Physiological effects of allelopathic activity of sunflower on mustard

• Autorzy: Bernat W. , Gawronska H. , Gawronski S.W.

Warianty tytułu

PL

Ocena allelopatycznego wpływu słonecznika na wybrane procesy fizjologiczne u roślin gorczycy białej

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy oceniono allelopatyczny wpływ słonecznika na: (i) wymianę gazową, (ii) gospodarkę wodną, (iii) uszkodzenia błon cytoplazmatycznych oraz na (iv) zmiany w poziomie tzw. hormonów stresowych etylenu i ABA u roślin gorczycy białej odm. Nakielska. Pięciotygodniowe rośliny, uprawiane w hydroponice traktowano wodnymi wyciągami liści słonecznika w stężeniu 2,5 oraz 5,0% (s.m. g/v) do 72 godzin. Wyraźne symptomy starzenia się roślin oraz deficytu wody (utrata turgoru, obniżone RWC i potencjały osmotyczne liści) obserwowano u roślin traktowanych allelozwiązkami, pomimo że u roślin tych jednocześnie stwierdzono istotne obniżenie transpiracji i wzrost oporów dyfuzyjnych liści. Wskazuje to na zaburzenia w pobieraniu wody przez korzenie. Również intensywność fotosyntezy była istotnie niższa u roślin traktowanych. Rośliny te cechowały się uszkodzeniami błon cytoplazmatycznych zarówno w liściach, jak i w korzeniach. Pomimo wyraźnych objawów starzenia, rośliny traktowane wydzielały mniej etylenu, natomiast poziom ABA był wielokrotnie wyższy w liściach, ale nie w korzeniach. Stwierdzone różnice były większe u roślin traktowanych przez dłuższy czas oraz wyższym stężeniem wyciągów i z reguły były one statystycznie istotne. Potencjały osmotyczne, stosowanych w badaniach wyciągów, były zbyt wysokie, aby mogły spowodować tak silne objawy deficytu wody, wskazując tym samym na toksyczny charakter oddziaływania allelozwiązków zawartych w wodnych wyciągach słonecznika.

EN

In this work we studied the effect of sunflower allelopathics on: (i) plant gas exchange and water status, (ii) cellular membrane integrity, and on (iii) changes in stress hormones: ethylene and abscisic acid in mustard. Hydroponically grown five-week old plants were exposed to aqueous extracts of sunflower leaves (2.5 and 5.0% DM w/v) up 72 h. In response to allelopathics, mustard plants showed evident symptoms of water deficit in shoots (loss of turgor, lowered RWC and osmotic potential) and of senescence. These plants had reduced photosynthesis and transpiration well corresponding with increased diffusive leaf resistance, suggesting that disrupted water uptake by roots is the major cause for water deficit. Due to the exposure to allelochemicals membrane integrity both in leaf blades and in roots was lost. These plants, despite the evident symptoms of senescence produced less ethylene. The level of ABA increased manifold in the leaves but not in the roots. Recorded changes were mostly statistically significant and showed a time and dose dependent manner. Osmotic potentials of used extracts were too high to create osmotic stress in the medium, therefore, it is most likely that the mode of action of allelocompounds derived from sunflower is of a toxic nature.

• Wydawca: -
• Czasopismo: Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych
• Rocznik: 2004
• Tom: 496
• Numer: 1
• Opis fizyczny: p.275-287,fig.,ref.

Twórcy

autor

Bernat W.

• Department of Pomology and Basic Natural Sciences in Horticulture, Warsaw Agricultural University, Nowoursynowska 166, 02-787 Warsaw, Poland

autor

Gawronska H.

• Department of Pomology and Basic Natural Sciences in Horticulture, Warsaw Agricultural University, Nowoursynowska 166, 02-787 Warsaw, Poland

autor

Gawronski S.W.

• Department of Pomology and Basic Natural Sciences in Horticulture, Warsaw Agricultural University, Nowoursynowska 166, 02-787 Warsaw, Poland

Bibliografia

• Arnon D.I., Hoagland D.R. 1940. Crop production in artificial solutions and soils with special reference to factor influencing yield and absorption in of inorganic nutrients. Soil Sci. 50: 463-471.
• Barkosky R.R., Einhelling F.A. 1993. Effects of salicylic acid on plant-water relationships. J. Chem. Ecol. 19: 237-247.
• Barkosky R.R., Einhellig F.A., Butler J.L. 2000. Caffeic acid-induced changes in plant-water relationships and photosynthesis in leafy spurge (Euphorbia esula L.). J. Chem. Ecol. 26: 2095-2109.
• Bernat W., Gawrońska H., Janowiak E, Gawroński S.W. 2003. The effect of sunflower allelopathics on germination and seedling vigor of winter wheat and mustard. Abstract of Fifth International Conference, „Ecophysiological aspects of plant responses to stress factor", Cracow, Poland. Acta Physiol. Plant. 25 (Supplement): 24-25.
• Bogatek R., Zakrzewska W., Vinel D., Śliwińska E., Gawrońska H., Come D. 2002. Effects of sunflower allelopathics on membrane integrity and energy status of mustard seeds during germination. Abstract of Third World Congress on Allelopathy: Challenge for the New Millennium. Tsukuba, Japan, 26-30 VIII 2002: 157.
• Caspersen S., Sundin R, Munro M., Adalsteinsson S., Hooker J.E., Jensen P. 1999. Interactive effects of lettuce (Lactuca sativa L.), irradiance, and ferulic acid in axenic, hydroponic culture. Plant and Soil 210: 115-126.
• Chon S.U., Kim Y.M., Lee J.C. 2003. Herbicidal potential and quantification of causative allelochemicals from several Compositae weeds. Weed Res. 43: 444-450.
• Davies W.J., Jones H.G. 1991. Abscisic acid, physiology and biochemistry. BIOS Scientific Publishers Limited. St Thomas House, Becket Street, Oxford OX1 1SJ, UK: 63-77, 137-149, 189-197, 201-225.
• Einhelling E.A. 1985. Allelopathy-natural protection, allelochemicals, in: CRC handbook series in naturally occurring pesticides. Edited by N. Bushan Mandawa. CRC Press Inc., Boca Raton, Florida: 161-200.
• Gawrońska H., Burza W., Bolesta E., Malepszy S. 2000. Zygotic and somatic embryos of cucumber (Cucumis sativus L) substantially in their levels of abscisic acid. Plant Sci. 157: 129-137.
• Gawroński S.W. 2003. Allelopathy as a strategy for weed control in organic farming. Abstract of Fifth International Conference, „Ecophysiological aspects of plant responses to stress factor", Cracow, Poland. Acta Physiol. Plant. 25 (Supplement): 24-25.
• Gawroński S.W., Bernat W., Gawrońska Н. 2002. Allelopathic potential of sunflower mulch in weed control. Abstract of Third World Congress on Allelopathy: Challenge for the New Millennium. Tsukuba, Japan, 26-30 VIII 2002: 160.
• Hegde R.S., Miller D.A. 1992. Scanning electron microscopy for studying root morphology and anatomy in alfalfa autotoxicity. Agron. J. 84: 618-620.
• Macias F.A., Molinillo J.M.G., Varela R.M., Torres A., Galindo J.C.G. 1999. Bioactive compounds from the genus Helianthus, in: Recent advances in allelopathy. F.A. Macias, J.C.G. Galindo, J.M.G. Molinillo, H.G. Cutler (eds). Servicio De Publicaciones - Universidad De Cadiz: 121-148.
• Molisch H. 1937. Der Einfluss eines Pflanz auf die andere Allelopathige. Fischer Jena, Germany.
• Narwal S.S. 1999. Allelopathy in weed management, in: Allelopathy update. Basic and Applied Aspects, Volume 2, S.S. Narwal (ed.). Publisher: Science Publishers Inc., Enfield, NH, USA: 203-254.
• Pandey D.K., Kauraw L.P., Bhan V.M. 1993. Inhibitory effect of parthenium (Parthenium hysterphorus L) residue on growth of water hyacinth (Eichhornia crassipees Mart Solms.). I. Effect of leaf residue. J. Chem. Ecol. 19: 2651-2662.
• Politycka B. 1996. Peroxidase activity and lipid peroxidation in roots of cucumber seedlings influenced by derivatives of cinnamic and benzoic acids. Acta Physiol. Plant. 18: 365-370.
• Politycka B. 1999. Ethylene-dependent activity of phenylalanine ammonia-lyase and lignin formation in cucumber roots exposed to phenolic allelochemicals. Acta Soc. Bot. Pol. 68: 123-127.
• Politycka В., Wójcik-Wojtkowiak D. 2001. Mechanizmy oddziaływań allelopatycznych, in: Chemiczne oddziaływania środowiska. W. Oleszek, К. Głowniak, В. Leszczyński (eds). Akademia Medyczna, Lublin: 13-24.
• Prasanta C., Bhowmik C., Inderjit 2003. Challenges and opportunities in implementing allelopathy for natural weed management. Crop Prot. 22: 661-671.
• Reigosa MJ„ Sánchez-Moreiras A., Gonzalez L. 1999. Ecophysiological approach in allelopathy. Crit. Rev. Plant Sci. 18(5): 577-608.
• Reigosa M.J., Pedrol N, Sánchez-Moreiras A.M, González L. 2002. Stress and allelopathy, in: Allelopathy, from molecule to ecosystem. M. Reigosa, N. Pedrol (eds). Science Publishers, Inc. NH, USA: 231-256.
• Wallstedt A., Dube S.L., Nilsson M.C. 2002. Photosynthetic function of leaves affected by bibenzyl batatasin-III, in: Allelopathy, from molecule to ecosystem. M. Reigosa, N. Pedrol (eds). Science Publishers, Inc. NH, USA: 45-58.
• Weiler E. 1982. An enzyme-immunoassay for cis -(+) - abscisic acid. Physiol. Plant. 54: 510-514.
• Wójcik-Wojtkowiak D., Politycka В., Weyman-Kaczmarkowa W. 1998. Allelopatia. Wydawnictwo AR w Poznaniu: 90 ss.