vestibИзвестия Национальной академии наук Беларуси. Серия биологических наукProceedings of the National Academy of Sciences of Belarus, Biological Series1029-89402524-230XThe Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1029-8940-2018-63-2-163-170vestib-360Research ArticleСтатьиАЛЛЕЛОПАТИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ АДВЕНТИВНЫХ ВИДОВ С ВЫСОКОЙ ИНВАЗИОННОЙ АКТИВНОСТЬЮ ВО ФЛОРЕ БЕЛАРУСИALLELOPATHIC POTENTIAL OF ADVENTIVE SPECIES WITH HIGH INVASIVE ACTIVITY IN FLORA OF BELARUSПрохоровВ. Н.ProkhorovV. N.

д-р биол. наук, гл. науч. сотрудник

D. Sc. (Biol.), Chief researcher

nan.botany@yandex.byИнститут экспериментальной ботаники им. В. Ф. Купревича НАН Беларуси, МинскV. F. Kuprevich Institute of Experimental Botany of the National Academy of Sciences of Belarus, Minsk201821052018632163170Copyright © Прохоров В.Н., 20182018Прохоров В.Н.Prokhorov V.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestibio.belnauka.by/jour/article/view/360

Изучено влияние водных экстрактов, полученных из сухой биомассы растений адвентивных видов с высокой инвазионной активностью, произрастающих в Беларуси, на рост проростков тест-культур. Отмечена высокая корреляция между степенью влияния выделяемых из семян борщевика Сосновского (Heracleum sosnowskyi Manden) биологически активных веществ на различные виды растений и их принадлежностью к определенным семействам. Показано их сильное стимулирующее действие на представителей из семейства Крестоцветные (Cruciferae). Виды из семейства Злаковые в основном характеризуются нейтральной реакцией на выделяемые из семян борщевика Сосновского биологически активные вещества. Установлено, что воздействие концентраций водных экстрактов, полученных из изученных видов растений, в пределах от 0,01 до 0,001 % стимулирует рост и развитие тест-культур, а воздействие концентраций в диапазоне от 1 до 10 % оказывает в основном ингибирующее влияние.

 

 

 

 

The results show the effect of water extracts from dry biomass of adventive plant species with high invasive activity from Belarus on the growth of seedlings of test plants. High correlation between the effect of biologically active substances released from the seeds of Heracleum sosnowskyi Manden on various test plants and plant species is discussed. The strong stimulating effect of water extracts on plant species from Cruciferae family is shown. Plant species from Poaceae family are mainly characterized by a neutral reaction to the biologically active substances emitted from H. sosnowskyi seeds. It has been found that water extracts at the concentrations from 0.01 to 0.001 % have a stimulatory effect on the growth and development of test plants, while an inhibitory effect was observed at the concentrations in the range from 1 to 10 %.

аллелопатияадвентивные видыинвазионная активностьтест-культурыallelopathyadventive speciesinvasive activitytest plantsРабота выполнена при поддержке проекта Белорусского республиканского фонда фундаментальных исследований № Б16-046 «Исследование аллелопатического потенциала адвентивных видов с высокой инвазионной активностью в Беларуси в связи с ограничением их распространения и возможностью использования в хозяйственно-полезных целях».The work was supported by the project of the Belarusian Republican Foundation for Basic Research no. B16-046 “Investigation of the allelopathic potential of adventitious species with high invasive activity in Belarus due to the limitation of their spread and the possibility of using them for economic purposes”ReferencesЛаман, Н. А. Способы ограничения распространения и искоренения гигантских борщевиков: современное со-стояние проблемы / Н. А. Ламан, В. Н. Прохоров // Ботаника: (исследования) : сб. науч. тр. / Нац. акад. наук Беларуси, Отд-ние биол. наук [и др.] ; ред. : Н. А. Ламан [и др.]. – Минск, 2011. – Вып. 40. – С. 469–489.Laman N. A., Prokhorov V. N. Methods for limiting the spread and eradication of giant cow-eaters: the current state of the problem. Botanika: (issledovaniya): sbornik nauchnykh trudov [Botany: (research): a collection of scientific papers]. Minsk, 2008, Iss. 35, pp. 100–105 (in Russian).The problem of invasive Heracleum species in Belarus / М. Mishyna [et al.] // Weed science society of Japan : materials of the scientific and practical conference (Japan, April 13–14). – Kyoto, 2013. – P. 102.Mishyna М., Laman N., Prokhorov V., Fujii Y. The problem of invasive Heracleum species in Belarus : materials of the scientific and practical conference. Kyoto, Japan, April 13–14, 2013, р. 102.Lorenzo, P. Role of allelopathy during invasion process by alien invasive plants in terrestrial ecosystems / P. Lorenzo,Lorenzo P., Hussain M. I., Gonzalez L. Role of allelopathy during invasion process by alien invasive plants in terrestrial ecosystems. Allelopathy: Current trends and future applications. Berlin, Heidelberg, 2013, рр. 3–21.M. I. Hussain, L. González // Allelopathy: Current trends and future applications / ed. : Z. A. Cheema, M. Farooq, A. Wahid. – Berlin, Heidelberg, 2013. – P. 3–21.Pisula N., Meiners S. J. Allelopathic effects of goldenrod species on turnover in successional communities. The American Midland Naturalist, 2010, vol. 163, no. 1, рр. 161–172. DOI: 10.1674/0003-0031-163.1.161Pisula, N. L. Allelopathic effects of goldenrod species on turnover in successional communities / N. L. Pisula,Vinogradova Yu. K. Invasive biology: subject, hypotheses, problems, methods. Problemy eksperimental’noi botaniki: sbornik statei [Problems of experimental botany: a collection of articles]. Minsk, 2015, рр. 5–79 (in Russian).S. J. Meiners // The Amer. Midland Naturalist. – 2010. – Vol. 163, N 1. – P. 161–172.Orr S. P., Rudgers J. A., Clay K. Invasive plants can inhibit native tree seedlings: testing potential allelopathic mechanisms. Plant Ecology, 2005, vol. 181, no. 2, рр. 153–165. DOI: 10.1007/s11258-005-5698-6Виноградова, Ю. К. Инвазионная биология: предмет, гипотезы, задачи, методы / Ю. К. Виноградова // Проблемы экспериментальной ботаники : сб. ст. / Ю. К. Виноградова, В. Н. Решетников ; отв. ред. А. В. Пугачевский. – Минск, 2015. – С. 5–79. – (Купревичские чтения-10).Yuan Y., Wang B., Zhang S., Tang J., Tu C., Hu S., Yong J. W. Y., Chen X. Enhanced allelopathy and competitive ability of invasive plant Solidago canadensis in its introduced range. Journal of Plant Ecology, 2013, vol. 6, no. 3, pp. 253–263. DOI: 10.1093/jpe/rts033Orr, S. P. Invasive plants can inhibit native tree seedlings: testing potential allelopathic mechanisms / S. R. Orr,Grodzinskii A. M. Allelopathy in the life of plants and their communities: Fundamentals of chemical interaction of plants. Kiev, Naukova dumka Publ., 1965. 200 p. (in Russian).J. A. Rudgers, K. Clay // J. of Plant Ecology. – 2005. – Vol. 181, N 2. – P. 153–165.Chernobrivenko S. I. The biological role of plant extracts and the inter-species relationship in mixed crops. Moscow, Sovetskaya nauka Publ., 1956. 194 р. (in Russian).Enhanced allelopathy and competitive ability of invasive plant Solidago canadensis in its introduced range / Y. Yuan [et al.] // Plant Ecology. – 2013. – Vol. 6, N 3. – P. 253–263.Grodzinskii A. M. On the new concept of allelopathy. Khimicheskoe vzaimodeistvie rastenii: sbornik nauchnykh trudov [Chemical interaction of plants: a collection of scientific papers]. Kiev, 1981, рр. 3–18 (in Russian).Гродзинский, А. М. Аллелопатия в жизни растений и их сообществ : основы хим. взаимодействия растений / А. М. Гродзинский. – Киев : Наукова думка, 1965. – 200 с.Bukharov A. F., Baleev D. N. Allelopathic activity in the seeds of vegetable celery. Sel’skokhozyaistvennaya biolo- giya [Agricultural Biology], 2014, no. 1, pp. 86–90 (in Russian).Чернобривенко, С. И. Биологическая роль растительных выделений и межвидовое взаимоотношение в сме-шанных посевах / С. И. Чернобривенко. – М. : Совет. наука, 1956. – 194 с.Wu H., Pratley J., Lemerle D., An M., Liu D. L. Modern genomic approaches to improving allelopathic capability in wheat (Triticum aestivum L.). Allelopathy Journal, 2007, vol. 19, no. 1, pp. 97–107.Гродзинский, А. М. О новой концепции аллелопатии / А. М. Гродзинский // Химическое взаимодействие рас-тений : сб. науч. тр. / редкол. : А. М. Гродзинский (отв. ред.) [и др.]. – Киев, 1981. – С. 3–18.Yang R. Y., Mei L. X., Chen X. X. Allelopathic effects of invasive Solidago canadensis L.on germination and growth of native Chinese plant species. Allelopathy Journal, 2007, vol. 19, no. 1, pp. 241–247.Бухаров, А. Ф. Аллелопатическая активность у семян овощных сельдерейных культур / А. Ф. Бухаров, Д. Н. Балеев // Сельскохозяйственная биология. – 2014. – № 1. – С. 86–90.Mishyna M. Y., Prokhorov V. N. Influence of the joint germination of the seeds of the cowwort Sosnovsky (Heracleum sosnowskyi Manden.) on the germination and development of seedlings of different cultures. Regulyatsiya rosta, razvitiya i produktivnosti rastenii: materialy VII Mezhdunarodnoi nauchnoi konferentsii (Minsk, 26–28 oktyabrya 2011) [Regulation of growth, development and productivity of plants [Text]: materials of the VII International scientific conference] (Minsk, October 26–28, 2011). Minsk, 2011, p. 146 (in Russian).Modern genomic approaches to improving allelopathic capability in wheat (Triticum aestivum L.) / H. Wu [et al.] // Allelopathy J. – 2007. – Vol. 19, N 1. – P. 97–107.Mishyna M. Y., Laman N. A., Prokhorov V. N., Fujii Y. The study of plant growth activity of seeds of invasive species Heracleum sosnowskyi Manden Umbeliferae. The East Asian flora and its role in the formation of the world’s vegetation: absracts of the symposium (Vladivostok, September 23–27, 2012). Vladivostok, 2012, p. 48.Yang, R. Y. Allelopathic effects of invasive Solidago canadensis L. on germination and growth of native chinese plant species / R. Y. Yang, L. X. Mei, X. Chen // Allelopathy J. – 2007. – Vol. 19, N 1. – P. 241–247.Prokhorov V. N., Mishyna M. Y., Timofeeva I. V., Rosolenko S. I., Laman N. A. The study of allelopathic activity of the Sausnovsky cowworm (Heracleum sosnowskyi Manden) in connection with its high competitive potential. Biologicheski aktivnye veshchestva rastenii – izuchenie i ispol’zovanie: materialy mezhdunarodnoi nauchnoi konferentsii, priurochennoi k 55-letiyu Otdela biokhimii i biotekhnologii rastenii Tsentral’nogo botanicheskogo sada NAN Belarusi i 75-letiyu akademika NAN Belarusi V. N. Reshetnikova (Minsk, 29–31 maya 2013) [Biologically active substances of plants – study and use: materials of the intern. sci. dedicated to the 55th anniversary of the Biochemistry and Biotechnology Department of the Central Botanical Garden of the National Academy of Sciences of Belarus and the 75th anniversary of Academician of the National Academy of Sciences of Belarus V. N. Reshetnikov (Minsk, May 29–31, 2013)]. Minsk, 2013, pp. 180–181 (in Russian).Мишина, М. Ю. Влияние совместного проращивания семян борщевика Сосновского (Heracleum sosnowskyi Manden.) на всхожесть и развитие проростков различных культур / М. Ю. Мишина, В. Н. Прохоров // Регуляция ро-ста, развития и продуктивности растений: материалы VII Междунар. науч. конф., г. Минск, 26–28 окт. 2011 г. / ред. : Н. А. Ламан [и др.]. – Минск, 2011. – С. 146.Lebedev V. M., Lebedev E. V. Questions of allelopathy in forest phytocenoses – state and prospects. Agrokhimiya [Agrochemistry], 2015, no. 4, pp. 85–91 (in Russian).The study of plant growth activity of seeds of invasive species Heracleum sosnowskyi Manden Umbeliferae /Chegodaeva N. D., Maskaeva T. A., Labutina M. V. Allelopathic influence of Sosnowskyi’s hogweed (Heracleum sosnowskyi Manden) on cultivated plants. Fundamental’nye issledovaniya [Fundamental research], 2015, no. 2, pt 26, pp. 5845–5849 (in Russian).M. Y. Mishyna [et al.] // The East Asian flora and its role in the formation of the world’s vegetation : absracts of the symposium (Vladivostok, Sept. 23–27, 2012). – Vladivostok, 2012. – P. 48.Laman N. A., Prokhorov V. N., Rosolenko S. I., Timofeeva I. V. Express method for determining the viability of seeds of the cow-bean plant Sosnowskyi (Heracleum sosnowskyi Manden). Kletochnaya biologiya i biotekhnologiya rastenii: mezhdunarodnaya nauchno-prakticheskaya konferentsiya (Minsk, 13–15 fevralya 2013 g.) [Plant cell biology and biotechnology: International scientific and practical conference (Minsk, 13–15 February, 2013)]. Minsk, 2013, p. 171 (in Russian).Исследование аллелопатической активности борщевика Сосновского (Heracleum sosnowskyi Manden) в связи с его высоким конкурентным потенциалом / В. Н. Прохоров [и др.] // Биологически активные вещества растений –Mishina M. Iu., Laman N. A., Prokhorov V. N. Influence of swollen seeds of cow-bearded Sosnowskyi (Heracleum sosnowskyi Manden) on the germination and growth of seedlings of cultivated plants. Introduktsiya, sokhranenie i ispol’zovanie biologicheskogo raznoobraziya mirovoi flory: materialy Mezhdunarodnoi konferentsii, posvyashchennoi 80-letiyu Tsentral’nogo botanicheskogo sada Natsional’noi akademii nauk Belarusi (19–22 iyunya 2012 g., Minsk). Chast’ 2 [Intro- duction, preservation and use of the biological diversity of the world flora: materials of the International conference dedicated to the 80th anniversary of the Central Botanical Garden of the National Academy of Sciences of Belarus (June 19–22, 2012, Minsk). Part 2]. Minsk, 2012, pp. 136–138 (in Russian).изучение и использование : материалы междунар. науч. конф., приуроч. к 55-летию Отдела биохимии и биотехнологийKondrat’ev M. N., Budarin S. N., Larikova Iu. S. Physiological and ecological mechanisms of invasive penetration of the Sosnowskyi cow-grass (Heracleum sosnowskyi Manden) into unused agroecosystems. Izvestiya Timiryazevskoi sel’skokhozyaistvennoi akademii [News of the Timiryazev Agricultural Academy], 2015, Iss. 2, pp. 36–49 (in Russian).растений Центр. Ботан. сада НАН Беларуси и 75-летию акад. НАН Беларуси В. Н. Решетникова (г. Минск, 29–31 мая 2013 г.) / ред. : В. Н. Решетников [и др.]. – Минск, 2013. – С. 180–181.Pisula N. L., Scott J. M. Relative allelopathic potential of invasive plant species in a young disturbed woodland. The Journal of the Torrey Botanical Society, 2010, vol. 137, no. 1, pp. 81–87. DOI: 10.3159/09-RA-040.1Лебедев, В. М. Вопросы аллелопатии в лесных фитоценозах – состояние и перспективы / В. М. Лебедев, Е. В. Лебедев // Агрохимия. – 2015. – № 4. – С. 85–91.Shaukat S. S., Munir N., Siddiqui I. A. Allelopathic responses of Coniza canadensis (L.) Cronquist: A cosmopolitan weed. Asian Journal of Plant Sciences, 2003, vol. 2, no. 14, pp. 1034–1039. DOI: 10.3923/ajps.2003.1034.1039Чегодаева, Н. Д. Аллелопатическое влияние борщевика Сосновского (Heracleum sosnowskyi Manden) на куль-турные растения / Н. Д. Чегодаева, Т. А. Маскаева, М. В. Лабутина // Фундам. исслед. – 2015. – № 2, ч. 26. – С. 5845–5849.Latif S., Chiapusio G., Weston L. A. Allelopathy and the role of allelochemicals in plant defence. Advances in Bota- nical Research, 2017, vol. 82, pp. 19–54. DOI: 10.1016/bs.abr.2016.12.001Экспресс-метод определения жизнеспособности семян борщевика Сосновского (Heracleum Sosnowskyi Manden) / Н. А. Ламан [и др.] // Клеточная биология и биотехнология растений : междунар. науч.-практ. конф. (г. Минск, 13–15 февр. 2013 г.) / ред. : В. В. Демидчик [и др.]. – Минск, 2013. – С. 171.Wang C., Jiang K., Zhou J., Liu J. Allelopathic suppression by Conyza canadensis depends on the interaction between latitude and the degree of the plant’s invasion. Acta Botanica Brasilica, 2017, vol. 31, no. 2, pp. 212–219. DOI: 10.1590/0102-33062017abb0045Мишина, М. Ю. Влияние набухающих семян борщевика Сосновского (Heracleum sosnowskyi Manden) на всхо- жесть и рост проростков культурных растений / М. Ю. Мишина, Н. А. Ламан, В. Н. Прохоров // Интродукция, сохранение и использование биологического разнообразия мировой флоры : материалы Междунар. конф., посвящ. 80-ле-тию Центр. Ботан. сада Нац. акад. наук Беларуси (19–22 июня 2012 г., г. Минск) : в 2 ч. / редкол. : В. В. Титок (отв. ред.) [и др.]. – Минск, 2012. – Ч. 2. – С. 136–138.Mahmood A., Cheema Z. A., Khaliq A., Hassan A. U. Evaluating the potential of allelopathic plant water extracts in suppressing horse purslane growth. International Journal of Agriculture and Biology, 2010, vol. 12, no. 4, pp. 581–585.Кондратьев, М. Н. Физиолого-экологические механизмы инвазивного проникновения борщевика Сосновского (Heracleum sosnowskyi Manden) в неиспользуемые агроэкосистемы / М. Н. Кондратьев, С. Н. Бударин, Ю. С. Ларикова // Изв. Тимирязев. с.-х. акад. – 2015. – Вып. 2. – С. 36–49.Bogatek R., Griazdowska A., Zakrewska W., Oracz K., Gawronski S. W. Allelopathic effects of sunflower extracts on mustard seed germination and seedling growth. Biologia Plantarum, 2006, vol. 50, no. 1, pp. 156–158. DOI: 10.1007/ s10535-005-0094-6Pisula, N. L. Relative allelopathic potential of invasive plant species in a young disturbed woodland / N. L. Pisula, J. M. Scott // J. of the Torrey Botanical Society. – 2010. – Vol. 137, N 1. – P. 81–87.Kondrat’ev M. N., Larikova Yu. S., Budarin S. N., Klechkovskaya Yu. B., Pashtanova E. S. Allelopathic effect of Heracleum sosnowskyi Manden, weed and medicinal plants on cultural species. Godichnoe sobranie Obshchestva fiziologov rastenii Rossii “Fiziologiya rastenii – teoreticheskaya osnova innovatsionnykh agro- i fitobiotekhnologii”: materialy mezhdunarodnoi nauchnaoi konferentsii i shkoly molodykh uchenykh. Chast’ 2 [Annual meeting of Russian society of plant physiologists “Plant physiology as a theoretical basis for innovative agriculture and phytobiotechnologies”: Proceedings of the International scientific conference and School for young scientists. Part 2]. Kaliningrad, 2014, pp. 234–236 (in Russian).Shaukat, S. S. Allelopathic responses of Coniza canadensis (L.) cronquist: a cosmopolitan weed / S. S. Shaukat, N. Munir, I. A. Siddiqui // Asian J. of Plant Sciences. – 2003. – Vol. 2, N 14. – P. 1034–1039.Shaukat, S. S. Allelopathic responses of Coniza canadensis (L.) cronquist: a cosmopolitan weed / S. S. Shaukat, N. Munir, I. A. Siddiqui // Asian J. of Plant Sciences. – 2003. – Vol. 2, N 14. – P. 1034–1039.Latif, S. Allelopathy and the role of allelochemicals in plant defence / S. Latif, G. Chiapusio, L. A. Weston // Advances in Bot. Research. – 2017. – Vol. 82. – P. 19–54.Latif, S. Allelopathy and the role of allelochemicals in plant defence / S. Latif, G. Chiapusio, L. A. Weston // Advances in Bot. Research. – 2017. – Vol. 82. – P. 19–54.Allelopathic suppression by Conyza canadensis depends on the interaction between latitude and the degree of the plant’s invasion / C. Wang [et al.] // Acta Botanica Brasilica. – 2017. – Vol. 31, N 2. – P. 212–219.Allelopathic suppression by Conyza canadensis depends on the interaction between latitude and the degree of the plant’s invasion / C. Wang [et al.] // Acta Botanica Brasilica. – 2017. – Vol. 31, N 2. – P. 212–219.Evaluating the potential of allelopathic plant water extracts in suppressing horse purslane growth / A. Mahmood [et al.] // Intern. J. of Agriculture and Biology. – 2010. – Vol. 12, N 4. – P. 581–585.Evaluating the potential of allelopathic plant water extracts in suppressing horse purslane growth / A. Mahmood [et al.] // Intern. J. of Agriculture and Biology. – 2010. – Vol. 12, N 4. – P. 581–585.Allelopathic effects of sunflower extracts on mustard seed germination and seedling growth / R. Bogatek [et al.] // Biologia Plantarum. – 2006. – Vol. 50, N 1. – P. 156–158.Allelopathic effects of sunflower extracts on mustard seed germination and seedling growth / R. Bogatek [et al.] // Biologia Plantarum. – 2006. – Vol. 50, N 1. – P. 156–158.Аллелопатический эффект Heracleum sosnowskyi Manden, сорных и лекарственных растений на культурные виды / М. Н. Кондратьев [и др.] // Годичное собрание Общества физиологов растений России «Физиология растений – теоретическая основа инновационных агро- и фитобиотехнологий» : материалы междунар. науч. конф. и шк. молодых ученых : в 2 ч. / отв. ред. Е. С. Роньжина. – Калининград, 2014. – Ч. 2. – С. 234–236.Аллелопатический эффект Heracleum sosnowskyi Manden, сорных и лекарственных растений на культурные виды / М. Н. Кондратьев [и др.] // Годичное собрание Общества физиологов растений России «Физиология растений – теоретическая основа инновационных агро- и фитобиотехнологий» : материалы междунар. науч. конф. и шк. молодых ученых : в 2 ч. / отв. ред. Е. С. Роньжина. – Калининград, 2014. – Ч. 2. – С. 234–236.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.