Phytotoxicity and allelopathic impact of Impatiens glandulifera

Abstract

Žinios apie invazinių rūšių plitimą naujoje aplinkoje gali būti svarbios jų kontrolės vykdymui. Be to, biocheminė sąveika yra viena iš daugelio „naujo ginklo“ hipotezių, aiškinančių rūšių invazyvumą. Šiuo tyrimu siekta nustatyti bendrą fenolinių junginių kiekį įvairiose I. glandulifera dalyse ir įvertinti jų fitotoksiškumą vienskilčių ir dviskilčių rūšių daigumui. Invazinės Impatiens rūšies (Balsaminaceae) I. glandulifera (kilusios iš Himalajų) fitotoksiškumas ir alelopatinis aktyvumas kviečių ir rapsų daigumui ir daigų augimui buvo tirtas exsitu Aleksandro Stulginskio universitete 2016 metais. Fenolių kie-kis I. glandulifera ekstraktuose svyravo tarp 0,615 ir 7,566 mg g–1, tačiau reikšmingai slopino recipientų rūšių daigumą ir daigų augimą. Sėklų daigumas ir daigų pasirodymas yra biologinių procesų rezultatas, inicijuotas vandens brinkimo, kuris paskatina atsarginių maisto medžiagų fermentinį metabolizmą. Kiekviena recipiento rūšis pasižymėjo skirtingu daigumu. Nustatytas stipresnis Impatiens ekstraktų slopinamasis poveikis rapsų daigumui (11,5–81 %) nei kviečių (71–86,5 %), ir tam įtakos galėjo turėti skirtingą pralaidumą lemianti sėklų luobelės anatomija. Rapsų daigumas(11,5 %) stipriausiai buvo slopintas (86,5 %) 0,2 % I. glandulifera vaisių + sėk­lų ekstrakte. Vidutinis kviečių hipokotilio (14,2 mm) ir gemalinės šaknelės (4,4 mm) ilgis silpniau reagavo į I. glandulifera ekstraktus nei rapsų (atitinkamai 4,4 mm ir 1,4 mm). Todėl vietinių rūšių įsikūrimas ir atsikūrimas gali būti probleminis invazinės Impatiens rūšies paveiktuose arealuose

The knowledge of how invasive species spread in a new environment might be important for their management control. Moreover, biochemical interaction underlies the novel weapon hypothesis thus presenting one of numerous explanations for species invasiveness. This study aimed to determine the total phenolics content in various parts of I. glandulifera and evaluate their phytotoxicity on the germination of monocot and dicot species. Phytotoxicity and allelopathic activity of worldwide invasive Impatiens species (Balsaminaceae) I. glandulifera (originated in the Himalayas) on wheat and rapeseed germination and seedling growth was assessed ex situ at Aleksandras Stulginskis University in 2016. The phenolic content ranged between 0.615 and 7.566 mg g–1 in Impatiens extracts, however, it significantly inhibited germination and seedling growth of the recipient species. Seed germination and seedling emergence are the outcomes of a sequence of biological events initiated by water imbibition followed by enzymatic metabolism of storage nutrients. The recorded germination rate was different for each recipient species. Inhibition of Impatiens extracts was recorded stronger for rapeseed germination (11.5– 81%) than that for wheat germination (71–86.5%), possibly due to different seed coat anatomy and thus its permeability. Therefore the strongest inhibition (86.5%) was recorded for rapeseed germination (11.5%) in 0.2% fruit + seed extract of I. glandulifera. Mean length of wheat hypocotyl (14.2 mm) and radicle (4.4 mm) exhibited a weaker response to the extract of I. glandulifera than rapeseed (4.4 mm and 1.4 mm, respectively). Consequently, recruitment and regeneration of native species might be negatively affected by the invasive Impatiens species in invaded habitats