BÜKK (FAGUS SYLVATICA L.) EXTRAKTANYAGOK KÉPZŐDÉSE, AKKUMULÁCIÓJA ÉS MEGOSZLÁSA

Átírás

1 NYUGAT-MAGYARORSZÁGI EGYETEM ERDŐMÉRNÖKI KAR ROTH GYULA ERDÉSZETI- ÉS VADGAZDÁLKODÁSI TUDOMÁNYOK DOKTORI ISKOLA Az erőgzálkoás iológii lpji (E2) progrm Visiné Rjzi Eszter BÜKK (FAGUS SYLVATICA L.) EXTRAKTANYAGOK KÉPZŐDÉSE, AKKUMULÁCIÓJA ÉS MEGOSZLÁSA Témvezető Dr. Alert Levente egyetemi tnár Sopron 28

2 Bükk (Fgus sylvti L.) extrktnygok képzőése, kkumuláiój és megoszlás Értekezés oktori (Ph.D.) fokozt elnyerése érekéen Készült Nyugt-mgyrországi Egyetem Erőmérnöki Kr, Roth Gyul Erészeti- és Vgzálkoási Tuományok Doktori Iskol, Az erőgzálkoás iológii lpji (E2) progrmjánk keretéen Írt: Visiné Rjzi Eszter Témvezető: Dr. Alert Levente Elfogásr jvslom (igen / nem) (láírás) A jelölt oktori szigorlton... % -ot ért el, Sopron, Szigorlti Bizottság elnöke Az értekezést írálóként elfogásr jvslom (igen /nem) Első íráló (Dr ) igen /nem (láírás) Másoik íráló (Dr ) igen /nem (láírás) (Esetleg hrmik íráló (Dr ) igen /nem A jelölt z értekezés nyilvános vitáján...% - ot ért el (láírás) Sopron, Bírálóizottság elnöke A oktori (PhD) oklevél minősítése... Az EDT elnöke

3 Trtlomjegyzék A KUTATÁSI TÉMA JELENTŐSÉGE...1 SZAKIRODALMI RÉSZ A BÜKK (FAGUS SYLVATICA L.) Áltlános jellemzés Az álgesztes ükk AZ ERDEI FÁK JÁRULÉKOS ANYAGAI Kronsvk Sz-, kötött- és összsv-trtlom A f fiziológii állpotánk htás svsságr A szíjás és geszt svtrtlm Az álgesztes ükk ph-j, svtrtlm és pufferkpitás A svsság htás fnyg ipri felhsználásár Kiolhtó szénhirátok Szénhirátok levélen A keményítő és szhróz szintézise és omlás Ontogenetikus és környezeti változások htás levelek szénhirát nygseréjére Szénhirátok fás szöveteken A nem-szerkezeti szénhirátok megoszlás és tuljonsági A szénhirátok sugár irányú eloszlás és metolizmus A szénhirát rktárk szezonális változási A szénhirátok szerepe másolgos iffereniálóásn Aiotikus tényezők htás ftörzsek szénhirát rktárir A kiolhtó szénhirátok z álgesztes ükken A kiolhtó szénhirátok szerepe geszteseés folymtán Polifenolok A polifenolok ioszintézise A polifenolok megoszlás és kkumuláiój z erei fákn Polifenolok z álgesztes ükken...31 KUTATÁSI CÉLOK...34 KÍSÉRLETI RÉSZ MINTA, ANYAG ÉS MÓDSZER Vizsgált törzsek és mintkorongok A mintvétel szempontji A fkorongok felolgozás, mintvételi helyek korongn Mintelőkészítés Extrkió, nyg, eszköz és vizsgálti mószer A ph, sz-, kötött- és összsv-trtlom meghtározás Kiolhtó szénhirátok Az összukor-trtlom meghtározás A kiolhtó szénhirátok minőségi és mennyiségi vizsgált Polifenolok A totálfenol-trtlom mérése A (+)-ktehin meghtározás...42 KÍSÉRLETI EREDMÉNYEK ÉRTÉKELÉSE KÉMIAI KOMPONENSEK ÉS PARAMÉTEREK A BÜKK FAANYAGÁBAN A ph, sz-, kötött- és összsv-trtlom A svsság változás vegetáiós iőszk ltt Korreláió ph-érték és svtrtlom között A kiolhtó szénhirátok mennyiségének vizsgált Az extrkiós mószerek összehsonlítás A kiolhtó összukor-trtlom sugár irányú megoszlás

4 4.2.3 A kiolhtó összukor-trtlom mgsság szerinti megoszlás A kiolhtó szénhirátok minőségi és mennyiségi vizsgált A mono- és oligoszhriok sugár irányú megoszlás A mono- és oligoszhriok mennyiségének megoszlás vegetáiós iőszkn A mono- és oligoszhriok mennyiségének megoszlás vegetáiós iőszkn álgesztes ükken A mono- és oligoszhriok mgsság szerinti megoszlás A polifenolok megoszlás A totálfenol és (+)-ktehin sugár irányú megoszlás...69 ÖSSZEFOGLALÁS AZ ELVÉGZETT KÍSÉRLETES MUNKA ÖSSZEGZÉSE TÉZISEK...73 KÖSZÖNETNYILVÁNÍTÁS...74 IRODALOMJEGYZÉK...75 MELLÉKLETEK

5 A KUTATÁSI TÉMA JELENTŐSÉGE A ükk (Fgus sylvti L.) hzánkn őshonos értékes kemény lomos ffj. Mgyrország erőterületéől 6,1 %-kl részeseik, z összes hzi erők értékének 2 %-át ükkösök ják. A legfejlette ökoszisztémákn tenyészik, kiegyensúlyozott, tlntikus, humi klímájú termőhelyeket kevel. Bükkösök hzánkn Gösejen, Bkonyn, Pilisen, Börzsönyen, Mátrán és Bükken tlálhtók. Az állomány jelentős százlékán színes geszt (álgeszt) képzőik, mi ngymértéken sökkenti ükk fnyg kereskeelmi értékét. A jelenség évről-évre terje, z álgesztes fegyeek rány folymtosn nő ükkösöken. Az álgeszteseés kuttás kiemelt tém z EU-n. Mgyr kuttók korán nem vizsgálták mgyrországi ükk járulékos nygit, fszövetek kémii prmétereket. A járulékos nygok közül elsősorn kiolhtó szénhirátok megoszlásánk és kkumuláiójánk feltérképezésére, vizsgáltár öszpontosítottm. A nem szerkezet- lkotó szénhirátok min primer, min szekuner nygsere fontos képviselői, összekpsolják e két metolizmust. Fontos feltokt látnk el növények nygsere folymtin, pl. polifenolok szintéziséen szénforrásoknk, prekurzoroknk tekinthetők. Vizsgáltm kiolhtó szénhirátok megoszlását egészséges és álgesztes ükk törzseken sugár irányn, különöző mgssági szinteken, z évszkok függvényéen. Összehsonlítottm z egészséges ükk, z ká és kosánytln tölgy kötött-, szés összsv-trtlmánk megoszlását. Vizsgáltm polifenolok megoszlását egészséges és álgesztes ükk törzseken sugár irányn kéregtől élig

6 SZAKIRODALMI RÉSZ 1. A BÜKK (FAGUS SYLVATICA L.) 1.1 Áltlános jellemzés A ükk (1. ár) hzánkn őshonos értékes kemény lomos ffj. Mgyrország erőterületéől 6,1 %-kl részeseik, élőfkészlete mgyr erők élőfkészletének közel 11,8 %- (ÁLLAMI ERDÉSZETI SZOLGÁLAT, 22). Az összes hzi erők értékének 2 %-át ükkösök ják (BONDOR, 1986). A legfejlette ökoszisztémákn tenyészik, kiegyensúlyozott, tlntikus, humi klímájú termőhelyeken tlálhtó, számár kevésé kevező helyeken jvítj mikro- és mezoklímát. A jelenlétével kilkult erei társulások állt- és növényfjokn gzgok, szilárk és ellenállók. A ükk értékes és szép küllemű fnygát széles kören hsznosítják, így fpion nemes tölgyek és fenyők válsztékához hsonló árevételt iztosít. 1. ár A ükk (Fgus sylvti L.). Hzáj és elterjeése. A ükk hzáj Európ. A legsze ükkösök Kárpátokn és z Alpokn tlálhtók, e él ükk Blkán hegységen, Dinárokn, Pireneusokn, és másutt is. Hzánkn ükk főleg Gösejen, Bkonyn, Pilisen, Börzsönyen, Mátrán és Bükken tlálhtó (2. ár)

7 2. ár A ükk (Fgus sylvti L.) hzi elterjeése (BARTHA és MÁTYÁS, 1995). Termőhelyi igénye. Hegyviéki ffj, mely szélsőséges hőmérsékleti viszonyokt nem keveli. Különösen érzékeny kései fgyokr, vihros szelekre és hosszntrtó szárz melegre. Fitl korán ngyon árnyéktűrő, még lées korn is elviseli mérsékelt árnylást. Felszítás után rohmos növekeésnek inul. Gzg lomhullásávl jvítj, és minig jó táperően trtj zt. A tlj tápnygtrtlmávl szemen meglehetősen igényes. Tápnygn gzg, közepesen kötött, üe tljt kíván. A legsze állományok z gygemosóásos rn erőtljokon, lejtőhorlékon vgy pszeuogléjes tljokon tlálhtók. Szép állományink vnnk mészlpkőzet felett is, h gyökerek sziklák repeésein keresztül üe televényig htolnk. A sekély, szárz, neves, árásos tljokt, lz homokot és kötött gygtljt nem keveli. Elsősorn hűvöse, nevese észki ollkon, párás hjltokn jelenik meg. Alkj. Sz állásn ngyméretű, tereélyes koronát növeszt, zárt állásn koronáj feltolóik, törzse egyenes szép, hengeres, e gykrn villás elágzású. A villásoás leggykori törzselágzási hiáj ükknek. Elsőrenű f. A koron. Alkj zárt állásn forított, súsán álló kúp, melynek felső része iős korn egyre inká félgöm lkúvá válik. Gyökere. Erőteljesen szerteágzó, viszonylg sekély ágs. Emitt vihros szelek gykrn okoznk jelentős károkt, különösen hirtelen és erősen megontott ükkösöken. Kérge. Hmuszürke, minvégig sim és vékony. Rügyei. Hosszúk, elállók, sok pikkelyesek, világosrnák, orsó lkúk, hegyesek, váltkozó állásúk, fénylők és supszok. Termőrügyei vstgok, uzztk. Hjtási. Fitlon finomn pelyhesek, késő kopszok, fénylők, rnák. Gykrn lesüngőek. Levelei. Bőrneműek, tojások, 6-1 m hosszúk, ép élűek vgy kissé hullámos szélűek, fitlon finomn pelyhesek. Az iőse levelek felül kopszok, sk levelek fonákj mr molyhos gerinek mentén és z érzugokn. Néh levelek széle is minvégig pillás. Az ollsó levélerek párhuzmosk, számuk ollnként 6-8. A levél felülete fénylő sötétzöl, hátlpj világos zöl. Néh z ősszel elszárt lomozt áttelel fán, és sk tvsszl hull le. Virági. Egyivrúk, egylkik. A nővirágok hjtás felső leveleinek hónljáól erenek, rövi, felálló, zöles, erősen szőrös fejeskét képeznek, közülük nyúlnk ki íorpiros iék. A hímvirágok hjtások lsó leveleinek hónljáól növő, 5-6 m hosszú kosányon lógó sárg fejeskék. A zöl lomok megjelenésével egy iően, május elején virágznk. Termése. Tüskés kupsú mkk (3. ár). Hjtott tüskékkel orított tojás lkú, érésig zárt kups rn színű, enne 2-3 három élű, sim héjú, rn mkk tlálhtó. A mkk - 5 -

8 októeren érik és hullik, 6-7 éves korától terem. Termést sk 8-1 évenként hoz. Bő termést még ennél is ritkán. Természetes felújítás hosszú iőt igényel. 3. ár A ükk termése tüskés kupsú mkk. Növekeése. Az ősszel elvetett mg tvsszl két ngy, kövér, vese lkú sziklevéllel kel. A sziklevelek felül élénk vgy sötétzölek, lul fehéresek, szélük kissé hullámos. Már z első lomlevél is őrnemű, e fogzott. Természetes úton kitűnően újul. A fitl semeték zonn z iőse fák árnyékán 1-15 évig ngyon lssn nőnek, felszítv zonn erőteljes növekeésnek inulnk. 8-1 éves korán ükknek min hosszúsági, min vstgsági növekeése sökken, e jó termőhelyen een korn is eléri 1-12 m 3 /h-os évi növeéket. Meghlhtj 3 m-es mgsságot és 8-1 m-es mellmgssági átmérőt. Áltlán 8-1 évig trtjuk fenn. Fáj. A ükk szórt liksú, színfávl renelkező szíjásos f. Az évgyűrűhtárok jól látsznk, élsugrk szélesek és ngyszámúk, melyek sugármetszeten piross rn síkokt képeznek, húrmetszeten jellegzetes orsó lkúk. A f színe sárgás, piross-fehér. A kitermelt f rövi iő ltt efülle, és álgesztessé válik. Fáj nem elég ellenálló, élől kiinulv gyorsn romlik. Sérüléseit nehezen heveri ki, mert srjzóképessége is gyenge. Felhsználás sokollú. Kiváló hámozási rönk, sztlos áruk, mezőgzsági és háztrtási eszközök készülnek előle, jó útorf, kiváló ognárf és tűzif. Károsítój. Sim kérgén hirtelen felszításr héjszás lép fel. A megritkított állományokn gykori szélöntés. Jelentős kárt okoz ükkglly tetű és ükk pjzstetű. A tetűk szúrás nyomán kéreg megpuhul, meguzz, mj téli hiegen felrepe és fgyuorok keletkeznek rjt. Életkor. A ükk közepesen hosszú életkort elérő ffjok közé trtozik. A tölgy és szelígesztenye túléli. Átlgosn 3-4 évet él, termőhelytől és károsítóktól függően. Változti. Legelterjete vérükk, mely különösen prkokn, ligeteken ngyon muttós. 1.2 Az álgesztes ükk Az egészséges ükk egész vágási felülete egyöntetűen világos színű (4. ár). Az állomány jelentős százlékánk fnygán zonn ettől eltérően színes geszt képzőik, mit "álgeszt"-nek neveznek (5. ár). A színes/álgeszteseés z élő ükk legfontos szerkezeti és szín nomáliáj, mely fállomány értékét jelentősen (ftermési osztályonként %- kl) sökkenti, és ezzel jelentősen efolyásolj ükktermesztés gzságosságát. A színes geszt képzőési folymtán mélyrehtó morfológii, fntómii változások következnek e. Ezek jelentősen efolyásolják színes gesztű fnyg tuljonságit, mely így egyes tuljonságin eltér z egészségestől. Nevességtrtlm 6 % lá sökken és eloszlás - 6 -

9 megváltozik törzs elsejéen, erősen repeezik, erősen vetemeik, lssn szár, véőnygokkl nehezeen telíthető, rgszthtóság rossz. Jellemző rá z évgyűrű menti elválás, vgy kártyásoás. A térfogti sűrűség, ruglmsság, vlmint hjlító- és nyomószilárság tekintetéen nem mutt rossz tehnológii tuljonságokt, mint világos gesztű, ennek ellenére igényese termékek előállításár útoriprn nem lklmzzák és kereskeelemen sk lsony áron értékesíthető. 4. ár A ükk vágási felülete. 5. ár Az álgesztes ükk vágási felülete. A ükk színes geszt képzését fiziológiás és ptológiás okokr vezetik vissz. Feltételezik, hogy szerepet játsznk genetiki prméterek, iotikus és iotikus tényezők áltl kiváltott stresszhtások (gomák, ktériumok, vírusok, szárzság, fgy, koron-, törzs-, kéreg- vgy gyökérsérülés), kevezőtlen termőhelyi ottságok és esetleg más, máig fel nem erített tényezők is. Összefüggése hozzák színes geszteseés megjelenését és mértékét f korávl és átmérőjével, mgs CO 2 és lsony O 2 nyomássl, és kpilláris víz ph-jánk megváltozásávl. Vlószínűsíthető, hogy z áltlános fiziológii leromlás állpotán, környezeti stressz váltj ki zokt onyolult morfológii, kémii és iokémii folymtokt, melyek összessége ükk színes geszteseéséhez vezet. Egy, Nyugt-mgyrországi Egyetem, Erőmérnöki Kr Kémii Tnszékének és z Erőművelés Tnszéknek z okttóiól lkult kuttósoport másfél évtizee tnulmányozz geszteseés és z álgeszteseés során lejátszóó kémii és iokémii folymtokt, hogy felerítse zok molekuláris horozóit. Elsősorn résztvevő fenoloiok, kronsvk és enzimek vizsgáltán értek el jelentős ereményeket (ALBERT et l., 1998,1999, 23; HOFMANN et l., 23). 2. AZ ERDEI FÁK JÁRULÉKOS ANYAGAI A járulékos (extrkt) nygok áltlán f össztömegének mx. 5%-át ják. Jellemző rájuk, hogy szerves, vgy szervetlen olószerekkel kiolhtók (extrhálhtók). A szerves olószerekkel kiolhtó nygok tö kémii nygsoporthoz trtoznk. Lehetnek egyszerű fenolok és polifenolok (egyszerű fenolok, lignánok, flvonoiok, konenzált tnninok, hirolizálhtó tnninok, stilének, kinonok, tropolonok), terpének, gynták, ukrok, iklitek, zsírok, viszok és lkloiok. Az extrkt nygok minősége és izonyos mértékig mennyisége is jelentős mértéken függ f slájától, nemzetségétől, fjától és még fjtájától is. Ez z lpj fák kémii lpon vló renszerezésének, kemotxonómiánk. A járulékos nygok egy törzsön elül is jelentős mennyiségi és minőségi különségeket mutthtnk. Megjelenésük f szöveti részeien igen különöző, htásuk is más f tuljonságir, mint szerkezetlkotó fkomponenseké

10 Elsősorn olyn sjátságok kilkításán vesznek részt, mint szín, szg, trtósság és így efolyásolják f rgszthtóságát, felületkezelhetőségét, szárítását és kémii felolgozhtóságát. Szerepet játsznk f élettni folymtin. Fontosk f ktív és psszív véekezési mehnizmusin is. 2.1 Kronsvk Az élő ftesten előforuló svs krkterű járulékos nygok ngyon sokfélék és változtos élettni funkiókkl renelkeznek (KRILOV és LASANDER, 1988). A fnyg svsság elsőleges szereppel ír szöveti közeg reoxi tuljonságink kilkításán, vlmint ph-érték meghtározásán keresztül efolyásolj z enzim folymtokt. A iotikus károsítókkl szemeni véelem egyik lpvető eszközét is különöző, kroxil soportot (is) trtlmzó szerves vegyületek képezik. A f svsságát elsőlegesen ffj htározz meg, e jelentős szerepet játszik z életkor, geometrii prméterek és fiziológii állpot is (SANDERMANN és ROTHKAMM, 1959). Egy törzsön elül különöző fszövetek (jellemzően szíjás-geszt) között svsságot kifejező prméterek között eltérés vn, mely elsőlegesen élettni és ntómii jellegzetességekre vezethetők vissz. Ugynkkor más okokkl mgyrázhtók izonyos nomáliás esetek (pl. ükk álgeszteseése) során megfigyelt jelenségek. Az egyszerű szerves svk, pl. hngysv, eetsv, oxálsv viszonylg ngy konentráión vnnk jelen, elsősorn sejtneveken. Közvetlenül részt vesznek sejtek nygseréjéen, iokémii körfolymtin. Az eetsv hemiellulóz etilsoportjink hirolíziséől keletkezik. Az oxálsv számos növény sejtnevéen tlálhtó nátrium- és kálium-sók formáján. A linolsv és plmitinsv fás szöveteken sk nyomokn forul elő (SWAN és AKERBLOM, 1967). A glluszsv ellgsvvl együtt kis mennyiségen (,9 -,25 %) megtlálhtó geszt szöveteien. A fenolkronsvk (vnillinsv, szliilsv, glluszsv, ellgsv st.) különöző polifenolokkl együtt (pl. flvonoiok) jelentős mértéken efolyásolják ph értékét, és véelmi funkiókt látnk el z iotikus és iotikus stresszhtásokkl szemen. A geszten felhlmozóv konzerválják már elhlt szöveti részeket Sz-, kötött- és összsv-trtlom A svsság különöző prméterek (svtrtlom, ph, pufferkpitás) meghtározásávl számszerűen is kifejezhető. Az erei fák svtrtlmát présnevek, vgy vizes extrktumok vizsgáltán keresztül állpítják meg. A szkirolomn megkülönöztetnek sz-, kötöttés összsv-trtlmkt (ALBERT et l., 1998; 1999). A szsv-trtlom vizes extrkióvl kivonhtó svmennyiség. A szsvtrtlomn megjelenő kis molekultömegű illózsírsvk (hngysv, eetsv, st.) meghtározásár ROFFAEL et l., (2) egy viszonylg egyszerű mószert olgoztk ki. Ennek lpjául szolgál, hogy hő htásár (13 C) fnygól kiiffunálnk és zárt téren hűtés során konenzálónk. Mennyiségi meghtározásuk szsv-trtlom méréshez hsonlón vizes oltól történik ázissl történő titrálássl. A fán lévő kronsvk ngy része nem extrhálhtó, kötött formán vnnk jelen, ezért kötöttsvk meghtározás sk inirekt móon lehetséges. A fmintákt nátrium-etát olttl extrhálják, z extrkió során szsvk kiolónk, kötöttsvk regálnk nátrium-etáttl és rekión ekvivlens mennyiségű eetsv keletkezik. Így z összsv

11 trtlom könnyen meghtározhtó (SUBRAMANIAN, 1983). A vizsgált f kötöttsv-trtlmát egy kivonássl számítják ki. A kronsvk minőségi és mennyiségi megoszlásáról fszöveteken svk közvetett mérésén túl szöveti ph értékei, pufferkpitás és reoxpoteniál értékek nyújtnk közvetett informáiót. Pufferkpitás A fnyg pufferkpitás fontos értékmérő tuljonság. Ennek meghtározás szintén nem egységes, legelterjete Lmuth-mószer (LAMBUTH, 1967). Ennek lényege, hogy fnyg vizes extrktumát sósvvl 3 ph-értékig, míg nátrium-hiroxil 7 ph-értékig titrálják. A titráláshoz szükséges sv, illetve lúg mennyiségének függvényéen megkülönöztetjük sv-, illetve ázis-pufferkpitást. Sv hozzáásánál: A lejátszóó rekió: A - + H + = HA pufferkpitás = 9 HA A- 1 HA + A- Bázis hozzáásánál: A lejátszóó rekió: HA + OH - = A - + H 2 O A f fiziológii állpotánk htás svsságr A f életkor, fiziológii állpot és termőhely (GÄUMANN, 1935; SANDERMANN és ROTHKAMM, 1959) meghtározó prméterek svsság tekintetéen. A fiziológii állpot kpsán FENGEL (1987) megállpított, hogy ükk-szíjás présnevének ph-j melyet termőhely is efolyásol, és mely viszonylg állnó érték f jelentős károsoás esetén z 5,4-es értékről 4,9-5, körüli értékre sökken. A változás zonn egyeenként jelentős szórást muttht. A svsság tekintetéen egy fjon elül is jelentős egyei különségek lehetnek A szíjás és geszt svtrtlm 9 HA A- pufferkpitás = 1 A- + HA A legtö ffj esetéen geszt ph-j lsony, svtrtlm peig mgs, mint szíjásé (1. Tálázt). Ez megállpítás vontkozik min présnevekre, min fnyg vizes extrktumár (RÉTFALVI et l., 23; SANDERMANN és ROTHKAMM, 1959)

12 1. Tálázt Különöző ffjok svsságánk riális és vertikális változás (SANDERMANN és ROTHKAMM, 1959). Ffj Vörösfenyő Dougls-fenyő Jegenyefenyő Bükk1 Bükk2 Mgsság [m] 2,2 1 2,2 1 2, Szíjás ph 5,42 5,56 5,83 5,76 5,48 6,13 5,4 5,4 5,8 5,8 Geszt ph 4,23 4,74 4,22 4,18 5,45 6,13 5,2 5,2 5,5 5,6 Ffj Szsv/1g fnyg Összsv/1g fnyg Kötöttsv/1g fnyg Vizes extrkt phj Vörös tölgy (geszt),118 2,577 2,459 6,44 Vörös tölgy (szíjás) 1,845 4,183 2,338 5,74 Hikori (geszt) 1,651 2,869 1,218 5,9 Hikori (szíjás) 1,982 3,937 1,955 5,8 Déli fenyő 1,39 4,824 3,434 5,1 Fehér fenyő (szíjás),588 2,71 1,483 6,4 Dougls fenyő 1,93 9,13 7,2 4,2 HILLIS (1965) szerint geszt ngyo svsság elsősorn mgs eetsv trtlmánk tuljoníthtó. Een tekinteten fontos megemlíteni, hogy keményfák puhfákénál ngyo svsságát ellulózhoz kpsolóó (hirolizálhtó) etil-soportok mgs rány okozz (SANDERMANN és ROTHKAMM, 1959). SANDERMANN és ROTHKAMM (1959) mérései szerint ükk szíjásánk és érett fájánk ph-j szezonálisn is jelentősen változik (6. ár). 6. ár A ph szezonális változás ükk szíjásán és érett fáján (SANDERMANN és ROTHKAMM, 1959) Az álgesztes ükk ph-j, svtrtlm és pufferkpitás SEELING (1991) mérései szerint z álgesztes fnyg présneveinek ph-j szignifikánsn mgs (ph= 6 fölötti) mint fehér fnygól vett mintáé. A jelenségre nem ott pontos mgyráztot. A fehér és vörös fnyg ph-értékeinek szignifikáns különségét ALBERT et - 1 -

13 l., (1998,; 1999), vlmint BAUCH és KOCH (21) szárz fnyg vizes extrktumáól mért ph és svtrtlom-mérései áltl is megerősítette. 7. ár A ph és pufferkpitás sugár irányú változás álgesztes ükken (ALBERT 1998, 1999). A nyilk színhtárt jelzik. ALBERT et l., (1998, 1999) mérték ph és pufferkpitás sugár irányú változásit kéregtől élig álgesztes ükken. A vizsgált egy 146 éves vörös gesztű ükk 6,5 m átmérőjű mintkorongján történt. A mintát mellmgsságól vették. Megállpították, hogy színhtár után ph 6 fölé emelkeik, pufferkpitás peig enyhén lesökken (7. ár). A vörösgesztű ükk esetéen SEELING (1991) szíjásr 5,8 és vörös gesztre 6,1-es ph-t mért, mi ellentétes hgyományos színes geszteseésnél tpsztltkkl. A vörös geszt neveinek hngysv trtlm tízszerese, eetsv trtlm mintegy ötszöröse szíjásénk. Az ennek ellenére mért ph emelkeés feltételezhetően más svs komponensek (pl. fenolkronsvk) konentráió sökkenésének tuljoníthtó. Az álgeszt képzőés során ui. színhtár szöveti környezetéen ezek z nygok enzimktlizált rekiókn átlkulnk (2. Tálázt). A Nyugt-mgyrországi Egyetem, Erőmérnöki Kr Kémii Intézetéen évek ót folynk kuttások ükk álgeszteseés kémii hátterének tisztázásár. Ezen vizsgáltok során méréseket végeztünk ükk svsságávl kpsoltosn és néhány összefüggést már sikerült tisztáznunk. Megállpítottuk, hogy ükk vörös és fehér gesztje között svsság tekintetéen különség vn. Az elői sz- és kötöttsv-trtlm lsony, ugynkkor vizes oltánk ph-értéke mgs. A puffer kpitások értékei szintén lsonyk voltk z álgesztes szöveteken. Az álgesztes fnyg extrktumin mérhető mgs ph érték és - fehér fszövetekhez képest lesökkent- totálfenol-trtlom között szoros kpsolt (korreláió) vn (ALBERT et l., 23). 2. Tálázt Az álgesztes ükk szíjásánk és vörös gesztjének ph-j, pufferkpitás, vlmint hngyés eetsvtrtlm (SEELING, 1991). Mint ph Pufferkpitás (ml,1m-os NOH olt/1 ml présnev 7,-es ph-ig) Hngysv (ppm) Eetsv (ppm) Szíjás 5,78,8 17,4 11,4 Álgeszt 6,9 1, , A szíjás és vörös geszt présnevének pufferkpitás ngyságrenileg hsonló

14 2.1.5 A svsság htás fnyg ipri felhsználásár A fnyg svsság z ipri felhsználást is sokféleképpen efolyásolj: Szintetikus gynták felhsználáskor (forgáslp-, rétegelt lemez-, furnérlp gyártás) fnygn lévő svk ( rekión ktlizátor szerepük mitt) lpján efolyásolják folymtot. Cementkötésű forgáslp gyártás során z lsony ph-érték rontj ementkötés szilárságát. A fvéőszerek megkötőését meggyorsítj mgs svtrtlom. A f ph-értéke efolyásolj festési eljárásokt. A nem extrhálhtó, zz kötöttsvk fontos szerepet töltenek e krmi-formlehi gynt polikonenzáiós rekiójánk ktlíziséen, ezen keresztül efolyásolják f rgszthtóságát. A mgs svtrtlom fokozz fém lktrészek korrózióját. A svk él fűrészlpr gykorolt korróziós htását KRILOV et l., (1988) vizsgálták Eukliptusz fjokn. 2.2 Kiolhtó szénhirátok A fotoutotróf nygsere következtéen szénhirátok lpvető szerepet játsznk növényi sejtek iokémii folymtin, mivel szerves vegyületek szénváz fotoszintézis során termelt szénhirátokr vezethető vissz. Jelentőségüket z is növeli, hogy fontos szerkezetlkotók, hiszen sejtfl épülve növények vázát ják. Emellett más strukturális szerepük is vn, lipiekhez kpsolóv glikolipiek, fehérjékhez kötőve peig glikoproteiek szerkezetének kilkulásához járulnk hozzá. A strukturális szerepük mellett fontos kiemelnünk trtlék tápnyg szerepüket is. E hárms jelentőségük mitt érthető z tény, hogy z egész élővilág szervesnyg össztömegéen szénhirátok rány legngyo. A növényi iokémián mono-, i-, oligo- és poliszhrioknk is fontos szerepe vn: z utotróf nygsere folymtokhoz közvetlenül monoszhriok szolgálttnk szénvázt, melyek változtos rekión sokféle vegyület formáján tlálhtók növényi sejteken. A szénhirátok szállítás főképpen iszhri szhróz formáján történik. A szénhirátok strukturális szerepüket oligomerjeik, illetve polimerjeik formáján töltik e. A tápnyg rktározás szintén polimerek képzőését jelenti. A iokémii folymtokn közvetlenül monoszhriok, illetve zok foszfátji vesznek részt. A növényeken rengeteg, kémiilg eltérő monoszhri tlálhtó, e sk kevés forul elő közülük jelentős mennyiségen. A kiolhtó szénhirátok képzőése, kkumuláiój és megoszlás különöző fszöveteken - vegetáiós iőszkn ill. vegetáiós iőszkok között - tokt szolgálttht ukrok fiziológii folymtokn etöltött szerepének tnulmányozásához. Összehsonlító jellegű kémii és iokémii kuttásim során kiolhtó szénhirátok mennyiségi és minőségi vizsgáltán keresztül kívántm feleríteni zok szerepét ükk geszteseéséen és álgeszteseéséen. A szénhirátok különöző móon kpsolóhtnk e sejt nygsere útji, átlkulási lehetőségeiket onyolult szályozási mehnizmusok htározzák meg. Lényeges szempont, hogy mgsrenű növényeken nem fotoszintetizáló szervek, szövetek, sejtek is kilkultk, melyek nygseréje lényegesen eltér fotoszintetizáló növényi részekétől. Mivel ezek sejtek fotoszintetizáló szervekől kpják z nygseréjükhöz szükséges nygokt, növényi szervezeteken is ki kell lkulni egy szénhirát szállító renszernek. Ennek felt részen szénhirátoknk növényi szervezeten elüli trnszlokáiój, e

15 szükségszerűen kpsolóni kell hozzá növényi sejtek különöző memránjin keresztül történő trnszportnk is. A szénhirát nygsere 8. ár A szénhirát nygsere fő útji és soportosulás növényi sejteken (TCA: trikronsv) (LÁNG, 28). A fotoszintézis sötétszkszán Clvin-iklusól triózfoszfát (DHAP) molekulák lépnek ki, melyek továi nygsere-folymtok lpnygát képezik (8. ár). A triózfoszfát egy része kloroplsztiszon elül mr, és hexózon illetve nnk ktivált formáján keresztül keményítővé lkul. Olyn élettni állpotn, mikor szénhirát-felhsználás kerül túlsúly, keményítő leomlását figyelhetjük meg plsztiszokn. E ontási folymtok során keletkező hexózok ismét triózfoszfáttá omlnk le, és een formán juthtnk ki itoplzmá. A triózfoszfát molekulák közvetlenül Clvin-iklusól kilépve is kiszállítóhtnk itoplzmá. A itoplzmán töféle folymt játszóht le: 1.) Intenzív szénhirát felhsználás esetén triózfoszfátok eléphetnek glikolízise. 2.) Hexózzá lkulhtnk, mj ezt követően szhróz szintetizálóht előlük. Ennek lépésnek zért vn különösen ngy jelentősége, mert szénhirátok főként een formán szállítónk növényi szervezeteken felhsználás helyére. 3.) A szhróz töféle úton hsználóht fel:.) A szénhirát leontás ero (légzési) vgy nero rekióin..) A leontó folymtok köztes vegyületeiől kiinulv z intermeier nygsere szintézis-folymti ágzhtnk el..) A hexózfoszfátok ngyszámú ioszintetikus rekió nyersnygául szolgálnk. A sejtfl szintézise szempontjáól fontos megemlíteni ellulóz ioszintézisét. A hexózfoszfátokól történő iszhri- és poliszhri szintézis-folymtokn lpvető jelentősége vn ukornukleotiokká történő átlkulásuknk, mi e vegyületek ktivizálóását jelenti. A szhróz átlkulásánk érekes rekiój fruktán poliszhriok képzőése. Ezek vegyületek egyes növények környezeti lklmzkoóképességét növelik

16 .) Hexózokr ontv, mj ktiválóv rktározó szöveteken ismét keményítő keletkezhet előle. e.) Lehetőség vn szhróz közvetlen rktározásár is: pl. ukornán, vgy ukorrépán szhróz vkuólumn hlmozóik fel. A fotoszintézis primer termékeiől igen gyorsn létrejönnek zok változtos szerkezetű szénhirátok, melyek egy része energitároló, másik része peig szerkezetlkotó. A szénhirátok ioszintézisének legfontos 6-széntomos lpvegyülete Clvin-iklusn keletkező fruktóz-6-foszfát (F-6-P). A fruktóz-6-foszfát hexóz-foszfát-izomeráz (EC ) közreműköésével α-d-glükóz-1-foszfáttá változik. Amíg z F-6-P glikolízis kulsvegyülete, és előle izomerizálóott glükóz-6-foszfát (G-6-P) peig pentóz-foszfátiklus kiinulási nyg, ig glükóz-1-foszfát (G-1-P) minen oligo- és poliszhri lpmolekuláj. Belőle szármztthtó szhróz és fruktánok, továá keményítő és sejtfl-polimerek. A kloroplsztiszól kijutó triózfoszfátok nygsereútjink sk egy része szénhirátok szintézise, előlük szármztthtók lipiek és z minosvk. A szhróznk különösen ngy jelentőséget mgsrenű növények nygseréjéen z tény, hogy szénhirátok trnszportj sknem kizárólgosn ennek vegyületnek szállítását jelenti. Ez feltehetően szhróz kis rekióképességével mgyrázhtó. Néhány növényen vkuólumn konentrálóv rktározóht, más növényeken polimerizálóv, illetve epolimerizálóv szervezet környezeti lklmzkoó képességét iztosítj Szénhirátok levélen A lomhulltó és örökzöl fák meghtározó kiolhtó szénhirátjit képezik szhróz, glükóz és fruktóz, vlmint nem-kiolhtó szénhirátok közül keményítő. A szhrózt trnszport, zz szállító ukornk is nevezik, ezenkívül részt vesz fj speifikus ukor lkoholok kilkulásán. Az örökzöl fák levelei nemsk szállítják szénhirátokt, hnem el is rktározzák rktározó szerveiken. A szén szállításáért törzs és gyökérzet mellett z élő fszövetek (szíjás) és kéreg szintén felelős, fő rktár szénnek. A fenolos extrktumok képzőését geszteseés során szénhirátok trtják fenn. A legtö f gyökérzete részt vesz növényi mikroiális interkiókn, mely interkiókn ukroknk fontos szerepük vn. A szénhirátok helyzete és eloszlás f egyes szervei között és szervein kívül tö tényezőtől is függ. Ezek lehetnek ontogenetikus pl.: szervek érettségi szintje, és környezeti tényezők pl.: toxikus gázok, klím, ptogén és szimiotikus interkiók (mikorrhiz). A zöl levelekől szármzó szénnyereség és szénhirát export növény növekeése és egészsége szempontjáól öntő fontosságú. Ezért ngyon fontos fotoszintézis mehnizmus, szénhirát nygsere és rktározás (8. ár). Az ezen téren végzett kuttások ngy része sk lágyszárú növények vizsgáltár irányult. Vn zonn néhány speifikus fiziológiás eltérés fás szárú és lágyszárú növények között, különös tekintettel ngy mennyiségen keletkező másorenű komponensekre pl.: ligninek, polifenolok és terpének, melyek mennyisége szénhirát metolizmusól szármzó szénvázk utánpótlásától függ A keményítő és szhróz szintézise és omlás A flevelek két nem- szerkezetlkotó szénhirátj keményítő és szhróz, melyek fontos rktározó és szállító ukrok. Egyé kiolhtó ukrok pl. hexózok (fruktóz, glükóz), rffinóz

17 slá tgji (rffinóz, szthióz). A ukor lkoholok is részt vesznek széntrnszportn, sejt növekeésen (HAMPP et l., 1994; KANDLER et l., 1979; POPP et l., 1997). A keményítő és szhróz fotoszintézis végtermékeiként átlkíthtók egymás. A keményítő kloroplsztiszn szintetizálóik és rktározóik, mint olhttln komponens. Hsonlón lágyszárúk leveleihez keményítő f leveleien is szénhiráttározó szerepét látj el, h fotoszintézis mértéke meghlj z export szintjét (Lás nyír esetén GÜNTHARDT-GOERG et l., 1993; LANDOLT et l., 1997). Ezenkívül keményítő kkumulálóht izonyos fejlőési szintek között pl. tűlevelűek rügyfkás előtt (SENSER et l., 1979; EINIG és HAMPP, 199; EGGER et l., 1996), serjék leveleien pl. Visum lum fgyöngye (ENGEL, 1915), illetve fejlőő levelek plsztijin (EGGER és HAMPP, 1996). Az örökzöl növényeken kívül hosszú távú keményítő kkumuláió következik e lomhulltó fák leveleien is pl. tölgy sírázás előtt (BAUKNECHT, nem pulikált). A keményítő szintéziséen részt vevő enzim z ADP-glükóz-pirofoszforiláz (AGPse, EC ) (9. ár). A keményítő leontásán peig z α-miláz (EC ) és keményítő foszforiláz (EC ) játszik szerepet. 9. ár A szhróz szintézis egy közelső lépése (HELL, 26). A szhróz itozoln szintetizálóik és sok növény vkuolumán mint szénhirát rktár műköik (1. ár). Ez iszhri fontos funkiót lát el rövi és hosszú távú trnszport vivőnygként fotosszimiláió trnszportján. Npjinkn szhróz és hexózok szályozó funkióját részletesen vizsgálják génexpresszió szintjén. A lágyszárú növényekkel ellentéten (GERHARDT et l., 1987) sok fán szhróz szintje mgs és npi szinten stil (EINIG et l., 1995), e levél-szhróz konentráiójánk szezonális ingozását (fluktuáió) is leírták (norvég fenyő, EINIG et l., 1995; 1997). Ez jelzi sejten szhróz szintézisének és omlásánk szigorú kontrollját

18 1. ár Szhróz szintézise előállító-soure szöveteken, szhróz-foszfát-szintáz (SPS) enzimmel. Irreverziilis folymt itozoln (HELL, 26). 11. ár A szhróz-foszfát-szintáz (SPS) szályozás (HELL, 26). A szhróz szintézisének szályozását fotoszintetizáló sejteken már korán is vizsgálták (STITT, 199). Két kuls enzimet tláltk, fruktóz-1,6-ifoszftázt (FBPse, EC ) és szhróz-foszfát-szintázt (SPS, EC ) (11. ár), melyek szhróz szintézis ármlásszályozásán vesznek részt. Az FBPse inhiitor fruktóz-2,6- iszfoszfát (EC ), z SPS P i -vel inhieálhtó és glükóz-6-foszfáttl ktiválhtó. Nyár és fenyő egyeeken z SPS enzim Mihelis-Menten konstns (K m ) értéke 4,-ról 2,6 mm-r, illetve 5,2-ről 2,5 mm-r sökken fény ktivitás ereményeként, mi zt jelenti, hogy sokkl ktív lett (LOEWE, 1998). Ezért z SPS ktivitásánk állpot fruktóz-1,6- iszfoszfáttl együtt felhsználhtó szhróz szintézis inikátorként. A szhróz ontását ktlizáló enzimek, z invertáz (EC ) és szhróz-szintáz (SuSy, EC )) ktivitás szintén inikátorként szolgálht sökkenő ktivitásuk révén (12. ár)

19 12. ár Szhróz ontás (HELL, 26) Ontogenetikus és környezeti változások htás flevelek szénhirát nygseréjére Az utói éveken intenzíven kuttták környezeti fktorok, toxikus gázok (ózon), klimtikus változások, elemösszetétel (Mg, N 2 ) és szimiotikus interkiók (mikorrhiz) htásit szénhirát metolizmusr. A levél szénhirát nygseréjének szezonális ingozás A legtö kuttás, mely szénhirátok szezonális változását vizsgált fák leveleien mérsékelt égöv és z észki éghjlt örökzöl növényeire fókuszált. Ősszel és télen, mikor szervek lklmzkonk hieghez, fenyő tűleveleien keményítő-trtlom és fotoszintetikus termékek mennyisége htározottn lesökken (HANSEN, 1997). A rffinóz slá oligoszhriji - rffinóz és szthióz -, melyek meleg évszkn nem etektálhtók, een z iőszkn megtlálhtók szöveteken. A szhróz és glükóz szintje is megnő (EGGER et l., 1996). A szhróz mennyiségének emelkeése korrelál fotoszintézis hálóztánk tetemes mennyiségével, mely kevező körülmények között (sok fény, fgypont körüli hőmérséklet) jön létre (BLECHSCHMIDT-SCHNEIDER, 199). A szhróz konentráió növekeése ilyen körülmények között háromszorosn növekvő SPS enzim fehérjéinek mennyiségével is összefüggésen vn. Miután ekövetkezett fgyhoz vló lklmzkoás szénhirátok (szhróz, glükóz, fruktóz, rffinóz és szthióz) mennyisége lesökken. A keményítő konentráió mineközen rámin megnő, pár hetes perióus ltt eléri szárznyg-trtlom 13 %-át (EGGER et l., 1996; EINIG et l., 1995). Az egy egyéves tűlevélen egy tél ltt felhlmozóott szénhirát mennyiség ellenére fotoszintézisől szármzó szén mennyiség 8%- mégis exportól szármzik. Ez következtetés vonhtó le, h összehsonlítjuk npi szén nyereséget nem strukturális szénhirátok változásávl levélen. A nemszerkezetlkotó szénhirátok növekeése törzsen ezen lpul (EGGER et l., 1996). A rügyfkás után z SPS enzim ktivitás megnő (K m (F6P) értéke 4,-ről 1, mm-r sökken), mely korrelál keményítő 8 hetes perióus ltti sökkenésével. A keményítő omlási folymt elősegíti szhróz szintézisét, és ezáltl megnő szénhirát trnszport is leveleken. A keményítő kiürülése után z SPS enzim K m állnój vissztér és állnósul 4, mm-r. A keményítő kiürülését mikroelemzéses tehnikávl vizsgálták fenyőlevelek különöző szöveteien. Megállpították, hogy keményítő először központi ylineről távozik, miközen mezofill mennyiség sk 2 np múlv tűnik el. EINIG (1997) megállpított, hogy z SPS enzim ktivitás központi ylineren hmr sökken. Ez meglpozz z SPS enzim szerepét lomhulltó fák leveleien tlálhtó keményítő

20 rktárk mozgósításán, és jelzi, hogy központi yliner fontos szerepet tölt e, mint közenső rktározó szövet. Összefogllv elmonhtó, hogy ezen szerveken ngy mennyiségen tlálhtó rktár szénhirátok pufferként szolgálnk új levelek és hjtások növekeéséen, különösen kkor, mikor növekeéshez kevés fény áll renelkezésre (CREGG et l., 1993). A szénhirát nygsere változási levél fejlőése során A norvég fenyő fejlőő tűleveleien z importált szhróz nygsere első lépése svs invertázzl történik. A keletkező hexózok, glükóz és fruktóz mennyisége korrelál szhróz mennyiségének friss hjtásokn és leveleken ekövetkező növekeésével. HAMPP (1994) szerint ezek ukrok részt vesznek sejt nyúlásán, mint szerves ozmotikusn ktív komponensek. Ezt követi tűlevelek nyúlás, megnő SuSy ktivitás, fruktóz/glükóz rány egyről kettőre nő. A tűlevél szárznyg trtlmánk növekeése jelzi, hogy tűlevél fejlőése során z import szhróz rátp SuSy-r. Amikor tűlevél megérik SuSy és fruktóz-2,6-iszfoszfát mennyisége lesökken, miközen SPS ktivitás nő. A keményítő szintje norvég fenyő már ngyon fitl tűleveleien is mgs. Ez z importált szhróz mennyiségéől ere. A levél fejlőésének kori szkszán D-enzim (EC ) részt vesz keményítő forglomn. Közen keményítő szintézis késői szkszán műköő enzim (AGPse) és keményítő ontásn részt vevő enzim (α-miláz) ktivitás megnő, mely z átmeneti keményítő ngyo rányú forglmát ereményezi (EGGER et l., 1996). Mgnézium hiány htási levelek nygsere folymtir A mgnézium hiányos növények leveleien szénhirát felhlmozóás figyelhető meg (FISCHER et l., 1988). Ezen jelenség lehetséges ok phloem rktárk inhiíiój proton pumpáló ATPse (EC ) enzim rossz műköése révén, ennek ereménye szhróz elrktározóás floemn (13. ár) (MARSCHNER, 1997). 13. ár A proton mozgtó erő (HELL, 26). A megnövekvő szénhirát konentráió is lpj lehet mgnézium hiányos fáknk (WIKSTRÖM és ERICSSON, 1995). A lufenyően szénhirátok megemelkeett mennyisége előforulht sárgulási tünetek előtt és velük együtt. A mgnéziumhiányos fenyőlevelek floem szállításánk zvrár is lehet következtetni szhróz mennyiségének

21 növekeéséől, mely mezofill sejtektől központi ylinerig nő sárguló leveleken (EINIG et l., 1997). Ez szénhirát növekeés tünetek jelentkezését követő pár hétig fennáll, miközen floem szövetek sejtes omlás zjlik. Az ezen mintákn tlálhtó összes szhróz zonn sk kis mértéken változik, mely jelenség szhróz szintézis leszályozásánk tuljoníthtó, melyet z SPS enzim sökkent ktivitás ereményez. A sökkenő szhróz szintézis és export lehet z ok keményítő trtlom lss sökkenésének, ár keményítőt ontó enzimek (keményítő-foszforiláz, α-miláz) ktivitás megnő 2- illetve 4-szeresére (EINIG és MEHNE-JACOBS, 1997). Ez minenképpen ösztönzően ht ngyrányú keményítő forglomr, hiszen fontos lpnyg fotofoszforiláiónk, és ATP újrhsznosításához is elengehetetlen (MARSCHNER, 1997). A nitrogén htás levelek szénhirát nygsere folymtir A norvég fenyőn végzett kísérletek megmuttták, hogy megnövekeett nitrogén felhsználás PEP-kroxiláz (EC ) és NADP-függő izoitrát-ehirogenáz (EC ) enzimek inukiójához vezet, eleértve szénhirát és nitrogén nygsere összekpsolóását. Ezen rekióútól szármznk szerves svk, mint pl. 2-oxoglutrát, mely lpnygként szolgál nitrogén sszimiláióhoz és z minosv szintézishez. Az minosv megnövekeett szén igénye sökkenti szén ármlását szhróz szintéziséhez, mi tárolt szénhirát rktárk sökkenéséhez vezet (WINGLER, 1994; WALLENDA, 1996). Következtetésként levonhtó, hogy levél szén export rányánk sökkenése efolyásolhtj szén felhsználást, pl. erősen lesökkenhet gomák áltl megtámott gyökérzeten. Az ózon htás levél szénhirát nygsere folymtir Az ózon htás levelek szénhirát nygseréjére számos tnulmányn fellelhető (HAMPP, 1992; COLEMAN et l., 1995; MATYSSEK et l., 1995). Bár z eremény erősen függ kísérleti körülményektől, növény korától, fjtájától és z ózon mennyiségétől, mégis elmonhtó, hogy ngyon sok növényfjt leveléen megnő kiolhtó szénhirátok mennyisége. A növény tápnyg helyzete móosíthtj z ózonhtásokt (PELL et l., 1995; MAURER et l., 1997). Ellentéten jól megtrágyázott nyírfákkl kevésé trágyázott pélányokn szhróz és hexózok kkumuláiój figyelhető meg ózonnl vló kezelés után z öreg leveleken (LANDOLT et l., 1997). Érekességképpen SPS enzim ktivitás sökkent és fruktóz-2,6-iszfoszfát szintje nőtt ezen mintákn, mely sökkenő szhróz szintézist és exportot ereményezett (EINIG et l., 1997). Egyé iokémii változások, mint pl. szhróz kötő enzimek (SuSy, invertáz) ktivitásánk növekeése, növekvő ATP/ADP rány, riulóz-1,5-iszfoszfát kroxiláz/oxigenáz (Ruiso, EC ) ktivitásánk sökkenése és klorofillok mennyiségének sökkenése, hsonlók zokhoz folymtokhoz, melyek szénhirátokt szállító leveleken játszónk le (SCHÄFER et l., 1992). Ezzel megállpíthtó, hogy sárgulási folymt szályozhtó levelek ukor állpotávl. Az erősen trágyázott növények leveleien nem jelenthetők ki különségek ukor konentráiókn, és érekes móon iokémii válsz is gyengé lett. Az ózon kezelés következményeként sökken szén exportj levelekől, mely növényi iomssz komoly fogyásához vezethet (LANDOLT et l., 1997)

22 A levél nem strukturális szénhirát mennyiségének növekeése CO 2 emelkeés htásár A nem szerkezetlkotó szénhirátok felúsulás leveleken, vlmint fotoszintézis rány megnövekeése nem más, mint válsz megnövekeett szén-ioxi szintre. Ez jelenség tö ffjnál is megfigyelhető (MAGEL et l., 2; és enne tlálhtó hivtkozások), eleértve négy trópusi növényt is. Az emelkeett szén-ioxi htását vizsgálták nyárf és lufenyő egyeeken, és zt tpsztlták, hogy szénhirát ktivitás erősen lesökken gyökérzeten (mikorrhiz). Megállpíthtó, hogy szén-ioxi emelkeés mikorrhiz növények sk kismértéken megújuló szén felhsználását ereményezi. A leveleken megnövekeett szénhirát mennyiség ereményeként fotoszintézis negtív visszstolás kroxiláió htásfokánk sökkenését okozhtj (MAGEL et l., 2; és enne tlálhtó hivtkozások). A mikorrhiz és levél szénhirát nygseréje A mikorrhiz (görögül: gomás gyökér) gomák és növények között kilkult szimiózis egyik formáj. A gom miéliumáól kiinuló gomfonlk (hifák) ehálózzák gznövény gyökereit, és kölsönösen segítik egymás tápnygokhoz jutását. A mohák és szövetes növények leglá 8-9 %- él együtt ilyen móon gomákkl. A szimiózis megújuló táplálékforrássl látj el gomát növény áltl fotoszintetizált ukrok és egyé szerves nygok formáján. Ezeket forrástól (tönyire levelekől) gyökérszöveteke szállítják, mj onnn gomprtnerekhez. Cserée, növénynek miélium htlms felszínével és növényi gyökerekénél jo felvevőképességével segít víz- és ásványinyg-felvételen. A mikorrhiz ngy szénhirát igénye min fotoszintetikus nygforglom élénkítéséhez, min keményítő trtlom sökkenéséhez vezet. Ez megállpítás mostni kuttásokon lpul, melyen LOEWE et l., (1998) norvég fenyő semetéket és nyár egyeeket Amnit musri gomávl kezeltek. Érekes móon gyökérzet növekvő szilárság ellenére szhróz konentráió nem változott. Azonn SPS enzim ktivitás megnőtt (K m (F6P): nem kezelt esetén k. 4 mm, gomávl kezelt esetén k. 2 mm), miközen szhróz szintézis inhiitoránk, fruktóz-2,6-iszfoszfátnk sökkent konentráiój. A gom interkiók fotoszintézis ösztönzéséhez vezetnek, vgy f gyökérzet növekeésének lssulását okozhtják Szénhirátok fás szöveteken A fás szárú növények élő szöveteien jelen lévő szénhirátok sokféle szerepet töltenek e. Töek között szerves ozmolitok lpkomponensei, vlmint részt vesznek szénszállításn- és tárolásn. A nyitv- és zárvtermő ffjokn kéreg és törzs élő szöveti részei szénhirátok legfontos tároló egységei. Ezek tároló szövetek megfelelő iőközönként megtelnek, mj kiürülnek zokn z iőszkokn, mikor szénhirátokr megnő z igény (pélául levélfejlőés, gyökér- és hjtások fejlőése, kmium növekeése során, kor tvsszl és nyáron). Annk megfelelően, hogy széntárolás milyen vegyületek formáján vlósul meg, fákt keményítő-f (pl. legtö gyűrűs liksú nyitvtermő fj és egyes tűlevelűek, mint z Aies és Pie fjok), illetve zsír-f (ilyen legtö szórtliksú nyitvtermő ffj, vlmint Pinus fjok) ktegóriák sorolhtjuk. A következőken összegezzük törzs szöveteinek trtlék szénhirátjir, zok jellemzőire, elhelyezkeésére illetve szintézisükre és ontásukr vontkozó ismereteket. Az iőeli és sugár irányú eloszlásukt másolgos iffereniálóási folymtokn vlmint f túlélési - 2 -

23 mehnizmusin etöltött szerepük lpján tárgyljuk. Végül rövien megvizsgáljuk egyes iotikus tényezők htását ezekre természetes egyensúlyi folymtokr A nem-szerkezeti szénhirátok megoszlás és tuljonsági Tuljonságok. Az összes vizsgált f törzséen meghtározó nem-szerkezeti- és trtléktápnyg-funkiót etöltő szénhirát keményítő. Igen ritkán zonn fruktánok is kimutthtók. A lágyszárúkhoz hsonlón fás szövetek kiolhtó nem-szerkezeti szénhirátfrkiój szhrózól, glükózól, fruktózól (HÖLL, 1997; MAGEL et l., 1997), egyes fjok esetéen (Aer (HÖLL, 1981), Populus (SAUTER és VnCLEVE, 1993), Aruri (MAGEL, nem pulikált)) mltózól, illetve ukor lkoholokól (POPP et l., 1997) tevőik össze. A hieg évszkokn tekintélyes mennyiségű rffinóz és szthióz is kimutthtó törzs élő szöveteien (MAGEL et l., 1994; SAUTER et l., 1989, 1998). ). Az 3. tálázt néhány erei ffj kiolhtó szénhirát trtlmát muttj. 3. Tálázt Néhány ffj kiolhtó szénhiráttrtlm. Ffj (lomhulltó) Kiolhtó szénhirátok Irolom Juglns nigr (ió) glükóz, fruktóz, szhróz MAGEL et l., (21/) Fgus sylvti L. (ükk) glükóz, fruktóz, szhróz, szthióz, rffinóz KOCH et l., (21) Betul penul Roth (nyír) glükóz, fruktóz, szhróz, rffinóz, szthióz HARMS et l., (1992) Populus trihorp, glükóz, fruktóz, szhróz, Populus eltoies (nyár) mltóz BONICEL et l., (1987) Aer (juhr) glükóz, fruktóz, szhróz, rffinóz, szthióz HOCH et l., (23) Crpinus (gyertyán) glükóz, fruktóz, szhróz, rffinóz, szthióz HOCH et l., (23) Prunus (sonthéjsok) glükóz, fruktóz, szhróz, rffinóz, szthióz HOCH et l., (23) Querus (tölgyek) glükóz, fruktóz, szhróz, rffinóz, szthióz HOCH et l., (23) Tili (hárs) glükóz, fruktóz, szhróz, rffinóz, szthióz HOCH et l., (23) Ffj (tűlevelű) Lrix (vörösfenyők) Aies (jegenyefenyők) Pie (lufenyők) Pinus (erei fenyők) Kiolhtó szénhirátok keményítő, glükóz, fruktóz, szhróz, rffinóz, szthióz keményítő, glükóz, fruktóz, szhróz, rffinóz, szthióz keményítő, glükóz, fruktóz, szhróz, rffinóz, szthióz keményítő, glükóz, fruktóz, szhróz, rffinóz, szthióz Irolom HOCH et l., (23) HOCH et l., (23) HOCH et l., (23) HOCH et l., (23) Elhelyezkeés. A f törzséen különöző feltokt ellátó szövetek jól szervezett és szoros kpsoltn állnk egymássl. Keresztmetszeti irányn hlv következő szöveteket lehet megkülönöztetni: külső kérget vgy rithiomát (véőpjzs környezettel szemen) efelé hlv első kéreg, vgy másolgos floem (szerves nygok szállítás és tárolás) követi. Ezután kmium (merizmtikus szövet) és f (másolgos xilem, víz

24 ásványi- és szerves nygok szállítás; törzs meghtározó tároló szövete) következik. Az ún. szíjásos fák (Alnus glutinos, Tili ort, Populus tremuloies, Aer pseuopltnus, vgy Aer pltnoies) sk szíjásot trtlmznk. A szíjás f élő, fiziológiásn ktív, világos színű része mely élő sejteket és trtlék tápnygot trtlmz még törzs legiőse, legelső részeien is. A legtö fj esetéen zonn f nem egy homogén szövet, külső szíjás-zónát egy holt első rész veszi körül, mely lehet színes vgy színtelen, és melyet gesztnek hívunk. H színtelen, kkor ún. érettfá -nk hívjuk (pl: Frxinus exelsior, Fgus sylvti, Pie ies esetéen), h színes kkor geszt -nek nevezzük (pl: Querus, Pinus, Juglns, Cryptomeri, Roini fjok). A geszt nem trtlmz élő sejteket és enne trtlék tápnygok leomlottk, illetve átlkultk gesztesítő nygokká (14. ár). A trtlék tápnygok tárolás f egyik legfontos élettni funkiój, mely kizárólg z élő szövetekre, tehát szíjás területére korlátozóik. Nyitvtermőken (keményfák), z élő prenhim sejtek élsugárn illetve hosszirányú szöveteken helyezkenek el. Ez utóikn prenhim sejtek főleg z évgyűrű késői pásztáján helyezkenek el, elhelyezkeésük jellegzetes mintát követ, melyet kár txonómii élokr is fel lehet hsználni. A tűlevelűeken (puhfákn) zonn prenhim sejtek (és ezáltl keményítő) jelenléte legngyorészt élsugárr korlátozóik. A élsugár prenhim sejtek jól ismert tároló funkiójuk mellett igen htékony sugár irányú szállítási útvonlt is jelentenek (SAUTER és WITT, 1997, és enne tlálhtó hivtkozások). Kpsoltot trtnk fenn háns rostsejtjeivel, és ezen túlmenően vízvezetésen szerepet játszó fás szövetek és f prenhim sejtjei közti kpsoltot is megvlósítják (SAUTER és WITT, 1997; és enne tlálhtó hivtkozások). A trtlék tápnygok felhsználóás során speiális élsugár sejtek (kontktsejtek) iztosítják kiolhtó szénhirátok szekréióját vezető fás szöveti elemeke, és ezáltl trnszportjukt felhsználóás helyszínéig. A fás szövetek mgs ukortrtlm szénforrást jelent különöző fár telepeő prziták számár, mint pl. Lthre squmri vgy fgyöngyfélék. A juhrszirup lespolás Aer shrum-ól z ées fnevek kereskeelmi felhsználásánk egyik péláj

25 14. ár Szhróz trnszport levelektől gyökérig, kéregtől élig. Ksz: külső szíjás, sz: első szíjás, tz: trnzíionális zón (MAGEL et l., 2) A szénhirátok sugár irányú eloszlás és metolizmus Sugár irányú eloszlás. Az összes, ún. nem-szerkezeti szénhirát töé-kevése kiegyenlítetten oszlik meg szíjáson elül minegyik szíjásos ffj esetéen. A geszttel renelkező törzsek esetéen keményítő és ukrok konentráiój folymtosn sökken mint z egyre iőse szíjás szövetek felé hlunk egészen geszt htáráig. Ez sökkenés zonn eltérő mintát követ különöző ffjok esetéen: Roini pseuoi esetéen pélául sokkl szemetűnő, Pinus sylvestris esetéen kevésé látványos. A legtö ffjn geszt szinte egyáltlán nem trtlmz nem-szerkezeti szénhirátokt. Ez min puhfákr, min keményfákr érvényes (MAGEL et l., 1997; DIETRICHS, 1964; HÖLL, 1972). Az erei fenyő gesztjéen kis mennyiségen előforuló ukrok, mint pl. mnnóz vgy rinóz szíjás-geszt átlkulás során végemenő hemiellulóz omlásól (SARANPÄÄ és HÖLL, 1989) szármzhtnk. A fekete ió gesztjéől kimutthtó glükóz jelek szerint geszteseésen szerepet játszó fenoloi-glikozi prekurzorokól szul fel geszteseési folymtok során (MAGEL, nem pulikált). A geszteseő ffjokn különöző korú szíjás szövetekől kivont keményítőmolekulák jelentősen különöznek ennük tlálhtó lánelágzások számán. Az összes vizsgált törzs esetéen z milopektinen z α(1 4) lánok mennyisége nő, míg z α(1 6) lánok szám sökken (HÖLL, 2; MAGEL et l., 1997). A szövetek öregeése jelek szerint keményítőmolekul növekvő mértékű linerizáiójávl jár, melyért pullulnáz ( ernhing ) enzim (EC ) megnövekeett ktivitás felelős. Az enzim és

26 geszteseő ffjok iőse szíjás szöveteien megjelenő, ngymértéken lineáris keményítőmolekul fiziológiás szerepe (pl. geszteseés folymtin) mineziáig tisztáztln (MAGEL et l., 1997). Keményítő-metolizáló enzimek f szöveteien. A gesztképző Roini törzséen keményítő konentráió sökkenése egyrészről sökkenő keményítő-szintetizáló képességgel, másrészt fokozóó keményítő ontássl mgyrázhtó. Az ADP-glükóz pirofoszforiláz (AGPse, EC ) - mely keményítő szintézis kulsenzime - ktivitás lesökken szíjásn, trnzíionális zónán peig már egyáltlán nem mérhető (HÖLL, 1972). Még tisztázásr vár, hogy z AGPse-ktivitás sökkenése egy (eziáig ismeretlen) inhiítor kkumuláiójávl, vgy kálium (mely z enzim kofktor) konentráiójánk sökkenésével függ-e össze. A keményítőszintetizáló-kpitás sökkenésével párhuzmosn felgyorsulnk keményítő leontásánk folymti is. A keményítő foszforolitikus és exomilolitikus (β-milázok, EC ) leontás főként fitl fszövetekre jellemző, míg z enomilolítikus leontás (α-milázok, EC ) inká z iőse szöveteket jellemzi (MAGEL et l., 1997; HÖLL, 1972). Szhróz-metolizáló enzimek f szöveteien. A gesztképző és nem-gesztképző (pl. Roini, Juglns, Pinus, Pie vgy Populus) fjokn szhróz szintézisét és ontását szhróz-foszfát-szintáz (SPS, EC ), szhróz szintáz (SuSy, EC ), vlmint fjtól függően z ún. semleges illetve svs invertáz enzimek végzik. Roini törzséen szhrózt főként z SPS szintetizálj, hsítást SuSy, kis mértéken peig semleges invertázok (HAUCH és MAGEL, 1998) végzik. Sugár irányn szhróz-szintetizáló enzimek ktivitásánk változás ellenkező teneniájú szhróz-ontó ktivitásokévl: z SPS enzim ennek megfelelően túlnyomórészt szíjás tárolásért felelős részéen (z érett középső és első f részeken) tlálhtó, míg szhróz-hsító ktivitás legkülső és legelső élő fszöveteken omináns (HAUCH és MAGEL, 1998) A szénhirát rktárk szezonális változási Az összes vizsgált ffj, min puh- min keményfák, szíjásos fák (pl. Populus (SAUTER és WITT, 1997); Aer (HÖLL, 2)), illetve geszttel renelkező ffjok (Pinus (HÖLL, 2); Roini (MAGEL et l., 1994), Juglns MAGEL, nem pulikált) esetéen keményítő legfő trtlék tápnyg, szhróz peig legfontos kiolhtó ukor z egész év során. Tél folymán keményítő mennyisége lesökken, kiolhtó ukrok mennyisége megnő, mely átlkulás feltehetőleg fgyás elleni véelmet iztosítj fánk. Ez számos ffj esetéen eizonyították, pl. nyár (BONICEL et l., 1987), juhr és erei fenyő (HÖLL, 2), lufenyő (HÖLL, 1985), ükk (MAGEL és HÖLL, 1993), som (ASHWORTH et l., 1993) és ká (MAGEL et l., 1994) esetéen. Nyárf esetéen keményítő szezonális változását (felhlmozóás és moilizáió) ehtón tnulmányozták és hét jól elkülöníthető szksszl jellemezték (SAUTER és WITT, 1997; és enne lévő hivtkozások): (1) Keményítő minimumot mértek tvsszl, teljes készlet moilizáióját rügyfkás és levelek kifejlőése során (április vége, kor május). Ezt követi (2) egy folymtos felhlmozóás, mely közvetlenül levelek kifejlőése után kezőik (május közepe). Ez szksz egészen őszig, levelek sárgulásáig eltrt, mely végén egy mximum (3) mérhető lomhulltás iején (októer közepe). Ezeket fiziológiás szkszokt fszövetek keményítő-ontó enomiláz- (5 izoform) és pullulnáz ( ernhing ) (3 izoform) enzimek igen lsony ktivitás vlmint keményítő-szintetizáló AGPse és keményítőszintáz (EC ) megemelkeett ktivitás jellemzi. Ugynsk jellemzi ezt szkszt, hogy z AGPse enzim 3-PGA és P i -n keresztül történő llosztérikus szályozás