Allelopathic Effect of Some Plant Extracts on Germination of Secale cereale L. and Avena fatua L. Seeds

Abstract

Allelopathy is an important alternative method used in weed control. Some plants with allelopathic effects can inhibit the germination and development of weeds and seeds. In this study, 5, 10, 20 and 30% doses of wheat and sugar beet aerial parts, walnut and mugwort (Artemisia vulgaris L.) leaves, sugar beet root extracts were applied to wild rye (Secale cereale L.) and wild oat (Avena fatua L.) seeds germination effects were investigated. 10%, 20% and 30% doses of wheat aerial parts extract and only 30% dose of mugwort leaf extract completely inhibited the germination of S. cereale seeds. All doses of sugar beet root and walnut leaf extracts had little effect on the germination of S. cereale seeds. All doses of mugwort and sugar beet leaves fully prevented the germination of A. fatua seeds. 10%, 20% and 30% doses of wheat aerial parts extract, 20% and 30% doses of sugar beet root extract fully prevented the germination of A. fatua seeds, while the germination rate decreased as the dose of walnut leaf extracts increased. In the light of the findings obtained from these results, studies on the development of bioherbicides that prevent the germination of weed seeds can be done. The use of allelopathy in weed control, not harmful to human and environmental health, being safer than herbicides, etc. preferred for reasons.

Keywords

• Allelopathy
• Plant extracts
• Germination
• Wild rye (Secale cereale L.)
• Wild oat (Avena fatua L.)

Bazı Bitki Özütlerinin Secale cereale L. ve Avena fatua L. Tohumlarının Çimlenmesi Üzerine Allelopatik Etkisi

Abstract

Allelopati yabancı ot kontrolünde kullanılan önemli bir alternatif yöntemdir. Allelopatik etkiye sahip bazı bitkiler yabancı ot ve tohumların çimlenmesini ve gelişmesini engelleyebilirler. Bu çalışmada buğday ve şeker pancarı toprak üstü organları, pelin (Artemisia vulgaris L.) ve ceviz yaprakları ile şeker pancarı kök özütlerinin %5, %10, %20 ve %30 dozlarının yabani çavdar (Secale cereale L.) ve yabani yulaf (Avena fatua L.) tohumlarının çimlenmesine etkileri araştırılmıştır. Buğday toprak üstü kısımları özütünün %10, %20 ve %30’luk dozları ve pelin yaprak özütünün ise sadece %30’luk dozu S. cereale tohumlarının çimlenmesini tamamen önlemiştir. S. cereale tohumlarının çimlenmesini üzerine şeker pancarı kökü ve ceviz yaprağı özütlerinin tüm dozlarının etkisi düşük olmuştur. Pelin ve şeker pancarı yaprak özütlerinin tüm dozları, A. fatua tohumlarının çimlenmesini tamamen önlemiştir. Buğday toprak üstü kısımları özütünün %10, %20 ve %30 dozları ile şeker pancarı kök özütünün %20 ve %30 dozları A. fatua tohumlarının çimlenmesini tamamen önlemiş, ceviz yaprağı özütlerinin ise dozu arttıkça çimlenme oranı azalmıştır. Bu sonuçlardan elde edilen bulguların ışığında yabancı ot tohumlarının çimlenmesini engelleyen biyoherbisitlerin geliştirilmesi çalışmaları yapılabilir. Yabancı ot mücadelesinde allelopatinin kullanımı, insan ve çevre sağlığına zararlı olmaması, herbisitlere göre daha güvenli olması vb. nedenlerden dolayı tercih edilebilir.

Keywords

• Allelopati
• Bitki özütleri
• Çimlenme
• Yabani çavdar (Secale cereale L.)
• Yabani yulaf (Avena fatua L.)

Supporting Institution

Selçuk Üniversitesi

References

1. Arıkan, N., Elibüyük, İ. Ö. (2015). Yabancı otlarla mücadelede allelopatinin kullanımı. Türk Bilimsel Derlemeler Dergisi, (1), 46-50.
2. Arslan M., Uremis I., Uludag A. (2005). Determining bio-herbicidal potential of rapeseed, radish and turnip extracts on germination inhibition of cutleaf ground-cherry (Physalis angulata L.) seeds. Journal of Agronomy, 4 (2):134-137.
3. Aydın O, Tursun N. (2010). Bitkisel kökenli bazı uçucu yağların bazı yabancı ot tohumlarının çimlenme ve çıkısına olan etkilerinin araştırılması. KSÜ Doğa Bilimleri Dergisi, 13(1):11-17.
4. Batish R.D, Singh H.P, Kaur S. (2001). Crop allelopathy and its role in ecological agriculture. Journal Crop Product. (4) , 121-161.
5. Coşkun, Y., İsmail, T. A. S., Ayhan, O. R. A. L., Tütenocaklı, T., Türker, G. (2021). Kekik uçucu yağı bileşenlerinden timol, karvakrol ve alfa-terpinen’in yabani yulaf üzerine allelopatik etkileri. Lapseki Meslek Yüksekokulu Uygulamalı Araştırmalar Dergisi, 2(3), 116-121.
6. Dadkhah, A. (2013). Allelopathic effect of sugar beet (Beta vulgaris) and eucalyptus (Eucalyptus camaldulensis) on seed germination and growth of Portulaca oleracea. Russian agricultural sciences, (39),117-123.
7. Demirkan, K. (2005). Bazı bitki parçalarının Orobanche ramosa L.’nın gelişimine olan allelopatik etkilerinin araştırılması. Ege Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi. 42 (3): 45-54.
8. Doğan A. (2004). Antep turpu (Raphanus sativus L.)’nun mısır bitkisine ve yabancı ot türlerine olan allelopatik etkisinin araştırılması. Çukurova Üniversitesi, Fen Bilimleri Enst. Yüksek Lisans Tezi, 84s., Adana.

9. Dudai, N, Poljakoff-Mayber, A., Mayer, A.M., Putievsky, E. and Lerner, H.R. (1999). Essential oils, as allelochemicals and their potential use as bioherbicides. J. Chem. Ecol., 25:1079-1089.
10. Duke S.O. (1991). Plant Terpenoids as Pesticides. In R. F. Keeler, A. pp. 269-296.
11. Duke, S.O., Dayan, F.E., Romagni, J.G., Rimando, A.M. (2000). Natural products as sources of herbicides: current status and future trends. Weed Research, 40: 99-111.
12. Eren, E. B. (2020). Brassica elongata Ehrh. (Uzun şalgam) ve Echinophora tenuifolia L.(Tarhana otu)’ nın ekstrakt ve özütlerinin biyoherbisidal etkinliklerinin belirlenmesi. Selçuk Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi. 73s. Konya.
13. Eripek, S., Yürür, N. (1995).Tarla Bitkileri Açık öğretim Yayınları, Yayın No:724. Ünite 1, 3, 4, 5, 6. Fragasso, M., Iannucci, A., Papa, R. (2013). Durum wheat and allelopathy: toward wheat breeding for natural weed management. Frontiers in plant science, 4, 375.
14. Frabboni, L., Tarantino, A., Petruzzi, F., Disciglio, G. (2019). Bio-herbicidal effects of oregano and rosemary essential oils on chamomile (Matricaria chamomilla L.) crop in organic farming system. Agronomy, 9(9), 475.
15. Güncan, A., ve Boyraz, N. (2001). Anadolunun batısında buğday ürününe karışan yabancı ot tohumları ve yoğunlukları, S.Ü.Ziraat Fak.Dergisi 15(26):161-172.
16. Güncan, A. (2002). Anadolunun doğusunda buğday ürününe karışan yabancı ot tohumları, bunların yoğunlukları. Konya Ticaret Borsası Dergisi, Konya 5(11):36-41.
17. Güncan, A. (2013). Yabancı Otlar ve Mücadele Prensipleri, Selçuk Üniversitesi, Ziraat Fakültesi, KONYA
18. Güncan, A. ve Karaca, M. (2023). Yabancı Ot Mücadelesi. Güncellenmiş ve ilaveli beşinci baskı. Akıncı Ofset Matbaa. 368 s. Konya. ISBN: 975-448-178-4.
19. Gürsoy, M., Balkan, A., Ulukan, H. (2013). Bitkisel üretimde allelopati. Uludağ Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 27(2): 115-122.
20. Jassbi, A. R., Zamanizadehnajari, S., Baldwin, L. (2010). Phytotoxic volatiles in the roots and shoots of Artemisia tridentata as detected by headspace solid-phase microextraction and gas chromatographic-mass spectrometry analysis. Journal of Chemical Ecology. (36): 1398-407.
21. Javaid A., Shafique S., Bajwa R., Shafıque S. (2006). Effect of aqueous extracts of allelopathic crops on germination and growth of Parthenium hysterophorus L. South African Journal of Botany, 72:609-612.
22. Jones, C.E. (1992). Crop rotation for the control of wild oats in wheat. Proc. VI. Conf. Australian Soc. Argon. 438-441.
23. Kalinova, J. (2010). Allelopathy and Organic Farming Chapter 14 E. Lichtfouse (ed.), Sociology, Organic Farming, Climate Change and Soil Science, 379 Sustainable Agriculture Reviews 3, DOI 10.1007/978-90- 481-3333-8_14, © Springer Science+Business Media B.V. 2010.
24. Kadioğlu, İ., Yanar, Y. (2004). Allelopathic effects of plant extracts against seed germination of some weeds. Asian Journal o f Plant Sciences, 3(4), 472-475.
25. Karaca, M. ve Güncan, A. (2009). Yabani Çavdar (Secale Cereale L.)‟ın Bazı Biyolojik Özellikleri ve Konya İlinde Buğday Ürününe Karışma Oranının Belirlenmesi, Türkiye III. Bitki Koruma Kongresi Bildirileri, 15-18 Temmuz 2009, Van, S 268.
26. Karaman, Y., Yaşar, A., Tursun, N. (2021). Bazı yabancı ot ve kültür bitkisi tohumlarının çimlenmesine yarpuz (Mentha pulegium L.) uçucu yağının etkileri. Journal of the Institute of Science and Technology, 11(4), 2477-2486.
27. Kitiş, Y.E., Kolören O.ve Uygur, F.N. (2009). Adi fiğ (Vicia sativa L.)’ in bazı yabancı ot tohumlarının çimlenmesi üzerine allelopatik etkileri, Türkiye III. Bitki Koruma Kongresi, 15-18 Temmuz 2009, Van, S 277.
28. Kitiş, Y.E., Gümüş, E., Tazegül B. (2011). Kekik (Origanum onites) ve lavanta (Lavandula hybrida) yağının bazı kültür bitkisi ve yabancı ot türlerinin çimlenmesi üzerine allelopatik etkisinin araştırılması. Türkiye IV. Bitki Koruma Kongresi Bildirileri. ss 156.
29. Kocaçalışkan, I (2001). A chemical ecological Investigation of the allelopatic potential of Lamium amplexicaule and L.purpureum. Journal of Ecology. Ankara ss 132.
30. Kocaçalışkan, İ. (2006). Allelopati (2. Ed.), Bizim Büro Basımevi, Ankara. 132s.
31. Koch, W. (1970). Temperatuansprüche unkarutern bei der keimung, saatgut wirtschaft, 22. 85 Hohenheim (Almanya).
32. Kolören,O., (2006). Allelopathic effects of Artemisia annua L.(Annual Wormwood) Leaf extract on some crops and weeds, Türkiye Herboloji Dergisi, 9(2), 1-5.
33. Kordali, Ş., Çakır, A., Akcin, T.A., Mete, E., Akcin, A., Aydın, T., Kılıç, H. (2009). Antifungal and herbicidal properties of essential oils and n-hexane extracts of Achillea gypsicola Hub-Mor. and Achillea biebersteinii Afan. (Asteraceae). Industrial Crops and Products, 29: 562-570.
34. Köse Yıldırım, B. (2007). Bazı bitkisel kökenli uçucu yağların biyoherbisidal etkilerinin araştırılması, Yüksek Lisans Tezi, Ondokuz Mayıs Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Samsun, s.144.
35. Maighany ,F., Khalghani ,J., Baghestani, M., Najafpour, M. (2007). Allelopathic potential of Trifolium resupinatum L. (Persian clover) and Trifolium alexandrium L. (Berseem clover). Weed Biology and Management. 7(3):178- 183.
36. Muller, C. H., Muller, W. H., Haines, B. L. (1964). Volatile growth inhibitors produced by aromatic shrubs. Science, 143(3605), 471-473.
37. Önen, H. (2006). Türkiye’de pelin ve yoncanın allelopatik etkileri üzerinde yapılmış çalışmalara genel bir bakış. Allelopati Çalıştayı (Türkiye’de allelopatinin kullanımı: Dün, bugün, yarın) bildiri kitabı. S 3-23.
38. Özdemir, Ş. (2007). Brassicaceae familyasından bazı bitkilere ait ekstraktların yabancı otlarla mücadelede biyo-herbisit olarak kullanılabilme olanaklarının araştırılması, Yüksek Lisans Tezi, Mustafa Kemal Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Antakya, 79-83.
39. Özdemir, B. (2023). Çukurova Fenerotu (Physalis angulata L.) ve Meksika Fenerotu (Physalis philadelphica Lam. var. immaculata Waterfall)’nun Tohum Biyolojilerinin ve Tohum Çimlenmeleri Üzerine Bazı Bitki Uçucu Yağ ve Özütlerinin Allelopatik Etkilerinin Belirlenmesi (Yüksek Lisans Tezi, Fen Bilimleri Enstitüsü).
40. Patterson, D. T. (1986). Allelopathy. In N. D. Camper, ed. Research Methods in Weed Science. 3rd ed. Champaign, IL: Southern Weed Science Society. pp. 111-134.
41. Putnam, A. R. (1985). Weed allelopathy. In S. 0. Duke, ed. Weed Physiology, Volume I: Reproduction and Ecophysiology. Boca Raton, FL: CRC Press. pp. 131-155.
42. Rezaie, F., Yarnia M. (2009). Allelopathic Effects of Chenopodium album, Amaranthus retroflexus and Cynodon dactylon on germination and growth of safflower. J. Food Agric. Env., 7(2): 516-521.
43. Rice, E.L. (1984). Allelopaty Academic Pres Inc. Ltd. London.
44. Robinson, J. B. (1983). The organic constituents of higher plants. Cordus Press.
45. Sabrine, S., Tarek, B. (2023). Allelopathy effects of essential oils from Juniperus phoenicea L and Artemisia herba-alba on several weedy species. European Journal of Science and Technology Special Issue 49, pp. 106-114,DOI: 10.31590/ejosat.1262783.
46. Singh, H.P., Batish, D.R., Kohli, R.K., (2001). Allelopathy in agroecosystems: An Overview. Journal of Crop Production, 4(2): 1-41.
47. Terzi, İ. (1995). Ceviz yaprak özütlerinin bazı tohumların çimlenmesi üzerine allelopatik etkileri (Yüksek Lisans Tezi, Fen Bilimleri Enstitüsü). 40s.
48. Turk, M.A., Tawaha, A.M. (2002). Allelopathic effect of black mustard (Brassica nigra L.) on germination and growth of wild oat (Avena fatua L.), Crop Protection, 222: 673-677.
49. Uludağ, A., Üremiş, İ., Arslan, M. ve Gözcü, D. (2006). “Allelopathy studies in weed science in Turkey – a review”, The 23rd German Conference on Weed Biology and Weed Control (March 7 - 9, 2006 Stuttgart-Germany). Zeitschrift für Pflanzenkrankheiten und Pflanzenschutz, Journal of Plant Diseases and Protection, Sonderheft XX: 419-426.
50. Uludag, A., Uremis, I., Arslan., M. (2018). Biological weed control, Non-chemical weed control, (Eds.: Jabran, K.and Chauhan, B.S.) Academic Press, 115-132.
51. Uygur, F.N. (1991). Herboloji Araştırma Yöntemleri, Ç.Ü. Ziraat Fak. Bitki Koruma Bölümü, Yardımcı Ders Notu. Adana.
52. Uremis I., Arslan M., Uludag A. (2005). Allelopathic effects of some Brassica species on germination and growth of cutleaf ground-cherry (Physalis angulata L.). Journal of Biological Sci., 5 (5):661-665.
53. Üremiş İ. ve Arslan M. (2021). Bitki Özütlerinin Domateste Mavi Çiçekli Canavar Otu (Orobanche ramosa L.)’nun Büyüme ve Gelişimine Etkileri. Turk J Weed Sci, 24(2):64-82.
54. Wu, H., Pratley, J., Lemerle, D., Haig, T. (2001). Allelopathy in wheat (Triticum aestivum). Annals of Applied Biology, 139(1), 1-9.
55. Yong-quan, Z., Yuan, Z., Feng-shou, D., Jian-ren, Y., Hurle, K. (2005). Allelopathic Effects of Extracts From Wheat and Its Secondary Metabolite 2,4-dihydroxy-7-methoxy-1,4-benzoxazin-3-one on Weeds. Fourth World Congress on Alleopathy. Australia, August, 21-26.
56. Zuo, S., Ma, Y., Deng, X., L. Xiuwei. (2005). Allelopathy in wheat genotypes during germination and seedling stages. Allelopathy Journal 15: 21-30.