezistente la Orobanche cumana Wallr. Plante rezistente în mod natural la agenții patogeni pot avea un conținut fenolic în mod inerent mai mare care rezultă din activitate mai înaltă a enzimelor responsabile pentru sinteza polifenolilor care sunt absolut implicate rezistența plantelor la boli.