Fitotoksyczność glifosatu wobec siewek łubinu żółtego (Lupinus luteus L.)

• Autorzy: Sikorski L. , Baciak M. , Bes A. , Piotrowicz-Cieslak A.I. , Adomas B.

Warianty tytułu

EN

Phytotoxicity of glyphosate to yellow lupin seedlings (Lupinus luteus L.)

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Celem badań było określenie fitotoksyczności glifosatu w stężeniach: 1, 3, 7, 20, 40, 100, 500, 1000 μM wobec siewek łubinu żółtego (Lupinus luteus L.) odmiany ‘Mister’ poprzez ocenę wybranych cech morfologicznych i zawartości w tkankach węglowodanów rozpuszczalnych. Stwierdzono, że glifosat zanieczyszczający glebę wraz ze wzrostem stężeń zmniejszał długość korzeni zarodkowych i łodyg siewek łubinu. Dowiedziono, że glifosat w zalecanym do aplikacji stężeniu polowym (3 l/ha), co odpowiada testowanemu stężeniu 7 μM, był fitotoksyczny wobec kiełkujących siewek łubinu. Obecne w tkankach łubinu cyklitole (myo-inozytol, D-chiro-inozytol) były dobrym wskaźnikiem pobierania wody z gleby oraz szybkości kiełkowania nasion. Zawartość węglowodanów rozpuszczalnych w siewkach łubinu żółtego była wprost proporcjonalna do badanych stężeń glifosatu. Badania dowiodły, że łubin żółty może być stosowany jako biowskaźnik do oceny zanieczyszczenia gleby glifosatem. W celu uzyskania pełnej odpowiedzi o zanieczyszczeniu środowiska przyrodniczego metody biologiczne powinny być uzupełnione metodami biochemicznymi.

EN

Glyphosate is one of the most widely used herbicides making up approximately 60% of the global herbicide sale. Although quite effective against weeds, it shows a strong adsorption in soil and may also affect plants that are not its immediate targets. To counteract environmental stresses, plants activate various defense mechanisms. For example, they can accumulate various metabolites, including soluble carbohydrates, which maintain osmotic balance, and protect cell and enzyme structure. The aim of this study was to determine the phytotoxicity of glyphosate (at concentrations of 1, 3, 7, 20, 40, 100, 500, 1000 μM) to yellow lupin (Lupinus luteus L.) cv. ‘Mister’. Seedling morphological features and soluble carbohydrate contents were analyzed. Increasing concentrations of glyphosate in soil inhibited length of yellow lupin roots and stems. Soil glyphosate at the level of 20 μM strongly inhibited elongation of yellow lupin shoots. Glyphosate at 7μM concentration (i.e. the level recommended by its producer to control weeds in fields, orchards and water reservoirs) was already phytotoxic towards yellow lupin, a protein-rich plant. The content of osmoprotectants in plant tissues, especially myo-inositol, D-chiro-inositiol and sucrose, increased with increasing concentration of glyphosate in soil. Cyclitols (myo-inositol and D-chiro-inositiol) present in the tissues of yellow lupin were important indicators of water absorption from the soil environment. The content of soluble sugars was a good predictor of how fast the seeds germinate. The research showed for the first time that in order to assess glyphosate soil contamination, lupin seedlings grown in Phytotoxkit™ can be conveniently applied as bioindicators. Biological methods should best be supplemented with biochemical analyses to get the most reliable estimates of herbicide impacts on the environment.

• Wydawca: -
• Czasopismo: Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych
• Rocznik: 2015
• Tom: 582
• Opis fizyczny: s.53-61,rys.,tab.,bibliogr.

Twórcy

autor

Sikorski L.

• Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie, Olsztyn

autor

Baciak M.

• Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie, Olsztyn

autor

Bes A.

• Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie, Olsztyn

autor

Piotrowicz-Cieslak A.I.

• Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie, Olsztyn

autor

Adomas B.

• Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie, Olsztyn

Bibliografia

• Adomas B., Piotrowicz-Cieślak A.I., 2004. Amino acid composition, hemicellulose and soluble sugars content in narrow- leaves lupin seeds (Lupinus angustifolius L.) under the effect of Reglone Turbo 200 SL. EJPAU, Agron. 7(2), 1-9.
• Adomas B., Piotrowicz-Cieślak A.I., Michalczyk D.J., Sadowski J., 2008a. Residues of dimethipin in pods and seed of narrow-leaved (Lupinus angustifolius L.) and yellow (Lupinus luteus L.) lupin. Fresen. Environ. Bull. 17(9), 1288-1293.
• Adomas B., Piotrowicz-Cieślak A.I., 2008b. Yellow Lupin is a good bioindicator of soil contamination with sulfamethazine. Lupin for Health and Wealth. Proc. of the 12th International Lupin Conference, Fremantle, Western Australia, 14-18 September 2008, 362-367.
• Alexander B., Browse D.J., Reading S.J., Benjamin I.S., 1999. A simple and accurate mathematical method for calculation of the EC50. J. Pharmacol. Toxicol. 41(2-3), 55-58.
• Cakmak I., Yazici A., Tutus Y., Ozturk L., 2009. Glyphosate reduced seed and leaf concentrations of calcium, manganese, magnesium, and iron in non-glyphosate resistant soybean. Eur. J. Agron. 31, 114-119.
• Clay P.A., Griffin J.L., 2000. Weed seed production and seedling emergence responses to late-season glyphosate applications. Weed Sci. 48, 481-486.
• De Maria N., De Felipe M.R., Fernández-Pascual M., 2005. Alternation induced by glyphosate on lupin photosynthetic apparatus and nodule ultrastructure and some oxygen diffusion related proteins. Plant Physiol. Biochem. 43, 985-996.
• Ibraheem O., Dealtry G., Roux S., Bradley G., 2011. The effect of drought and salinity on the ex-pressional levels of sucrose transporters in rice (Oryza sativa Nipponbare) cultivar plants. Plant Omics 4(2), 68-74.
• ISTA, International rules for seed testing 1999. Seed Sci. Tech., Suplement 27, 1.
• Karta charakterystyki środka Roundup 360 SL, www.monsanto.pl/ download/.../roundup_360_sl_amber.pdf (data dostępu: 14.04.2011).
• Lahuta L., Górecki R., Michalczyk D., Piotrowicz-Cieślak A. 2000., Alpha-D-galactosidase activity in stored yellow lupin (Lupinus luteus L.) seeds. EJPAU, Agron. 3(1), art. 5, http://www. ejpau.media.pl/series/volume3/issue1/agronomy/art05.html.
• Loewus F. A., Murthy P.P.N., 2000. myo-Inositol metabolism in plants. Plant Sci. 150(1), 1-19.
• Marchiosi R., De Lourdes Lucio Ferrarese M., Bonini E.A., Fernandes N.G., Ferro A.P., Ferrarese--Filho O., 2009. Glyphosate-induced metabolic changes in susceptible and glyphosate--resistant soybean (Glycine max L.) roots. Pestic. Biochem. Phys. 93, 28-33.
• Marczewski K., Rola H., Biskupski A., Sumisławska J., 2010. Wpływ herbicydów stosowanych w uprawie żyta ozimego na wartość technologiczną ziarna wybranych odmian. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol. 556, 165-174.
• Matłok N., Gorzelany J., Bilek M., Pieniążek R., Kuźniar P., Kaniuczak J., 2014. Ocena zawartości fruktozy, glukozy i sacharozy w wybranych odmianach cebuli uprawianych w trzech gospodarstwach hodowlano-nasiennych. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol. 576, 79-87.
• Moldes C.A., Medici L.O., Abrahäo O.S., Tsai S.M., Azevedo R.A., 2008. Biochemical responses of glyphosate resistant and susceptible soybean plants exposed to glyphosate. Acta Phy-siol. Plant. 30, 469-479.
• Moldes C.A., Camińa J.M., Medici L.O., Tsai S.M., Azevedo R.A., 2012. Physiological effects of glyphosate over amino acid profile in conventional and transgenic soybean (Glycine max). Pestic. Biochem. Phys. 102(2), 134-141.
• Ortbauer M., Popp M., 2008. Functional role of polyhydroxy compounds on protein structure and thermal stability studied by circular dichroism spectroscopy. Plant Physiol. Biochem. 46, 428-434.
• Piotrowicz-Cieślak A.I., 2005a. Changes in soluble carbohydrates in yellow lupin seed under prolonged storage. Seed Sci. Technol. 33, 141-145.
• Piotrowicz-Cieślak A.I., 2005b. Rola fizjologiczna i przemiany metaboliczne węglowodanów rozpuszczalnych w nasionach łubinu (Lupinus sp.). Post. Nauk Rol. 4, 103-116.
• Piotrowicz-Cieślak A.I., Adomas B., Michalczyk D., 2010. Different glyphosate phytotoxicity to seeds and seedlings of selected plant species. Polish J. Environ. Stud. 19(1), 123-129.
• Piotrowicz-Cieślak A.I., Adomas B., 2012. Herbicide phytotoxicity and resistance to herbicides in legume plants. Herbicides - Environmental impact studies and management approaches. R. Alvarez-Fernandez (ed.), InTech., 19-44.
• PN-ISO 11269-1:1998. Jakość gleby - oznaczanie wpływu zanieczyszczeń na florę glebową - Metoda pomiaru hamowania wzrostu korzeni.
• Rontein D., Basset G., Hanson A.D., 2002. Metabolic engineering of osmoprotectant accumulation in plants. Metab. Engin. 4, 49-56.
• Torres A.C., Nascimento W.M., Paiva S.A.W., De Argäo F.A.S., 2003. Bioassay for detection of transgenic soybean seeds tolerance to glyphosate. Pesqui. Agropecu. Bras. 38(8), 1053-1057.
• Zalewski K., Lahuta L., Horbowicz M., 2001. The effect of soil drought on the composition of carbohydrates in yellow lupin seeds and triticale kernels. Acta Physiol. Plant. 23(1), 73-78.