Effect of Algicide Based on Metabolites, Allelochemicals of Aquatic Plants on Seed Germination and the Development of Seedlings of Three Species of Helophytes

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

For the first time, the effect of a patented alcoholic solution of algicide on seed germination and the development of seedlings of three species of helophytes Sparganium emersum, S. glomeratum and Schoenoplectus lacustris was studied based on gallic, tetradecanoic, heptane and octane organic acids. Significant differences were found in the effect of different algicide concentrations (0.1, 1.0 and 10.0 mg/L) on seed germination and the initial stages of seedling development of three species of helophytes. We observed the stimulation of germination of Sparganium emersum seeds at a concentration of 10.0 mg/L and inhibition of this process in S. glomeratum at concentrations of 1.0 and 0.1 mg/L. No significant effect of algicide on the germination of Schoenoplectus lacustris seeds was found. According to the degree of increase in the resistance of morphological parameters of plants to the effect of different algicide concentrations, seedlings of three species of helophytes are arranged in the following series: Schoenoplectus lacustris > Sparganium glomeratum > S. emersum.

About the authors

A. G. Lapirov

Papanin Institute for Biology of Inland Waters, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: a_lapir@ibiw.ru
Russia, Nekouzskii raion, Yaroslavl oblast, Borok

E. A. Belyakov

Papanin Institute for Biology of Inland Waters, Russian Academy of Sciences; Cherepovets State University

Email: a_lapir@ibiw.ru
Russia, Nekouzskii raion, Yaroslavl oblast, Borok; Russia, Cherepovets

O. A. Lebedeva

Papanin Institute for Biology of Inland Waters, Russian Academy of Sciences

Email: a_lapir@ibiw.ru
Russia, Nekouzskii raion, Yaroslavl oblast, Borok

E. A. Kurashov

Papanin Institute for Biology of Inland Waters, Russian Academy of Sciences; Institute of Limnology, St. Petersburg Federal Research Center, Russian Academy of Sciences

Email: a_lapir@ibiw.ru
Russia, Nekouzskii raion, Yaroslavl oblast, Borok; Russia, St. Petersburg

J. V. Krylova

Papanin Institute for Biology of Inland Waters, Russian Academy of Sciences; Institute of Limnology, St. Petersburg Federal Research Center, Russian Academy of Sciences

Email: a_lapir@ibiw.ru
Russia, Nekouzskii raion, Yaroslavl oblast, Borok; Russia, St. Petersburg

References

  1. Беляков Е.А., Лапиров А.Г. 2019. Семенная продуктивность и особенности плавучести генеративных диаспор некоторых европейских видов рода Sparganium L. // Биология внутр. вод. № 4–2. С. 36. https://doi.org/10.1134/S0320965219060044
  2. Дубына Д.В., Стойко С.М., Сытник К.М. и др. 1993. Макрофиты – индикаторы изменений природной среды. Киев: Наукова думка.
  3. Курашов Е.А., Крылова Ю.В., Батаева Ю.В. и др. 2019. Альгицид для подавления развития цианобактерий из зеленых водорослей на основе метаболитов – аллелохемиков водных растений. Патент РФ № 2019104959 (RU 2 709 308 C1).
  4. Курашов Е.А., Крылова Ю.В., Митрукова Г.Г., Чернова А.М. 2014. Летучие низкомолекулярные метаболиты водных макрофитов, произрастающих на территории России, и их роль в гидроэкосистемах // Сиб. экол. журн. Т. 21. № 4. С. 573.
  5. Лисицына Л.И., Папченков В.Г., Артеменко В.И. 2009. Флора водоемов Волжского бассейна. Определитель сосудистых растений. М.: Тов-во науч. изд. КМК.
  6. Международные правила определения качества семян. 1969. М.: Колос.
  7. Николаева М.Г., Лянгузова И.В., Поздова Л.М. 1999. Биология семян. СПб.: НИИ химии СПбГУ.
  8. Савиных Н.П., Шабалкина С.В., Лелекова Е.В. 2015. Биоморфологические адаптации гелофитов // Сиб. экол. журн. Т. 22. № 5. С. 671. https://doi.org/10.15372/SEJ20150502
  9. Barral M.T., Paradelo R. 2011. A Review on the use of phytotoxicity as a compost quality indicator // Dynamic Soil, Dynamic Plant. V. 5. Iss. 2. P. 36.
  10. Bhadha J.H., Lang T.A., Alvarez O.M. et al. 2014. Allelopathic effects of Pistia stratiotes and Lyngbya wollei Farlow ex Gomont on seed germination and root growth // Sustain. Agr. Res. V. 3. № 4. P. 121. https://doi.org/10.5539/sar.v3n4p121
  11. Chiapusio G., Sánchez A.M., Reigosa M.J. et al. 1997. Do germination indices adequately reflect allelochemical effects on the germination process? J. Chem. Ecol. V. 23. № 2. P. 2445.
  12. Chou C.H., Lin H.J. 1976. Autointoxication mechanism of mechanism of Oriza sativa L. Phytotoxic effects of decomposing rice residues in soil // J. Chem. Ecol. V. 2. № 3. P. 353. https://doi.org/10.1007/BF00988282
  13. Dayan F.E., Romagni J.G., Duke S.O. 2000. Investigating the Mode of Action of Natural Phytotoxins // J. Chem. Ecol. V. 26. № 9. P. 2079. https://doi.org/10.1023/A:1005512331061
  14. El Fels L., Hafidi M., Ouhdouch Y. 2016. Artemia salina as a new index for assessment of acute cytotoxicity during co-composting of sewage sludge and lignocellulose waste // Waste Manage. V. 50. P. 194. https://doi.org/10.1016/j.wasman.2016.02.002
  15. Fink P. 2007. Ecological functions of volatile organic compounds in aquatic systems// Mar. Freshwater Behav. Physiol. V. 40. № 3. P.155. https://doi.org/10.1080/10236240701602218
  16. Fuentes A., Lloréns M., Sáez J. et al. F. 2004. Phytotoxicity and heavy metals speciation of stabilised sewage sludges // J. Hazard. Mater. V. A108. № 3. P. 161. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2004.02.014
  17. Gross E.M. 2003. Allelopathy of Aquatic Autotrophs // CRC Crit. Rev. Plant. Sci. V. 22. № 3–4. P. 313. https://doi.org/10.1080/713610859
  18. Hammer Ø., Harper D.A.T., Ryan P.D. 2001. PAST: Paleontological Statistics Software Package for Education and Data Analysis // Palaeontol. Electron. V. 4. № 1. P. 1.
  19. Iqbal M.Z., Rahmati K. 1992. Tolerance of Albizia lebeck to Cu and Fe application // Ekológia (CSFR). V. 11. № 4. P. 427.
  20. Jäger A.K., Strydom A., van Stade J. 1996. The effect of ethylene, octanoic acid and a plant-derived smoke extract on the germination of light-sensitive lettuce seeds // Plant Growth Regul. V. 19. P. 197. https://doi.org/10.1007/BF00037791
  21. Kurashov E., Kapustina L., Krylova J., Mitrukova G. 2020. The Use of fluorescence microscopy to assess the suppression of the development of cyanobacteria under the influence of allelochemicals of aquatic macrophytes // Fluorescence methods for investigation of living cells and microorganisms. London: IntechOpen. P. 83. https://doi.org/10.5772/intechopen.92800
  22. Kurashov E., Krylova J., Protopopova E. 2021. The Use of Allelochemicals of Aquatic Macrophytes to Suppress the Development of Cyanobacterial “Blooms” // Plankton Communities. London: IntechOpen. https://doi.org/10.5772/intechopen.95609
  23. Mazumder P., Khwairakpam M., Kalamdhad A.S. 2020. Bio-inherent attributes of water hyacinth procured from contaminated water body-effect of its compost on seed germination and radicle growth // J. Environ. Man. V. 257. art. № 109990. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2019.109990
  24. Muzaffar S., Ali B., Wani N. A. 2012. Effect of catechol, gallic acid and pyrogallic acid on the germination, seedling growth and the level of endogenous phenolics in cucumber (Cucumis sativus L.) // Int. J. Life Sci. Pharm. Res. V. 1 № 3. P. 50.
  25. Nakai S., Yamada S., Hosomi M. 2005. Anti-cyanobacterial fatty acids released from Myriophyllum spicatum // Hydrobiologia. V. 543. P. 71. https://doi.org/10.1007/s10750-004-6822-7
  26. Pagare S., Bhatia M., Tripathi N. et al. 2015. Secondary Metabolites of Plants and their Role: Overview // Curr. Trends Biotechnol. Pharm. V. 9. № 3. P. 293.
  27. Reigosa M.J., Pazos-Malvido E. 2007. Phytotoxic effects of 21 plant secondary metabolites on Arabidopsis thaliana germination and root growth // J. Chem. Ecol. V. 33. P. 1456. https://doi.org/10.1007/s10886-007-9318-x
  28. Selim Sh.M., Zayed Mona S., Atta H.M. 2012. Evaluation of phytotoxicity of compost during composting process // Nat. Sci. Sleep. V. 10. № 2. P. 69.
  29. Shipley B., Parent M. 1991. Germination responses of 64 wetland species in relation to seed size, minimum time to reproduction and seedling relative growth rate // Funct. Ecol. V. 5. № 1. P. 111. https://doi.org/10.2307/2389561
  30. Sutcliffe M.A., Whitehead C.S. 1995. Role of ethylene and short-chain saturated fatty acids in the smoke-stimulated germination of Cyclopia seed // J. Plant Physiol. V. 145. P. 271.
  31. Takao L.K., Ribeiro J.P.N., Lima M.I.S. 2011. Potencial alelopático de macrófitas aquáticas de um estuário cego // Acta Bot. Bras. V. 25. № 2. P. 324. https://doi.org/10.1590/S0102-33062011000200008
  32. Wang G., Yang Y., Kong Y. et al. 2022. Key factors affecting seed germination in phytotoxicity tests during sheep manure composting with carbon additives // J. Hazard. Mater. V. 421. Art. no. 126809. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2021.126809
  33. Whitehead C.S., Nelson R.M. 1992. Ethylene sensitivity in germinating peanut seeds: The effect of short-chain saturated fatty acids // J. Plant Physiol. V. 139. P. 479.
  34. Zeid I.M., Gharib Z.F.A.E., Ghazi S.M., Ahmed E.Z. 2019. Promotive effect of ascorbic acid, gallic acid, selenium and nano-selenium on seed germination, seedling growth and some hydrolytic enzymes activity of Cowpea (Vigna unguiculata) Seedling // J. Plant Physiol. Pathol. V. 7. Iss. 1. P. 1000193. https://doi.org/10.4172/2329-955X.1000193
  35. Zhang L., Jia Y., Zhang X. et al. 2016. Wheat straw: an inefficient substrate for rapid natural lignocellulosic composting // Bioresour. Technol. V. 209. P. 402. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2016.03.004
  36. Zhou S., Nakai S., Hosomi M. et al. 2006. Allelopathic growth inhibition of cyanobacteria by reed // Allelopathy J. V. 18. № 2. P. 277.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2.

Download (56KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2023 А.Г. Лапиров, Е.А. Беляков, О.А. Лебедева, Е.А. Курашов, Ю.В. Крылова

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».