Seed Dormancy Dynamics of Black Nightshade (Solanum nigrum L.) and Use of Essential Oils on its Management

Abstract

This study aimed to break dormancy in Solanum nigrum L. seeds and determine the allelopathic/herbicidal effects of essential oils on seed germination, and in all experiments, 25 seeds were placed in 9 cm diameter Petri dishes. Among the dormancy-breaking treatments, the highest germination rates were observed in seeds soaked in distilled water for 72 hours (19.00±0.94 seeds/petri), subjected to hot–cold shock treatment repeated 25 times (17.75±0.27 seeds/petri), and immersed in hot water for 10 seconds (16.13±1.19 seeds/ petri). In contrast, treatments with sodium hydroxide (NaOH), ethanol (C₂H₅OH), sodium hypochlorite (NaOCl), mineral water, and phosphoric acid (H₃PO₄) were found to be ineffective in breaking dormancy. To assess the allelopathic/herbicidal activity of essential oils, four treatments were applied: İzmir oregano (Origanum onites L.), İstanbul oregano (Origanum vulgare L. subsp. hirtum (Link) Ietswaart), their hybrid (O. onites × O. vulgare subsp. hirtum), and a 1:1 mixture of both species. The germination inhibition rates of S. nigrum seeds were determined as follows: at 1 μl, inhibition ranged between 30.0% and 73.75%; at 2 μl, between 45.0% and 93.75%; and at 4 μl, between 91.88% and 99.38%. All essential oils achieved 100% inhibition at 8 and 16 μl doses. The results suggest that plantderived essential oils represent promising, eco-friendly alternatives for weed management strategies.

Keywords

• Solanum nigrum
• seed
• dormancy
• allelopathy
• essential oil

Köpek Üzümü (Solanum nigrum L.) Tohumlarının Dormansi Dinamikleri ve Mücadelesinde Uçucu Yağ Kullanımı

Abstract

Bu çalışmada, Solanum nigrum L. tohumlarındaki dormansinin kırılması ve uçucu yağların tohum çimlenmesine allelopatik/ herbisidal etkilerinin belirlenmesi amaçlamış olup tüm çalışmalarda 9 cm çaplı Petri kaplarına 25’er adet tohum yerleştirilmiştir. Dormansi kırma uygulamaları arasında, en yüksek çimlenme oranları sırasıyla; 72 saat saf suda bekletme (19,00±0,94 adet/petri), 25 kez tekrarlanan sıcak–soğuk şok uygulaması (17,75±0,27 adet/petri) ve sıcak suda 10 saniyelik bekletme (16,13±1,19 adet/petri) yöntemlerinde elde edilmiştir. Aksine; sodyum hidroksit (NaOH), etanol (C₂H₅OH), sodyum hipoklorit (NaOCl), maden suyu ve fosforik asit (H₃PO₄) uygulamaları dormansiyi kırmada etkisiz kalmıştır. Uçucu yağların allelopatik/herbisidal aktivitelerini belirlemek amacıyla dört farklı uygulama değerlendirilmiştir: İzmir kekiği (Origanum onites L.), İstanbul kekiği (Origanum vulgare L. subsp. hirtum (Link) Ietswaart), bu iki türün melez formu (O. onites × O. vulgare subsp. hirtum) ve her iki türün 1:1 oranındaki karışımı. S. nigrum tohumlarının çimlenmesini engelleme oranları; 1 μl dozda %30,0 ile %73,75, 2 μl dozda %45,0 ile %93,75 ve 4 μl dozda %91,88 ile %99,38 arasında değişmiştir. Tüm uçucu yağlar, 8 ve 16 μl dozlarında %100 çimlenme engelleyici etki göstermiştir. Elde edilen sonuçlar, bitki kökenli uçucu yağların çevre dostu ve umut vadeden bir yabancı ot mücadele yöntemi olabileceğini ortaya koymaktadır.

Keywords

• Solanum nigrum
• tohum
• dormansi
• allelopati
• uçucu yağ

References

1. Abacı, O. ve Üremiş, İ., (2016). Yerfıstığı (Arachys hypogaea l.) yetiştiriciliğinde yabancı ot mücadelesinde esas alınacak kritik dönemin belirlenmesi. Mustafa Kemal Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 21 (1), 40-47.
2. Akın, B. (2004). Dormansi Kırıcı Yöntemlerin Yabancı Ot Tohumları Üzerinde Etkileri. Dumlupınar Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 53s., Kütahya.
3. Arslan, M., Uremis, I. and Uludag, A. (2006). The critical period of weed control in double-cropped soybean. Phytoparasitica, 34(2), 159-166.
4. Ateş, E. (2017). Batman ve Şanlıurfa Buğday Alanlarında Bulunan Yabancı Otlar ile Yabani Hardal (Sinapis arvensis L.) ve Kısır Yabani Yulaf (Avena sterilis L.)’ı Bazı Biyolojik Özelliklerinin Belirlenmesi. Mustafa Kemal Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 163s., Hatay.
5. Baltepe, G. ve Mert, H.H. (1973). Bazı Cucurbitaceae türlerinin hipokotil büyümesi üzerinde gibberellik asit ve indol asetik asitin etkileri, Tübitak IV. Bilim Kongresi Tebliği, Ankara.
6. Bhowmik, P.C. (1997). Weed biology: importance to weed management. Weed Science, 45(3), 349-356.
7. Büyükkurt, N., Uludağ, A. ve Üremiş, İ. (2016). Türkiye’de allelopati çalışmalarına geçmişten geleceğe bir bakış. Uluslararası Katılımlı VI. Bitki Koruma Kongresi (5-8 Eylül 2016, Konya) Bildiriler, 818.
8. Chauhan, B.S. and Johnson, D.E. (2010). The Role of Seed Ecology in Improving Weed Management Strategies in the Tropics. Advances in Agronomy, 105, 221-262.

9. Cünedioğlu, T. ve Üremiş, İ. (2018). Biberiye ve sütçüler kekiği uçucu yağlarının bazı yabancı ot tohumlarının çimlenmelerine etkileri. Mustafa Kemal Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 23(1), 24-32.
10. Çelik, B. (2025). Hatay İlinde Köpek Üzümü (Solanum nigrum L.)'nün Yaygınlığı, Tohum Biyolojisi ve Bazı Bitki Uçucu Yağların Biyo-Herbisidal Etkinliklerinin Belirlenmesi. Hatay Mustafa Kemal Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 74s., Hatay.
11. Delen, N., Tiryaki, O., Türkseven, S. ve Temur, C. (2015). Türkiye‟de pestisit kullanımı, kalıntı ve organizmalarda duyarlılık azalışı sorunları. Türkiye Ziraat Mühendisliği VIII Teknik Kongresi (12-16 Ocak 2015, Ankara) Bildiriler, 758- 778.
12. Demirel, N., Sener, O., Arslan, M., Uremis, I., Uluc, F.T. and Cabuk, F. (2009). Toxicological responses of confused flour beetle, Tribolium confusum du Val (Coleoptera: Tenebrinoidea) to various plant essential oils. Asian Journal of Chemistry, 21(8), 6403-6410.
13. Edmonds, J.M. and Chweya, J.A. (1997). Black nightshades: Solanum nigrum L. and related species Promoting the conservation and use of underutilized and neglected crops. 15. Institute of Plant Genetics and Crop Plant Research, Gatersleben/InternationalPlant Genetic Resources Institute, Rome, Italy. ISBN 92-9043-321-3
14. Edmonds, J.M. and Glidewell, S.M. (1977). Acrylamide gel electrophoresis of seed proteins from some Solanum (Section Solanum) species. Plant Systematics and Evolution, 127(4), 277-291.
15. Efil, F. ve Üremiş İ. (2019). Dağ kekiği (Origanum syriacum L.) ve mercanköşk (Origanum majorana L.) bitkilerinden elde edilen uçucu yağların bazı yabancı ot tohumlarının çimlenmesine ve bitki gelişimine etkileri. Türkiye Herboloji Dergisi, 22(1), 25-35.
16. Gönen, O. (1999). Çukurova Bölgesi Yazlık Yabancı Ot Türlerinin Çimlenme Biyolojileri ve Bilgisayar ile Teşhise Yönelik Morfolojik Karakterlerin Saptanması. Çukurova Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, 233s., Adana.
17. Güncan, A. ve Karaca, M. (2024). Yabancı Otlar ve Mücadele Prensipleri. (Güncelleştirilmiş ve İlaveli Altıncı Baskı), Selçuk Üniversitesi Ziraat Fakültesi, 311s., Konya.
18. Heap, I. and Duke, S.O. (2018). Overview of glyphosate‐resistant weeds worldwide. Pest Management Science, 74(5), 1040-1049.
19. Işık, A., Arslan, M., Efil, F., Üremiş, İ. ve Uludağ, A. (2013). Uçucu yağların Türkiye’de yabancı ot mücadelesinde kullanılabilirliğinin değerlendirilmesi, I. Bitki Koruma Ürünleri ve Tarım Makineleri Kongresi (2-5 Nisan 2013, Antalya) 229-241.
20. Jayasuriya, K.M.G., Baskin, J.M., Geneve R.L. and Baskin, C.C. (2009). Phylogeny of seed dormancy in Convolvulaceae, subfamily Convolvuloideae (Solanales). Annals of Botany, 103, 45-63.
21. Kadıoğlu, İ., Uluğ, E. ve Üremiş, İ. (1993). Akdeniz bölgesi pamuk ekim alanlarında görülen yabancı otlar üzerinde araştırmalar. Türkiye I. Herboloji Kongresi (3-5 Şubat 1993, Adana) 151-156.
22. Kaya, H. ve Üremiş, İ. (2019). Hatay ili soğan tarlalarında bulunan yabancı otların yaygınlık ve yoğunluklarının belirlenmesi. Mustafa Kemal Üniversitesi Tarım Bilimleri Dergisi, 24(1), 21-30.
23. Keleş Öztürk, P., Yavuz, Ş. ve Torun, H. (2024). Akdeniz bölgesi örtüaltı domates ve biber alanlarında tomato spotted wilt virus (TSWV)’a konukçu yabancı ot türleri ile enfeksiyon durumunun belirlenmesi. Çukurova J. Agric. Food Sci., 39(1), 208-219.
24. Kurt, F. (2019). İzmir kekiği (Origanum onites L.), Mercanköşk (Origanum majorana L.) ve O. onites X O. majorana Melezine ait Uçucu Yağların Bazı Yabancı Ot Tohumlarının Çimlenmesi Üzerine Biyo-Herbisidal Potansiyellerinin Araştırılması. Hatay Mustafa Kemal Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 92s., Hatay.
25. Majd, R., Aghaie, P., Monfared, E.K. and Alebrahim, M.T. (2013). Evaluating of some treatments on breaking seed dormancy in mesquite. International Journal of Agronomy and Plant Production, 4(7), 1433-1439.
26. Mennan, H. (1998). Samsun İli Buğday Ekim Alanlarında Önemli Zararlara Neden Olan Kokarot (Bifora radians Bieb.) ve Yapışkanotu (Galium aparine L.)’nun Ekonomik Zarar Eşiklerinin ve Bazı Biyolojik Özelliklerinin Araştırılması. Çukurova Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, 137s., Adana. Oerke, E.C. (2006). Crop losses to pests. The Journal of Agricultural Science, 144(1), 31-43.
27. Önen, H. (2003). Bazı bitkisel uçucu yağların biyoherbisidal etkileri. Türkiye Herboloji Dergisi, 6, 39-47
28. Önen, H. (2015). İstilacı Yabancı Türler ve İstila Süreçleri. TC Gıda Tarım ve Hayvancılık Bakanlığı, Türkiye İstilacı Bitkiler Kataloğu, 1-13.
29. Öngen, L. (2021). Akhardal (Sinapis alba L.) Tohumlarının Bazı Biyolojik Özelliklerinin ve Tohum Çimlenmesine Bitki Ekstraktlarının Allelopatik Etkilerinin Saptanması. Hatay Mustafa Kemal Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 94s., Hatay.
30. 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. Hatay Mustafa Kemal Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 104s., Hatay.
31. Özer, Z. (1995). Bazı yabancı ot tohumlarının çimlenme sıcaklıkları üzerine farklı ekolojik ortamların etkileri üzerine araştırmalar. ІІV. Türkiye Fitopatoloji Kongresi Bildirileri (26-29 Eylül 1995, Adana) 482-486.
32. Özkil, M. ve Üremiş, İ., (2019). Tarla sarmaşığı (Convolvulus arvensis L.) ve pembe çiçekli akşamsefası (Ipomoea triloba L.)’nın çimlenme biyolojisi üzerinde araştırmalar. Plant Protection Bulletin, 59(4), 3-10.
33. Pala, F. ve Mennan, H. (2018). Diyarbakır ili pamuk ekim alanlarında sorun olan yabancı otlar ve uygulanan kontrol yöntemlerinin araştırılması. Ege Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 55(1), 111-117.
34. Sener, O., Demirel, N., Arslan, M. and Uremis, I. (2009). Insecticidal effects of some essential oils against the confused flour beetle (Tribolium confusum du Val) (Col.: Tenebrinoidea) in stored wheat. Asian Journal of Chemistry, 21(5), 3995-4000.
35. Şahin, C.B., Arslan, M. ve Kırmaz, S. (2013). Bazı yabancı ot tohumlarının çimlenmesi üzerine uçucu yağların herbisidal etkisi. 10. Tarla Bitkileri Kongresi (10-13 Eylül 2013, Konya) 1026-1030.
36. Tidin, M. (2019). Dağ Kekiği (Origanum syriacum L.), İstanbul Kekiği (Origanum vulgare L.) ve O. syriacum X O. vulgare Melezine ait Uçucu Yağların Bazı Yabancı Otlara Karşı Biyo-Herbisidal Etkilerinin Belirlenmesi, Hatay Mustafa Kemal Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 94s., Hatay. Ugbede Itodo, H. (2019). Controlled release of herbicides using nano-formulation: a review. Journal of Chemical Reviews, 1(2), 130-138.
37. Uluğ, E., Kadıoğlu, İ. ve Üremiş, İ. (1993). Türkiye’nin Yabancı Otları ve Bazı Özellikleri. T.C. Tarım Orman ve Köyişleri Bakanlığı, Zirai Mücadele Araştırma Enstitüsü Müdürlüğü, Yayın, (78), 513.
38. Uludağ, A., Uremis, I., Rusen, M. and Tursun, N. (2017). Possible uses of allelopathy in weed control in organic farming in Turkey. Acta Herbologica, 26(2), 87-93.
39. Uludağ, A., Üremiş, İ. ve Kaya, Y. (2021). Ayçiçeğinde Yabancı Otlar ve Mücadelesi. (Ayçiçeği Tarımı, Ed. Kaya, Y.). Tarım Gündem Dergisi Yayınları, Nobel Akademik Yayıncılık Tic. Ltd. Şti., İzmir, 101-125.
40. Uygur, F., Koch, W. ve Walter, H. (1986). Çukurova Bölgesi Buğday-Pamuk Ekim Sistemindeki Önemli Yabancı Otların Tanımı. PLITS, 4(1), 169p., Stuttgart.
41. Uygur, F.N., Uygur, S., Tünk, S., Karabacak, S. ve Hançerli, L. (2020). Çukurova’nın Ana Zararlı Yabancı Ot Türleri (Herboloji II). Harman Yayıncılık, Ege Reklam Basım Sanatları San. Tic. Ltd. Şti., 212s., İstanbul. Uygur, S. ve Uygur, F.N. (2010). Yabancı otların biyolojik mücadelesi. Türkiye Biyolojik Mücadele Dergisi, 1(1), 79-95.
42. Uygur, F.N. (1985). Untersuchungen zu art und Bedeutung der Verunkrautung in der Çukurova Unterbesonderer Berücksichtigung von Cynodon dactylon (L.) Pers. und Sorghum halepense (L.) Pers. PLITS 1985/3 (5), 169p., Stuttgart.
43. Uygur, S., (1997). Çukurova Bölgesindeki Yabancı Ot Türleri, Bu Türlerin Konukçuluk Ettikleri Hastalık Etmenleri ve Dağılımları ile Hastalık Etmenlerinin Biyolojik Mücadelede Kullanılma Olanaklarının Araştırılması. Çukurova Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, 148s., Adana.
44. Uremis, I. (2005). Determination of weed species and their frequency and density in olive groves in Hatay province of Turkey. Pakistan Journal of Biological Sciences, 8(1), 164-167.
45. Uremis, I., Arslan, M and Sangun, M.K. (2009). Herbicidal potential of essential oils on the germination of some problem weeds. Asian J. Chem., 21(4), 3199-3210.
46. Uremis, I., Caliskan, M.E., Uludag, A. and Caliskan, S. (2014). Weed management in early-season potato production in the Mediterranean conditions of Turkey. Bulgarian J. Agric. Sci., 15(5) 423-434.
47. Uremis, I., Uludag, A., Arslan, Z.F. and Abacı, O. (2014). Herbicidal potential of essential oils on the germination of some problem weeds. EPPO Bulletin., 44(1), 83-86.
48. Üremiş, İ., Soylu, S., Uludağ, A., Asil, H., Kara, M. ve Arslan, M. (2023a). Yabancıot Mücadelesinde Bitki Uçucu Yağlarının Kullanımı: Türkiye’de Yapılan Çalışmalara Geçmişten Geleceğe Bakış 1, (Ziraat, Orman ve Su Ürünleri Alanında Gelişmeler, Ed., Atik, A. ve Keskin, A.H.). Platanus Publishing, Ankara, 327-359.
49. Üremiş, İ., Soylu, S., Uludağ, A., Asil, H., Kara, M. ve Arslan, M. (2023b). Yabancıot Mücadelesinde Bitki Uçucu Yağlarının Kullanımı: Türkiye’de Yapılan Çalışmalara Geçmişten Geleceğe Bakış 2, (Ziraat, Orman ve Su Ürünleri Alanında Gelişmeler, Ed., Atik, A. ve Keskin, A.H.). Platanus Publishing, Ankara, 361-397.
50. Üremiş, İ. ve Uygur, F.N. (1999). Çukurova Bölgesindeki önemli bazı yabancı ot tohumlarının minimum, optimum ve maksimum çimlenme sıcaklıkları. Türkiye Herboloji Dergisi, 2(2), 1-12.
51. Üstüner, T. ve Aksoy, E.O. (2021). Parazit yabancı otlar. H. Mennan ve F. Pala (Eds.) Yabancı ot biliminde güncel konular. İksad Publishing House, 179-262.
52. Yılmaz, N. (2022). Bazı Horoz İbiği (Amaranthus spp.) Türlerine Ait Tohumların Çimlenme Biyolojisi ve Mücadelesinde Allelokimyasalların Kullanımına Yönelik Çalışmalar. Hatay Mustafa Kemal Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 130s., Hatay.
53. Zimdahl, R.L. (2018). Fundamentals of Weed Science, 5th Edition, Academic Press, 758p.