COBISS koda 1.01 Agrovoc descriptors: brassica oleracea capitata, genotypes, hybrids, varieties, cabbages, leaves, waxes, chemical composition, proximate composition, colour, chemicophysical properties, polyphenols, pest resistance, crop losses,damage, oxidation, phyllotreta, thrips tabaci, pentatomidae Agris category code: h10, f60 Kateri biofizikalni in biokemični dejavniki lahko pripomorejo k večji odpornosti zelja (Brassica oleraceae L. var. capitata) na napad gospodarsko najpomembnejših škodljivcev Dragan ŽNIDARČIČ1, Damir MARKOVIČ2, Rajko VIDRIH3, Tanja BOHINC4, Stanislav TRDAN5 Delo je prispelo: 14. marca 2011; sprejeto 18. maja 2011. Received: March 14, 2011; accepted May 18, 2011. IZVLEČEK Raziskava o vplivu nekaterih biofizikalnih (vsebnost epikutikulamega voska) in biokemičnih (obarvanost listov, skupni polifenoli in antioksidacijski potencial) dejavnikov na odpornost zelja (Brassica oleracea L. var. capitata) proti poškodbam, ki jih povzročajo kapusovi bolhači (Phyllotreta spp.), kapusove stenice (Eurydema spp.) in tobakov resar (Thrips tabaci), je potekala v letu 2010 na Laboratorijskem polju Biotehniške fakultete v Ljubljani. V poljski poskus je bilo vključenih 20 genotipov zelja in sicer 9 zgodnjih, 5 srednje zgodnjih in 6 srednje poznih genotipov (glede na dolžino rastne dobe), 3 rdeči in 17 belih genotipov (glede na barvo listov) ter 14 hibridov in 6 sort (glede na poreklo). Statistična analiza je pokazala, da biofizikalna in biokemična sestava listov zelja najbolj vpliva na odpornost te vrtnine na napad kapusovih bolhačev. Ti namreč kažejo šibko preferenco do zgodnjega in rdečega zelja ter do hibridov, ki imajo visoko vsebnost epikutikularnega voska (r2 = -0,6137, r2 = -0,7603 in r2 = -0,6812). Prav tako smo pri kapusovih bolhačih ugotovili močno negativno korelacijo med antioksidacijskim potencialom in obsegom poškodb pri srednje poznem zelju (r2 = -0,7185), pri rdečem zelju (r2 = -0,7811) in pri sortah zelja (r2 = -0,7802). Ključne besede: kapusovi bolhači, kapusove stenice, tobakov resar, poškodbe, epikutikularni vosek, barva, polifenoli, antioksidacijski potencial, zelje ABSTRACT WHICH BIOPHYSICAL AND BIOCHEMICAL FACTORS MAY CONTRIBUTE TO HIGHER RESISTANCE OF CABBAGE (Brassica oleraceae L. var. capitata) TO ATTACK OF THE MOST IMPORTANT PESTS Research on the impact of certain biophysical (epicuticular wax content) and biochemical (colour, total polyphenols and antioxidative potential) factors on the resistance of cabbage (Brassica oleracea L. var. capitata) against damage caused by flea beetles (Phyllotreta spp.), cabbage stink bugs (Eurydema spp.) and onion thrips (Thrips tabaci) was carried out in 2010 at the Experimental field of the Biotechnical Faculty. In a field trial the following 20 cabbage genotypes were included: 9 early, 5 mid-early, 6 mid-late (regarding the longevity of growing period), 3 red, 17 white (regarding the colour), 14 hybrids and 6 varieties (regarding genetic origin). Statistical analysis showed that the biophysical and biochemical composition of cabbage leaves has the greatest impact on resistance of this vegetable to flea beetles attack. Flea beetles showed only weak preference to early and red cabbage, and to the hybrids, which have a high epicuticular wax content (r2 = -0.6137, r2 = -0.7603, and r2 = -0.6812). It has also been found a strong negative relationship between the antioxidative potential and extent of damage in the mid-late cabbage (r2 = -0.7185), red cabbage (r2 = -0.7811) and cabbage varieties (r2 = -0.7802). Key words: flea beetles, cabbage stink bugs, onion thrips, damage, epicuticular wax, colour, polyphenols, antioxidative potential, cabbage 1 dr., Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani, SI-1111 Ljubljana, Jamnikarjeva ulica 101, e-pošta: dragan.znidarcic@bf.uni-lj.si 2 univ. dipl. inž., Petkova ulica 21, 1000 Ljubljana 3 dr., isti naslov kot 1 4 univ.dipl. inž., Zgornja Lipnica 9a, 4246 Kamna Gorica 5 dr., isti naslov kot ', e-pošta: stanislav.trdan@bf.uni-lj.si 1 UVOD V integriranem načinu pridelave vrtnin je na voljo le omejeno število sredstev za zatiranje škodljivih žuželk. Zato je po mnenju Ciepiela in sod. (1999) izbira ustreznih kultivarjev pomemben dejavnik v boju proti fitofagnim škodljivcem. Odporni kultivarji so združljivi s kemičnim, integriranim in zvečine tudi z biotičnim varstvom rastlin. Trije osnovni mehanizmi odpornosti, ki jih je opisal in pozneje dopolnil Painter (1941), so: antiksenoza, antibioza in toleranca (Smith, 1989). Antiksenoza je oblika odpornosti, pri kateri rastlina zaradi svojih morfoloških, fizikalnih, strukturnih ali biokemičnih lastnosti odvrača določeno vrsto žuželk. Laski npr. vplivajo na obnašanje žuželk na listnem površju, na njihovo premikanje in prehranjevanje (Goertzen in Small, 1993). K antiksenotični odpornosti pripomorejo tudi voščene prevleke na kutikuli, ki sicer varujejo rastline pred izsušitvijo (Bodnaryk, 1992). Med biokemičnimi lastnostmi rastlin sodijo med najvplivnejše sladkorji, aminokisline, fosfolipidi, glikozidi, alkaloidi, terpeni in hitro hlapljiva eterična olja, ki jih izločajo nekatere rastline (Schoonhoven, 1982). Antibioza je opisana kot mehanizem napadene rastline, ki negativno vpliva na metabolične procese fitofagnih žuželk (Kogan, 1994). Ta oblika odpornosti povzroča visoko smrtnost ličink in komaj razvitih žuželk, slabšo razvitost žuželk in zmanjšano plodnost, njihove morfološke nepravilnosti in nenormalno vedenje. Vzroki antibioze so lahko biofizikalni ali biokemični, lahko pa so tudi posledica prehranjenosti rastline (Panda in Kush, 1995). Toleranca je zmožnost rastline, da gosti škodljivca in da prikrije poškodbe, ki jih je ta povzročil, oziroma da njegova navzočnost ne vpliva na videz ali na pridelek rastline. Prag tolerance je običajno genetsko določen, napadena rastlina pa se brani tako, da odvrže ali nadomesti napadeno tkivo (Stowe, 1998). Pri tem niso vsi mehanizmi odpornosti jasno ločeni med seboj, ampak se prepletajo. Tako na primer biofizikalnih in biokemičnih obrambnih mehanizmov, kot je prehranjenost rastline, ne moremo vedno pripisati le antiksenozi, ampak jih lahko povežemo tudi z antibiozo (Huang in sod., 2003). Prav tako včasih težko ločimo med antiksenozo in antibiozo, zato ker je v posameznih primerih težko določiti vpliv nekaterih kemičnih elementov in toksinov na odpornost. Temeljne in aplikativne raziskave o naravni odpornosti zelja na napad različnih škodljivcev v Sloveniji potekajo že slabo desetletje. Pričujoči prispevek je nadaljevanje raziskav o vplivu različnih biofizikalnih in biokemičnih sestavin zelja na odpornost posameznih kultivarjev na kapusove bolhače (Phyllotreta spp.), kapusove stenice (Eurydema spp.) in tobakovega resarja (Thrips tabaci Lindeman). 2 MATERIAL IN METODE Poljski poskus je bil postavljen na Laboratorijskem polju Biotehniške fakultete. Sadike zelja, ki so bile vzgojene v rastlinjaku so bile ročno presajene na prosto v zadnji dekadi aprila 2010. Razdalja med sadikami je znašala 30 x 40 cm. Posamezna parcela je bila dolga 8,2 m. Poskus je bil zastavljen v štirih ponovitvah z 20 genotipi zelja iz treh skupin (zgodnji [Z], srednje zgodnji [SZ] in srednje pozni [SP]), ki so bile oblikovane glede na dolžino rastne dobe zelja (Z - od 55 do 70 dni, SZ - od 80 do 90 dni in SP - od 110 do 140 dni). Med temi genotipi je bilo 14 hibridov ('R1-Cross F1', 'Hinova F1' [oba SP], 'Pandion F1', 'Sunta F1', 'Delphi F1', 'Tucana F1', 'Ixxion F1', 'Autumn queen F1', 'Destiny F1', 'Green rich F1' [vsi Z], 'Red dinasty F1', 'Cheers F1', 'Fieldforce F1', 'Vestri F1' [vsi SZ]) in 6 sort ('Futoško' [SZ], 'Kranjsko okroglo', 'Ljubljansko', 'Holandsko rdeče', 'Varaždinsko' [vsi SP], 'Erfurtsko rdeče' [Z]). Zelja med rastno dobo nismo škropili z insekticidi, medtem ko so bili preostali agrotehnični ukrepi izvedeni v skladu s standardno komercialno prakso, značilno za pridelavo te vrtnine. Biofizikalne in biokemične analize listov so bile opravljene na Katedri za tehnologije, prehrano in vino, Oddelka za živilstvo. Epikutikularni voski so bili ekstrahirani po metodi Bodnaryka (1992), modificirani pa po Trdan in sod. (2008a). Antioksidacijski potencial smo določili z metodo DPPH (2,2 difenil-1pikril-hidrazil). Radikal DPPH absorbira svetlobo pri 517 nm. V reakciji z antioksidantom (redukcija) DPPH razpade, zaradi česar se zmanjša absorbcija, zmanjševanje absorbance pa je proporcionalno s koncentracijo antioksidantov v vzorcu (Vidrih in Kač, 2000). Za določitev koncentracije skupnih fenolnih snovi smo dodali Folin-Ciocalteujev reagent, ki v alkalni raztopini reducira fenolne snovi. Masno koncentracijo skupnih fenolnih snovi smo izračunali iz umeritvene krivulje, ki smo jo predhodno pripravili iz standardne referenčne raztopine različnih koncentracij galne kisline (Molyneux, 2004). Za merjenje barve listov smo uporabili kromometer Minolta CR-200b, povezan z DATA DP 100. Sistem temelji na CIE (Commission Internationale l'Eclairage) L* a* b* načinu določanja barve. Poškodbe, ki so jih povzročili škodljivci na listih zelja smo ocenili ob tehnološki zrelosti zelja, in sicer s 6-stopenjsko lestvico (Stoner in Shelton, 1988) za stenice in resarja ter s 5-stopenjsko lestvico za bolhače (OEPP/EPPO, 2002). Rezultate povprečnih indeksov poškodb in biofizikalnih ter biokemičnih analiz smo statistično obdelali ob pomoči računalniških programov MS Excel 2000 in Statgraphics Plus 4.0. 1 Statistično značilno različnost (podobnost) med povprečji smo ugotavljali po metodi analize variance (ANOVA) z Newman-Keulsovim preizkusom mnogoterih primerjav. Upoštevali smo 5-odstotno tveganje (P<0,05). Korelacije med indeksi poškodb in vrednostmi posameznih sestavin listov smo izračunali z linearno regresijsko analizo. Pred izračunom Pearsonovega koeficienta korelacij smo genotipe zelja razvrstili v skupine po metodi, ki so jo opisali Trdan in sod. (2008b). 3 REZULTATI IN DISKUSIJA Ocena poškodb Statistična analiza je pokazala, da genotip zelja signifikantno vpliva (P<0,0001) na obseg poškodb, ki jih povzročajo proučevani škodljivci. Kot najmanj občutljiva za napad bolhačev se je pokazala sorta 'Holandsko pozno rdeče' (indeks 2,5), medtem ko je najmanjši odpor do tega škodljivca pokazala sorta 'Varaždinsko' (indeks 4,0). Po drugi strani pa se je sorta 'Varaždinsko' izkazala kot najbolj odporna na sesanje kapusovih stenic (indeks 2,1). Napad stenic je najbolj prizadel hibrid 'R1-Cross F1' (indeks 3,7), sicer pa je bil povprečni indeks poškodb med genotipi zelja manjši zaradi poškodb, ki jih povzročajo stenice v primerjavi z bolhači. Tobakovi resarji na listih zelja niso povzročili pomembnejših poškodb, saj gospodarski prag škodljivosti (povprečni indeks poškodb = 2 ali do odstotek poškodovane listne površine) ni bil dosežen pri nobenem genotipu. Signifikantno največji indeks poškodb zaradi hranjenja resarjev sta sicer imela hibrida 'Sunta F1' (indeks 1,33) in 'Cheers F1' (indeks 1,35). 4,50 i 4,00 - H 3,50 cn ■O 3,00 --a o -i 2,50 a. > o Ph 2,00 - 1,50 - 1,00 - 0,50 - 0,00 ef T bcd abcd abcd bcd ^ JLl ab abc i cde cde J^ bcd bcd i i def bcd T ef ab abc XN Xs Xs Xs XN Xs Xs Xs Xs XN Xs VM? Xs vN 2*P Xs & cN° 24? /Wy sy ¿///s/J"/ v- S 1,50 - > O Ph 1,00 -0,50 -0,00 cde cde cde i JL, T bcd JL, cdef JL cdefg JJ cdefg , cdef , T cde cde T JL, XV XX XX xX XX r^Cp xX XX XX XX vX ¿P Xs Genotip Slika 2: Povprečni indeks poškodb, ki so jih povzročile kapusove stenice (Eurydema spp.) na dvajsetih genotipih zelja Figure 2: Mean index of damage caused by cabbage stink bugs (Eurydema spp.) on 20 genotypes of cabbage 1,60 -| ft 0,40 Xs \ Xs Xs i? Xs Xs Xs XN xN vvtP Xs xN M? Xs S& HP s * y tf xv & X ^ J*