Оцінка алелопатичних та фітотоксичних ефектів рослинних решток Ambrosia artemisiifolia L. на проростання насіння основних сільськогосподарських культур

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.33730/2077-4893.3.2025.340783

Ключові слова:

інвазійні види, вторинні метаболіти, умовні кумаринові одиниці, екстракційні методи, стійкість культур, біомоніторинг, біоконтроль бур’янів, сесквітерпеноїди, фітоінгібітори, агроекологічний ризик

Анотація

Ambrosia artemisiifolia L. — один із найагресивніших інвазійних видів бур’янів, що становить серйозну загрозу біорізноманіттю, стабільності агроекосистем та здоров’ю населення через високу алергенність пилку. Її потужні алелопатичні властивості зумовлюють пригнічення росту аборигенних видів і культурних рослин, що призводить до зниження врожайності та порушення трофічних зв’язків. Метою дослідження було кількісне оцінювання алелопатичного впливу водних екстрактів різних морфологічних органів рослини (корені, стебла, листки, суцвіття) на енергію проростання (GE) та лабораторну схожість (G) трьох культурних видів: Triticum aestivum L., Phaseolus vulgaris L. і Zea mays L. У лабораторних біотестах використано чотири методи екстракції: 24-годинна мацерація, 1-годинна екстракція, термічна обробка (водяна баня) та екстракція з сухої біомаси у концентраціях 1–10%. Алелопатичну активність виражено в умовних кумаринових одиницях (CCU). Встановлено дозозалежне та органоспецифічне інгібування: найбільш виражений ефект мали 24-годинні екстракти суцвіть і коренів. T. aestivum L. проявила найвищу чутливість (зниження GE і G до 15% за впливу 5–10% екстрактів), P. vulgaris L. займала проміжну позицію щодо чутливості, тоді як Z. mays L. демонструвала толерантність (CCU≤4–5 у більшості варіантів). Статистичний аналіз (ANOVA) підтвердив значущий вплив органа-донора та способу екстракції (p<0,05). Висока фітотоксичність інфлоресценцій і коренів, ймовірно, зумовлена накопиченням сесквітерпенів, флавоноїдів та поліацетиленів, що підтверджує гіпотезу «нової біохімічної зброї» і свідчать про потенційно важливу роль алелопатії у конкурентних перевагах A. artemisiifolia L. Практичне значення полягає у необхідності систематичного фітомоніторингу, врахування алелопатичного ефекту під час планування сівозмін та застосування T. aestivum L. як біоіндикатора. Подальші дослідження слід спрямувати на ідентифікацію активних сполук, оцінку їхньої стій- кості у ґрунті та вплив на ґрунтову мікробіоту, що дасть можливість інтегрувати отримані дані в екологічно безпечні стратегії контролю інвазій.

Посилання

Liu, Z., Zhang, N., Ma, X., Zhang, T., Li, X., Tian, G., … An, T. (2022). Sesquiterpenes from Ambrosia artemisiifolia and their allelopathy. Front. Plant Sci., 13, 996498. DOI: https://doi.org/10.3389/fpls.2022.996498.

Sun, Y., & Roderick, G. K. (2019). Rapid evolution of invasive traits facilitates the invasion of common ragweed, Ambrosia artemisiifolia. J. Ecol. 107, 2673–2687. DOI: https://doi.org/10.1111/1365-2745.13198.

Vidotto, F., Tesio, F., & Ferrero, A. (2013). Allelopathic effects of Ambrosia artemisiifolia L. in the invasive process. Crop Protection, 54, 161–167. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cropro.2013.08.009.

Bonnamour, A., Gippet, J. M. W., Bertelsmeier, C., & Gurevitch, J. (2021). Insect and plant invasions follow two waves of globalisation. Ecol. Lett., 24, 2418–2426. DOI: https://doi.org/10.1111/ele.13863.

Callaway, R. M., & Ridenour, W. M. (2004). Novel weapons: invasive success and the evolution of increased competitive ability. Front. Ecol. Environ., 2, 436–443. DOI: https://doi.org/10.1890/1540-9295-(2004)002[0436:nwisat]2.0.co;2.

Bais, H. P. (2003). Allelopathy and exotic plant invasion: from molecules and genes to species interactions. Science, 301, 1377–1380. DOI: https://doi.org/10.1126/science.1083245.

Taglialatela-Scafati, O., Pollastro, F., Minassi, A., Chianese, G., Petrocellis, L. D., & Marzo, V. D. (2012). Sesquiterpenoids from common ragweed (Ambrosia artemisiifolia L.), an invasive biological polluter. Eur. J. Org. Chem., 5162–5170. DOI: https://doi.org/10.1002/ejoc.201200650.

Ding, W. B., Huang, R., Zhou, Z. S., & Li, Y. Z. (2015). New sesquiterpenoids from Ambrosia artemisiifolia L. Molecules, 20, 4450–4459. DOI: https://doi.org/10.3390/molecules20034450.

Su, P., Liu, X., & Wang, R. (2022). Autotoxicity of Ambrosia artemisiifolia and Ambrosia trifida and its significance for the regulation of intraspecific populations density. Sci Rep, 12, 17424. DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-022-21344-8.

Thorpe, A. S., Thelen, G. C., Diaconu, A., & Callaway, R. M. (2009). Root exudate is allelopathic in invaded community but not in native community: field evidence for the novel weapons hypothesis. J. Ecol., 97, 641–645. DOI: https://doi.org/0.1111/J.1365-2745.2009.01520.X.

Maksimović, Т., M. Cvijetinović, & Hasanagić, D. (2023). Allelopathic effect of ragweed (Ambrosia artemisiifolia L.) on seed germination and early seedling growth of barley (Hordeum vulgare L.) and white clover (Trifolium repens L.). Агрознање/Agroknowledge journal, 24(3), 105-115. DOI: https://doi.org/10.7251/AGREN2303105M.

Bonea, D., Bonciu, E., Niculescu, M., & Olaru, A. L. (2018). The allelopathic, cytotoxic and genotoxic effect of Ambrosia artemisiifolia on the germination and root meristems of Zea mays L. Caryologia, 71, 24–28. DOI: https://doi.org/10.1080/00087114.2017.1400263.

Zeng, H., Zhao, J., & Zhou, Q. (2022). Allelopathic effects of Ambrosia artemisiifolia on Triticum aestivum: Germination inhibition and root damage. Environmental Science and Pollution Research, 29(22), 33345–33354. DOI: https://doi.org/10.1007/s11356-021-17865-7.

Zeng, Z., Huang, H., He, H., Qiu, L., Gao, Q., Li, Y., & Ding, W. (2022). Sesquiterpenoids from the Inflorescence of Ambrosia artemisiifolia. Molecules, 27 (18), 5915. DOI: https://doi.org/10.3390/molecules27185915.

Gunda, S. K., Duvvuri, V. A., & Cheriyala, R. (2025). A comprehensive review of secondary metabolites of the plant genus Ambrosia. Phytochem Rev. DOI: https://doi.org/10.1007/s11101-025-10161-2.

Fahmy, G. M., Moussa, S. A. I., & Abd EL-Rehem, R. A. S. (2024). Allelopathic potentiality of Trianthema portulacastrum L. shoot extract and mulch on germination and growth of two summer weeds. Plant Ecol., 225, 819–837. DOI: https://doi.org/10.1007/s11258-024-01421-w.

Schulz, M., & Tabaglio, V. (2024). Allelopathy: Mechanisms and applications in regenerative agriculture. Plants, 13(23), 3301. DOI: https://doi.org/10.3390/plants13233301.

Kovács, B., Hohmann, J., Csupor-Löffler, B., Kiss, T., & Csupor, D. (2022). A comprehensive phytochemical and pharmacological review on sesquiterpenes from the genus Ambrosia. Heliyon, 8(7), e09884. DOI: https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2022.e09884.

Šućur, J., Konstantinović, B., Crnković, M., Bursić, V., Samardžić, N., Malenčić, Đ., … Vuković, G. (2021). Chemical composition of Ambrosia trifida L. and its allelopathic influence on crops. Plants, 10. 2222. DOI: https://doi.org/10.3390/plants10102222.

Wang, L., Chen, Y., & Zhao, Q. (2022). Standardizing bioassays for allelopathic potential assessment: Conditional coumarin units and beyond. Journal of Chemical Ecology, 48(1), 1–14. DOI: https://doi.org/10.1007/s10886-021-01317-3.

An, J. P., Ha, T. K. Q., Kim, H. W., Ryu, B., Kim, J., & Park, J. (2019). Eudesmane glycosides from Ambrosia artemisiifolia (common ragweed) as potential neuroprotective agents. J. Nat. Prod., 82, 1128–1138. DOI: https://doi.org/10.1021/acs.jnatprod.8b00841.

Flores-Duarte, N. J., Pérez-Pérez, J., Navarro-Torre, S., Mateos-Naranjo, E., Redondo-Gómez, S., Pajuelo, E., & Rodríguez-Llorente, I. D. (2022). Improved Medicago sativa Nodulation under Stress Assisted by Variovorax sp. Endophytes. Plants, 11(8), 1091. DOI: https://doi.org/10.3390/plants11081091.

Заїменко, Н. В. (Ed.). (2021). Сучасні методи в алелопатичних дослідженнях. Методичний посібник. Київ. Bais, H. P., Vepachedu, R., Gilroy, S., Callaway, R. M., & Vivanco, J. M. (2003). Allelopathy and exotic plant invasion: From molecules and genes to species interactions. Science, 301(5638), 1377–1380. DOI: https://doi.org/10.1126/science.1083245.

Thorpe, A. S., Thelen, G. C., Diaconu, A., & Callaway, R. M. (2009). Root exudate is allelopathic in invaded community but not in native community: Field evidence for the novel weapons hypothesis. Journal of Ecology, 97, 641–645.

Неїлик, М. М., & Цицюра, Я. Г. (2020). Амброзія полинолиста (Ambrosia artemisiifolia L.): систематика, біологія, адаптивний потенціал та стратегія контролю: моногр. Вінниця.

Sun, Y., & Roderick, G. K. (2019). Rapid evolution of invasive traits facilitates the invasion of common ragweed, Ambrosia artemisiifolia. J. Ecol., 107, 2673–2687. DOI: https://doi.org/10.1111/1365-2745.13198.

Vidotto, F., Tesio, F., & Ferrero, A. (2013). Allelopathic effects of Ambrosia artemisiifolia L. in the invasive process. Crop Prot., 54, 161–167. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cropro.2013.08.009.

##submission.downloads##

Опубліковано

2025-08-22

Номер

№ 3 (2025)

Розділ

Статті

Ліцензія

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Авторське право і ліцензування

Умови ліцензії: автори зберігають авторські права і надають журналу право першої публікації з роботою, одночасно ліцензованої за ліцензією Creative Commons Attribution License International CC-BY, яка дозволяє іншим ділитися роботою з визнанням авторства роботи і початкової публікації в цьому журналі.

Якщо стаття прийнята до публікації в «Агроекологічний журнал», автор повинен підписати угоду про передачу авторських прав. Угода відправляється на поштову (оригінал) або адресу електронної пошти (відсканована копія) редакції журналу.

Цією угодою автор підтверджує, що представлені матеріали:

  • не порушують авторських прав інших осіб або організацій;
  • раніше не публікувались в інших видавництвах і не були представлені для публікації в інших виданнях.

Автор передає редакції «Агроекологічного журналу» права на:

  • публікації статті українською (англійською) мовою і поширення її друкованої копії;
  • поширення електронної копії статті, а також електронної копії перекладу статті на англійську мову (для статей українською мовою), будь-якими електронними засобами (розміщення на офіційному сайті журналу, електронних баз даних, сховищ тощо) друкована копія перекладу.

Автор залишає за собою право без згоди редакції та засновників:

  1. Використовувати матеріали статті повністю або частково в ознайомлювальних цілях.
  2. Використовувати матеріали статті повністю або частково для написання власних дисертацій.
  3. Використовувати матеріали статті для підготовки тез доповідей, доповідей конференцій, а також усних доповідей.
  4. Додати електронні копії статті (включаючи остаточну електронну копію, завантажену з офіційного сайту журналу) за адресою:
    • персональні веб-ресурси всіх авторів (веб-сайти, веб-сторінки, блоги тощо);
    • веб-ресурси установ, в яких працюють автори;
    • некомерційні веб-ресурси відкритого доступу (наприклад, arXiv.org).

У всіх випадках наявність бібліографічного посилання на статтю або гіперпосилання на її електронну копію на офіційному сайті журналу є обов'язковим.