Izvestiya of Saratov University.

Chemistry. Biology. Ecology

ISSN 1816-9775 (Print)
ISSN 2541-8971 (Online)


For citation:

Chernyaeva K. V., Zhuravleva A. E., Viktorov V. P., Konichev V. S., Kozlenkov G. М. On the importance of chemosystematic correlation in the study of the allelopathic potential of congeneric native and exotic species of herbs. Izvestiya of Saratov University. Chemistry. Biology. Ecology, 2023, vol. 23, iss. 2, pp. 209-218. DOI: 10.18500/1816-9775-2023-23-2-209-218, EDN: ZGHIDJ

This is an open access article distributed under the terms of Creative Commons Attribution 4.0 International License (CC-BY 4.0).
Full text:
(downloads: 96)
Полный текст в формате PDF(En):
(downloads: 44)
Language: 
Russian
Heading: 
Article type: 
Article
UDC: 
581.524.1:581.524.2
EDN: 
ZGHIDJ

On the importance of chemosystematic correlation in the study of the allelopathic potential of congeneric native and exotic species of herbs

Abstract: 

This abstract presents the results of screening for allelopathic activity of three pairs “aboriginal-exotic” of comparison species of herbs, including invasive species, systematically related at the level of the genus. It was shown that a 1% leaf extract of Solidago virgaurea and S. canadensis, Pulmonaria obscura and P. saccharata, Veronica serpyllifolia and V. fi liformis had a similar or equal inhibitory eff ect on the germination and growth of test-plant roots in biotests owing to its chemosystematic correlation. Extracts of Solidago and Pulmonaria species slowed down the rate of germination and root growth by 1.5–2 times lower than the control. In the Salidago sp. experiment options the dynamics of the processes developed according to the type of stress-reaction. The absolute rate of root growth at the exponential stage diff ered twice in the Solidago sp. options: 16.8±0.43 and 8.99±0.23 mm/day in native and exotic specie, respectively. The total germination was close to or equal to the control level. In a comparison pair Pulmonaria sp. germination decreased by 58.66 and 43.5%. V. fi liformis extract inhibited germination by 24.4% more than the native species. Extracts 0.05% extracts of Solidago sp. had no eff ect, P. saccharata and V. fi liformis extracts caused the eff ects of hormesis. P. saccharate option produced an – acceleration of the absolute and relative root growth rate of the test-plants by two times, exceeding the total length of the roots by half compared to the control and the native species. In the V. fi liformis option, the rates of germination and root growth was inhibited by 24.7 and 50.2% of the values of the paired species, respectively. The comparative method increases the level of analysis of bioassay data, allows for a deeper study of the specifi cs of test-plants reactions, and allows the evaluation of the modes of action of allelochemics.

Reference: 
  1. Zhang Z., Liu Y., Weber E., Lin Y., Kleunen M. van. Effect of allelopathy on plant performance: A meta-analysis // Ecol. Let. 2020. Vol. 24, № 2. P. 348–362. https://doi.org/10.1111/ele.13627
  2. Гродзинский А. М. Аллелопатия в жизни растений и их сообществ. Киев : Наукова думка, 1965. 200 с.
  3. Kalisz S., Kilvin S., Bialic-Murphy L. Allelopathy is pervasive in invasive plants // Biol. Invas. 2021. Vol. 23. P. 367−371. https://doi.org/10.1007/s10530-020-02383-6
  4. Михеев А. И. Гиперадаптация. Стимулированная онтогенетическая адаптация растений. Киев : Фитоцентр, 2015. 474 с.
  5. Иванов В. Б. Использование корней как тест-объектов для оценки биологического действия химических соединений // Физиология растений. 2011. Т. 58, № 6. С. 944–952.
  6. Иванов В. Б. Клеточные механизмы роста растений. М. : Наука, 2011. 104 с.
  7. Сорокопудова О. А. Хемосистематика: основные положения и особенности // Научные ведомости БелГУ. Естественные науки. 2006. № 3, вып. 4. С. 75–83.
  8. Anjum T., Baiwa R. Importance of germination indices in interpretation o f allelochemical effects // International Journal of Agriculture and Biology. 2005. Vol. 3. P. 417–419.
  9. Бухаров А. Ф., Балеев Д. Н., Бухарова А. Р. Кинетика прорастания семян. Методы исследования и параметры // Известия ТСХА. 2017. Вып. 2. С. 5–19.
  10. Селье Г. На уровне целого организма. М. : Наука, 1972. 122 с.
  11. Шакирова Ф. М. Неспецифическая устойчивость растений к стрессовым факторам и ее регуляция. Уфа : Гилем, 2001. 160 с.
  12. Виноградова Ю. К., Майоров С. Р., Хорун Л. В. Черная книга флоры Средней России: чужеродные виды растений в экосистемах Средней России. М. : ГЕОС, 2010. 512 с.
  13. Виноградова Ю. К., Куклина А. Г., Галкина М. А. Темпы клонального расселения и регенеративная активность Veronica fi liformis J. T. Smith // Российский журнал биологических инвазий, 2017. № 2. С. 2–12. https://doi.org/10.1134/S2075111717030134
  14. Chernyaeva E. V., Viktorov V. P. New bioassay method to study the allelopathic activity of sugar lungwort (Pulmonaria saccharata Mill.) // Allelopathy Journal. 2020. Vol. 51, № 1. P. 93–112. https://doi.org/10.26651/allele.j/2020-51-1-1293
  15. Yuan Y., Wang B., Zhang S., Tang J., Tu C., Hu S., Yong J. W. H., Chen X. Enchanced allelopathy and competitive ability of invasive plant Solidago canadensis in introduction // Journal of Plant Ecology. 2012. Vol. 6. P. 1–11. https://doi.org/10.1093/jpe/rts033
  16. Бетехтина А. А., Ронжина Д. А., ИвановаЛ. А., Малыгин М. В., Иванов Л. А. Относительная скорость роста и ее компоненты у инвазионного Heracleum sosnowski и аборигенного H. sibiricum // Российский журнал биологических инвазий. 2018. Т. 11, № 4. C. 7−19.
  17. Урманцев Ю. А., Гудсков Н. Л. Проблема специфичности и неспецифичности ответных реакций растений на повреждающие воздействия // Журнал общей биологии. 1986. Т. 11, № 7. С. 337–349.
  18. Мелехов Е. М. Принцип регуляции скорости процесса повреждения клетки и реакция защитного торможения метаболизма (РЗТМ) // Журнал общей биологии. 1985. Т. 46, № 2. С. 174–189.
  19. Пятыгин С. С. Стресс у растений: физиологический подход // Журнал общей биологии. 2008. Т. 69, № 4. С. 294–298.
  20. Soln K., Klemancic M., Koce J. D. Plant cell responses to allelopathy: from oxidative stress to programmed cell death // Protoplasma. 2022. Vol. 259. P. 1111–1124. https://doi.org/10.1007/s00709-021-01729-8
  21. Обручева Н. В. Переход от гомональной к негормональной регуляции на примере выхода семян из покоя и запуска прорастания // Физиология растений. 2012. Т. 59, № 4. С. 591. 
  22. Belz R. G., Hurle K., Duke S. Dose-response – a challenge for allelopathy? // Nonlinearity in Biology Toxicology and Medicine. 2005. Vol. 3, № 2. P. 173–211. https://doi.org/10.2201/nonlin.003.02.002.00003
  23. Duke S. O., Cedergreen N., Velini E. D., Belz R. G. Hormesis is an important factor in herbicide use and allelopathy? // Outlook in Pest Management. 2006. February. Vol. 17, no. 1. P. 29–33. https://doi.org/10.1564/16feb10
  24. Черняева Е. В., Викторов В. П. Интерференция факторов в конкурентном взаимодействии чужеродного вида Pulmonaria saccharata (Mill) с банком семян в условиях интродукции // Известия РАН. Серия биологическая. 2022. № 4. С. 351–362. https://doi.org/10.31857/S1026347022040059
Received: 
11.11.2022
Accepted: 
26.01.2023
Published: 
30.06.2023
Short text (in English):
(downloads: 36)