The effects of essential oils from two different Satureja hortensis L. genotypes harvested at different times on weed seed germination

Yıl 2024, Cilt: 29 Sayı: 2, 425 - 438, 12.08.2024

Ayşe Yaşar , Yücel Karaman , Nihat Tursun

https://doi.org/10.37908/mkutbd.1430629

Öz

The most important allelopathic effect of essential oils is that they prevent the germination of some plant seeds. In this study, essential oils were obtained from different form periods (beginning of flowering, mid-flowering and end of flowering) of 2 genotypes of S. hortensis plant. Subsequently, different doses of essential oils (0.5, 1, 2, 4, 8 and 16 µl petri-1) were used from weeds such as giant amaranth (Amaranthus palmeri L.), wild oats (Avena fatua L.), purslane (Portulaca oleracea L.), wild mustard (Sinapis arvensis L.) and cress (Lepidium sativum L.), durum wheat (Triticum durum L.) and pepper (Capsicum annuum L.) seeds from cultivated plants were investigated. According to the results of the study, germination was negatively affected due to the increase in the application doses of essential oils, and the highest effect was determined as 2 µl petri-1 in A. palmeri and oleracea seeds, 4 µl petri-1 in A. fatua seeds and 8 µl petri-1 in S. arvensis. For the effects of essential oil doses, the highest LD50 values for the seeds of A. palmeri, P. oleracea, A. fatua and S. arvensis were found to be 0.159, 0.189, 1.043 and 3.087, respectively, while the highest LD90 values were determined to be 0.547, 0.673, 2.895 and 8.398, respectively. As a result of the study, it was seen that essential oils have a significant bioherbicidal effect on weed seeds and it is thought that this method will make a significant contribution to the alternative control of weeds.

Anahtar Kelimeler

Summer savory, bio-herbicide, essential oil, cultivated plant, weed

Farklı zamanlarda hasat edilen iki farklı Satureja hortensis L. genotiplerinden elde edilen uçucu yağların yabancı ot tohumlarının çimlenmesine etkileri

Öz

Uçucu yağların allelopatik etkilerinden en önemlisi bazı bitki tohumlarının çimlenmesini engellemesidir. Bu çalışmada S. hortensis bitkisinin 2 genotipine ait farklı biçim dönemlerinden (çiçeklenme başlangıcı, çiçeklenme ortası ve çiçeklenme sonu) uçucu yağlar elde edilmiştir. Elde edilen uçucu yağların farklı dozları (0.5, 1, 2, 4, 8 ve 16 µl petri-1) yabancı otlardan dev horozibiği (Amaranthus palmeri L.), yabani yulaf (Avena fatua L.), semizotu (Portulaca oleracea L.), yabani hardal (Sinapis arvensis L.) ve kültür bitkilerinden ise tere (Lepidium sativum L.), makarnalık buğday (Triticum durum L.) ve biber (Capsicum annuum L.) tohumlarının çimlenmesine olan etkisi araştırılmıştır. Çalışma sonuçlarına göre: uçucu yağların uygulama dozlarının artışına bağlı olarak çimlenmeler olumsuz yönde etkilenmiş olup A. palmeri ve P. oleracea tohumlarında en yüksek etki 2 µl petri-1, A. fatua tohumlarında 4 µl petri-1 ve S. arvensis’te ise 8 µl petri-1 olarak belirlenmiştir. Uçucu yağ dozlarının yabancı otlardan A. palmeri, P. oleracea, A. fatua ve S. arvensis tohumları üzerinde en yüksek LD50 değerleri sırasıyla 0.159, 0.189, 1.043 ve 3.087 olarak bulunurken, en yüksek LD90 değerleri ise yine sırasıyla 0.547, 0.673,2.895 ve 8.398 olarak hesaplanmıştır. Çalışmanın sonucunda uçucu yağların yabancı ot tohumları üzerinde önemli bir biyoherbisidal etkisinin olduğu görülmüş ve bu yöntemin yabancı otların alternatif mücadelesine önemli bir katkı sağlayacağı düşünülmektedir.

Anahtar Kelimeler

Baklakekiği, biyo-herbisit, uçucu yağ, kültür bitkisi, yabancı ot

Kaynakça

• Apuhan, A.K., & Beyazkaya, T. (2019). Bingöl’ün yenilebilir yabani bitkilerinin gastronomi turizmine etkisi. Tourism and Recreation, 1 (1), 31-37. https://dergipark.org.tr/tr/pub/tourismandrecreation/issue/46565/581393
• Arıkan, N., & Elibüyük, Ö.İ. (2015). Yabancı otlarla mücadelede allelopatinin kullanımı. Türk Bilimsel Derlemeler Dergisi, 8 (1), 46-50. https://dergipark.org.tr/tr/pub/derleme/issue/35094/389314
• Arminante, L., De Falco, E., De Feo, V., De Martino, L., Mancini, E., & Quaranta, E. (2006). Allelopathic activity of essential oils from Mediterranean Labiatae. In I International Symposium on The Labiatae: Advances in Production, Biotechnology and Utilisation, 723, 347-356. https://doi.org/10.17660/ActaHortic.2006.723.47
• Arslan, M., & Üremiş, İ. (2015). Weed control with essential oils in organic farming. Proceedings of VI International Agricultural Symposium “Agrosym 2015”, 1194-1200.
• Ateş, E., & Üremiş İ. (2021). Bazı fiziksel ve kimyasal dormansi kırma yöntemlerinin Sinapis arvensis L. (yabani hardal) tohumlarına karşı etkinliğinin belirlenmesi. Turkish Journal of Weed Science, 24 (2), 91-107. https://dergipark.org.tr/tr/pub/tjws/issue/67412/982893
• Barney, N.J., Hay, G.A., & Weston, A.L. (2005). Isolation and characterization of allelopathic volatiles from mugwort (Artemisa vulgaris L.). Journal of Chemical Ecology, 31, 247-265. https://link.springer.com/article/10.1007/s10886-005-1339-8
• Bayat, A., Üremiş, İ., Ulubilir, A., & Yarpuz, N. (1996). 2000’li yıllara girerken pestisit uygulama yöntemlerindeki gelişmeler. II. Ulusal Zirai Mücadele İlaçları Sempozyumu Bildirileri, 273-283. https://www.scielo.br/j/bjm/a/4ydfrHj4y5hZFrDQnFCHq8n/
• Baytop, T. (1999). Türkiye’de bitkiler ile tedavi: Geçmişte ve bugün. İstanbul: Nobel Tıp Kitapevleri, 480 s.
• Bozarı, S., Çakmak, B., & Kurt, H. (2017). Satureja hortensis bitkisinin uçucu yağlarının Hordeum vulgare L. tohumları üzerine genotoksik etkileri. KSÜ Doğa Bilimleri Dergisi, 20, 185-197. https://doi.org/10.18016/ksudobil.289453
• Busatta, C., Massi, A.J., Rodrigues, M.R., Causion, R.L., & Olivveria, J.V. (2007). Elevation of Origanum vulgare essential oil as antimicrobial agents sausage. Brazilian Journal of Microbiology, 38 (4), 1-6.
• Chang, S.T., Cheng, S.S., & Wang, S.Y. (2001). Antitermitic activity of essential oils and components from Taiwania (Taiwania cryptomerioides). Journal of Chemical Ecology, 27, 717-724. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/11446295/
• Charles, A., Mihaliak, Jonathon, G., & Rodney, C. (1991). Lack of rapid monoterpene turnover in rooted plants: implications for theories of plant chemical defense. Oecologia, 87, 373–376. https://link.springer.com/article/10.1007/BF00634594
• Cünedioğlu, T., & Üremiş, İ. (2018). Biberiye ve sütçüler kekiği uçucu yağlarının bazı yabancı ot tohumlarının çimlenmelerine etkileri. Mustafa Kemal Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 23 (1), 24-32. https://dergipark.org.tr/tr/pub/mkuzfd/issue/37413/414331
• Çetinkaya, N., & Yıldız, S. (2018). Erzurum’un yenilebilir otları ve yemeklerde kullanım şekillerine yönelik bir araştırma. Güncel Turizm Araştırma Dergisi, 2 (Ek Sayı 1), 482-503.
• Çetintaş, R., Tursun, N., Karcı, A., Almira, M.H., & Seyithanoğlu, M. (2006). The bioherbicidal effects of daphne (Laurus nobilis L.) and some of its important components on the germination of some weeds and agronomic crops. Annual International Research Conference on Methyl Bromide Alternatives and Emissions Reductions, 6-9 November, Florida-USA, p52.
• Dragoeva, A.P., Koleva, N.P., Nanova, Z.D., & Koseneva, M.Z. (2014). Allelopathy of cold water extract from Origanum vulgare spp. vulgare L. Natural of Agricultural Chemistry and Environment, 3 (4), 144-150. https://doi.org/10.4236/jacen.2014.34017
• Dudai, N., Paljakoff, M.A., Mayer, A.M., Putievsky, E., & Lerner, H.R. (1999). Essential oil as allelochemicals and their potential use bioherbicides. Journal of Chemical Ecology, 25 (5), 1079-1089. https://www.researchgate.net/publication/226916494
• Dudai, N., Poljokoff, M.A., Lerner, H.R., Putievsky, E., Ravid, U., & Katzir, E. (1993). Inhibition of germination and growth by volatiles of Micromeria fruticosa. Acta Horticulturae, 34, 123-131. https://doi.org/10.17660/ActaHortic.1993.344.15
• Efil, F., & Üremiş, İ, (2019). Dağ kekiği (Origanum syriacum L.) ve mercanköşk (Origanum majorana L.) bitkilerinden elde edilen uçucu yağların bazı yabancı ot tohumlarının çimlenmesine ve bitki gelişimine etkileri. Turkish Journal of Weed Science, 22 (1), 25-35. https://dergipark.org.tr/tr/download/article-file/753870
• EPPO (2024). https://gd.eppo.int/ (Access Date: 17.01.2024).
• Gholami, B., Faravani, M., & Kashki, M. (2011). Allelopathic effects of aqueous extract from Artemisia kopetdaghensis and Satureja hortensis on growth and seed germination of weeds. Journal of Applied Environmental and Biological Sciences, 1 (9), 283-290. https://www.textroad.com/pdf/JAEBS/J.%20Appl.%20Environ.%20Biol.%20Sci.,%201(9)283-290,%202011.pdf
• Güllüce, M., Sökmen, M., Deferera, D., Ağar, G., Özkan, H., Kartal, N., & Şahin, F. (2003). In vitro antibacterial, antifungal, and antioxidant activities of the essential oil and methanol extracts of herbal parts and callus cultures of Satureja hortensis L. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 51 (14), 3958-3965. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/12822930/
• Isman, M.B. (2000). Plant essential oils for pest and disease management. Crop Protection, 19 (8-10), 603-608. https://doi.org/10.1016/S0261-2194(00)00079-X
• Karabörklü, S. (2008). Çeşitli bitkilerden elde edilen uçucu yağların depolanmış ürün zararlısı böcekler üzerindeki öldürücü etkilerinin araştırılması. Yüksek Lisans Tezi, Erciyes Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Biyoloji Anabilim Dalı, 86 s, Kayseri.
• Karaman, Y., Yaşar, A., & Tursun, N. (2021). Bazı yabancı ot ve kültür bitkisi tohumlarının çimlenmesine yarpuz (Mentha pulegium L.) uçucu yağının etkisi. Iğdır Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 11 (4), 2477-2486. https://doi.org/10.21597/jist.928282
• Katar, D., Arslan, Y., Subaşı, İ., & Bülbül, A. (2011). Ankara ekolojik koşullarında sater (Satureja hortensis L) bitkisinde uçucu yağ ve bileşenlerinin ontogenetik varyabilitesinin belirlenmesi. Tekirdağ Ziraat Fakültesi Dergisi, 8 (2), 29-36. https://dergipark.org.tr/tr/pub/jotaf/issue/19042/201400
• Kordali, S., Cakir, A., Ozer, H., Cakmakcı, R., Kesdek, M., & Mete, E. (2008). Antifungal, phytotoxic and insecticidal properties of essential oil isolated from Turkish Origanum acuditens and three components, carvacrol, thymol and pcymene. Bioresource Technology, 99 (18), 8788-8795. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2008.04.048
• Kordali, S., Çakır, A., Akcin , T.A., Mete, E., Akcin, A., Aydın, T., & Kılıç, H. (2009). Antifungal and herbicidal properties of essential oils and n-hexane extracts of Achillea gypsicola Hub-Mor. and Achillea biebersteinii Afan. (Asteraceae). Industrial Crops and Products, 29, (2-3), 562-570. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2008.11.002
• Kwiecińska, P.E., Kraska, P., & Pałys, E. (2011). The influence of water extracts from Galium aparine L. and Matricaria maritime subsp. inodora (L.) Dostal on germination of winter rye and triticale. Acta Scientarum Polonurum Agricultura, 10, 75-85. http://yadda.icm.edu.pl/yadda/element/bwmeta1.element.agro-2d5a875a-b145-4ff6-84e7-c3c22169ad37/c/6.pdf
• Luciana, G.A., Carpanese, G., Cioni, L.P., Morelli, İ., Macchia, M., & Flamini, G. (2003). Essential oil from Mediterranean Lamiaceae as germination inhibitors. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 51 (21), 6158-6164. https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jf0210728
• Marino, M., Bersani, C., & Comi, G. (2001). Impedance measurements to study the antimicrobial activity of essential oils from Lamiaceae and Compositae. International Journal of Food Microbiology, 67 (3), 187-195. https://doi.org/10.1016/S0168-1605(01)00447-0
• Mukhopadhyay, S.K., Mondal, D.C., Hossain, A., Dasgupta, M.K., Ghosh, D.C., Gupta, D.D., & Bhattacharya, D. (1995). Possible production of plant herbicides from Eucalyptus. Proceedings of the National Symposium on Sustainable Agriculture in Sub-humid Zone, Sriniketan, West Bengal, Institute of Agriculture, India, 281-285.
• Oğan, Y., & Cömert, M. (2022). Artvin yöre gastronomisinde tıbbi ve aromatik bitkiler. Aydın Gastronomy, 6 (1), 29-38. https://doi.org/10.17932/IAU.GASTRONOMY.2017.016/gastronomy_v06i1003
• Önen, H. (2003). Bazı bitkisel uçucu yağların biyoherbisidal etkileri. Türkiye Herboloji Dergisi, 6 (1), 39-47. https://www.researchgate.net/publication/275655623
• Özüdoğru, B., Akaydın, G., Erika, S., & Yesilada, E. (2011). Inferences from an ethnobotanical field expedition in the selected locations of Sivas and Yozgat provinces (Turkey). Journal of Ethnopharmacology, 137, 85-98. https://doi.org/10.1016/j.jep.2011.04.050
• Pinto, E., Pina-Vaz, C., Salgueria, L., Gonc, M.J., Oliveira, S.C., Cavaleiro, C., & Oliveira, J.M. (2006). Antifungal activity of the essential oil of Thymus pulegioides on Candida, Aspergillus and dermatophyte species. Journal of Medical Microbiology, 55 (10), 1367-1373. https://doi.org/10.1099/jmm.0.46443-0
• Rice, E. (1984). Allelopathy. 2nd Edition, Academic Press Inc. Orlando FL. Academic Press, 130-188.
• Salamcı, E., Kordali, S., Kotan, R., Cakır, A., & Kaya, Y. (2007). Chemical composition, antimicrobial and herbicidal effects of essential oils isolated from Turkish. Biochemical Systematics and Ecology, 35, 569-581. https://doi.org/10.1016/j.bse.2007.03.012
• Soylu, E.M., Soylu, S., & Kurt, Ş. (2006). Antimicrobial activities of the essential oils of various plants against tomato late blight disease agent Phytophthora infestans. Mycopathologia, 161, 119-128. https://link.springer.com/article/10.1007/s11046-005-0206-z
• Şahin, C.B., Arslan, M., & Kırmaz, S. (2013). Bazı yabancı ot tohumlarının çimlenmesi üzerine uçucu yağların herbisidal etkisi. Tarla Bitkileri Kongresi Bildiriler, 1026-1030, Konya.
• Telci, İ. (2006). Uçucu yağlar ve allelopati. Allelopati Çalıştayı “Türkiye’de Allelopatinin Kullanımı: Dün, Bugün, Yarın” Bildiriler, 153-159.
• Tetik, F., Civelek, S., & Cakilcioglu, U. (2013). Traditional uses of some medicinal plants in Malatya (Turkey). Journal of Ethnopharmacology, 146, 331-346. https://doi.org/10.1016/j.jep.2012.12.054
• Tworkoski, T. (2002). Herbicide effects of essential oils. Weed Science, 50, 425-431. https://www.jstor.org/stable/4046523
• Ulte, A., Bennik, M.J., & Maezelaar, R. (2002). The phenolic hydroxyl group of carvacrol is essential for action against the food-borne pathogen Bacillus cereus. Applied and Environmental Microbiology, 68, 1561-1568. https://doi.org/10.1128/AEM.68.4.1561-1568.2002
• Uremis, I., Arslan, M., & Uludag, A. (2008). Effect of essential oils on the germination of Solanum nigrum and Physalis angulata. Abstracts of 5th World Congress on Allelopathy “Growing Awareness of the Role of Allelopathy in Ecological, Agricultural, and Environmental Processes”, 47-48.
• Uygur, F.N. (1985). Untersuchungen zu art und bedeutung der verunkrautung in der Çukurova unter besonderer berücksichtigung von Cynodon dactylon (L.) Pers. und Sorghum halepense (L.) Pers. PLITS, 1985/3 (5), Stuttgart, p 169.
• Üremiş, I., Soylu, S., & Uludag, A. (2017). The effect of essential oil of Rosmarinus officinalis L. on several weed and crop species. Abstracts of the 26th Asian-Pasific Weed Science Society Conference, 311.
• Üremiş, İ., & Uygur, F.N. (1999). Çukurova bölgesindeki önemli bazı yabancı ot tohumlarının minimum optimum ve maksimum çimlenme sıcaklıkları. Türkiye Herboloji Dergisi, 2 (1), 1-12.
• Üremiş, İ., Arslan, M., & Sangun, M.K. (2009). Herbicidal potential of essential oils on the germination of some problem weeds. Asian Journal of Chemistry, 21 (4) 3199-3210. https://www.researchgate.net/publication/289068879
• Üremiş, İ., Arslan, M., & Yıldırım, A.E. (2011). Bitkisel kökenli uçucu yağların bazı yabancı ot tohumlarına karşı herbisidal potansiyellerinin belirlenmesi. Türkiye IV. Bitki Koruma Kongresi Bildirileri, 155.
• Üremiş, İ., Soylu, S., Kurt, Ş., Soylu, E.M., & Sertkaya, E. (2020). Hatay ili havuç ekim alanlarında bulunan yabancı ot türleri, yaygınlıkları, yoğunlukları ve durumlarının değerlendirilmesi. Tekirdağ Namık Kemal Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 17 (2), 211-228. https://doi.org/10.33462/jotaf.645336
• Üremiş, İ., Soylu, S., Uludağ, A., Asil, H., Kara, M., & Arslan, M. (2023a). Yabancı ot mücadelesinde bitki uçucu yağlarının kullanımı: Türkiye’de yapılan çalışmalara geçmişten geleceğe bakış 1, (Ziraat, Orman ve Su Ürünleri Alanında Gelişmeler, Ed., Atik, A. ve Keskin, A.H.). Platanus Publishing, Ankara, 327-359.
• Üremiş, İ., Soylu, S., Uludağ, A., Asil, H., Kara, M., & Arslan, M. (2023b). Yabancı ot mücadelesinde bitki uçucu yağlarının kullanımı: Türkiye’de yapılan çalışmalara geçmişten geleceğe bakış 2, (Ziraat, Orman ve Su Ürünleri Alanında Gelişmeler, Ed., Atik, A. ve Keskin, A.H.). Platanus Publishing, Ankara, 361-397.
• Üstüner, T. (2022). Kahramanmaraş ilinde gıda olarak tüketilen bitki türlerinin ve kullanım amaçlarının belirlenmesi. Turkish Journal of Weed Science, 25 (1), 54-68. https://dergipark.org.tr/tr/pub/tjws/issue/71156/1110633
• Yasar, A., Karaman, Y., Gokbulut, I., Tursun, A.O., Tursun, N., Uremis, I., & Arslan, M. (2021). Chemical composition and herbicidal activities of essential oil from aerial parts of Origanum hybrids grown in different global climate scenarios on seed germination of Amaranthus palmeri. Journal of Essential Oil Bearing Plants, 24 (3), 603-616. https://doi.org/10.1080/0972060X.2021.1951848
• Yazlık, A. (2014). Kanyaş [Sorghum halepense (L.) Pers. ]’ın Marmara bölgesindeki yaygınlığı, yoğunluğu, biyolojisi ve alternatif mücadele olanaklarının belirlenmesi. Doktora Tezi, Mustafa Kemal Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Bitki Koruma Anabilim Dalı, 176 s, Hatay.
• Yeşilbağ, D. (2007). Fitobiyotikler. Uludağ Universitesi Journal of the Faculty of Veterinary Medicine, 26 (1-2), 33-39. https://dergipark.org.tr/tr/pub/uluvfd/issue/13526/163626