Foram estudados os efeitos fitotóxicos da planta daninha invasora Parthenium hysterophorus, por meio de extratos aquosos de plantas integrais, folhas e raízes em concentrações de 0, 2,5, 5,0, 7,5 e 10% (w/v), sobre a germinação e o crescimento inicial de plântulas de trigo e canola. Foram realizados estudos tanto em placas de Petri com papel-filtro quanto em substrato colocado em condições controladas e vasos de plástico cheios de solo colocados em ambientes abertos. Variação pronunciada foi observada na atividade fitotóxica de diferentes partes da planta Parthenium, nas concentrações de extrato aquoso, na espécie de teste e nas técnicas de bioensaio. Extratos aquosos de Parthenium inibiram ou retardaram a germinação e o crescimento suprimido de plântulas das espécies de teste, em relação ao controle. Para ambas as espécies de teste, todos os atributos de germinação foram suprimidos em uma extensão maior em placas de Petri do que em vasos de plástico. Os extratos de folhas foram mais supressivos à germinação de espécies de teste do que as plantas integrais e os extratos de raízes. O aumento da concentração do extrato além de 2,5% causou redução significativa na biomassa seca de plântulas nas duas espécies de teste. O extrato aquoso de Parthenium diminuiu os teores de clorofila em trigo e canola em 32-63% e 29-69%, respectivamente. No entanto, aumentos de 9-172% e 22-60% em conteúdo fenólico de trigo e canola foram registrados. A canola pareceu ser mais suscetível do que o trigo a todas as concentrações do extrato. Concluiu-se que bioensaios realizados sob condições controladas, utilizando papel-filtro como substrato, podem ser enganosos devido à sobrestimação da resposta alelopática e variação no potencial das espécies receptoras e doadoras. Além disso, isso sugere que os limites de concentrações de aleloquímicos para as espécies de teste em placas de Petri raramente são atingidos em condições de campo.

Phytotoxic effects of invasive weed Parthenium hysterophorus were studied by using whole plant, leaf and root aqueous extracts at 0, 2.5, 5.0, 7.5 and 10% (w/v) concentrations against germination and early seedling growth of wheat and canola. Studies were carried out both in Petri plates with filter paper as substratum placed in controlled conditions and soil-filled plastic pots placed in open environments. Pronounced variation was noted for phytotoxic activity of different plant parts of parthenium, aqueous extract concentrations, test species, and bioassay techniques. Aqueous parthenium extracts either inhibited or delayed the germination and suppressed seedling growth of test species over control. For both test species, all the germination attributes were suppressed to a greater extent in Petri plates than in plastic pots. Leaf extracts were more suppressive to germination of test species than whole plant and root extracts. Increasing extract concentration beyond 2.5% caused significant reduction in seedling dry biomass of both test species. Aqueous parthenium extract diminished chlorophyll contents of wheat and canola by 32-63% and 29 69%, respectively. Nevertheless, an increase of 9-172% and 22-60% in phenolic contents of wheat and canola was recorded. Canola appeared to be more susceptible than wheat at all extract concentrations. Present study concluded that bioassays conducted under controlled condition using filter paper as substratum may be misleading due to over estimation of allelopathic response and variation in potential of receiver and donor species. Furthermore, it implies that threshold concentrations of allelochemicals for test species in Petri plates are rarely reached under field conditions.

RESUMO A alelopatia das colheitas é uma ferramenta potencial para o manejo de plantas daninhas, porém o potencial alelopático varia frequentemente entre cultivares e estágios de desenvolvimento da cultura. Foram realizados bioensaios para avaliar o potencial alelopático de forragem (incorporada em solo de 8 g kg-1) de diferentes cultivares de trigo hexaploide (Triticum aestivum) (Millat-2011, AARI-2011, Lasani-2008 e Faisalabad2008) coletados em diferentes estágios de crescimento das culturas [perfilhamento (Z-30), antese (Z-60) e maturidade (Z-90)] contra a planta lambsquarter (Chenopodium album). O tempo médio de emergência despendido pela lambsquarter foi prolongado pelo controle por antese e estágio de maturidade da forragem de todos os cultivares de trigo. A porcentagem de emergência final foi reduzida em 3-17% em resposta a diferentes estágios de desenvolvimento da forragem coletada. A supressão máxima no comprimento da parte aérea (45 e 78%) e das raízes (60 e 90%) e a biomassa seca das plântulas (65 e 96%) de lambsquarter, em relação ao controle, foram registradas no âmbito da alteração da antese e do estágio de maturidade da forragem de cultivares de trigo. O conteúdo total de clorofila diminuiu em resposta à forragem coletada em antese e estágio de maturidade de todos os cultivares de trigo, em comparação ao controle. O conteúdo fenólico, por outro lado, foi aumentado. As atividades de antioxidantes enzimáticos também variaram entre todos os cultivares de trigo e diminuíram pela incorporação de perfilhamento, antese e estágio de maturidade da forragem. A forragem de trigo induziu peroxidação lipídica em mudas de lambsquarter, e maior teor de malondialdeído (0,56 e 0,77 nmol g-1 FW) foi observado pela incorporação de forragens de cultivares de trigo coletadas em antese e no estágio de maturidade, respectivamente. A antese e o estágio de maturidade de forragem dos cultivares de trigo Millat-2011, AARI-2011 e Lasani-2008 foram mais fitotóxicos do que os de Faisalabad-2008. Além disso, a forragem do estágio de perfilhamento de todos os cultivares de trigo teve menos potencial inibidor contra emergência, crescimento de plântulas e atributos bioquímicos de lambsquarter. A alteração da forragem de trigo aumentou os teores de pH do solo, de compostos fenólicos, de carbono orgânico e de nitrogênio, em relação ao controle.

ABSTRACT Crop allelopathy is a potential tool for weed management but allelopathic potential often varies among cultivars and developmental stages of crop. Bioassays were conducted to appraise the allelopathic potential of herbage (incorporated at 8 g kg-1 soil) of different hexaploid wheat (Triticum aestivum) cultivars (Millat-2011, AARI-2011, Lasani-2008 and Faisalabad-2008) collected at different crop growth stages [tillering (Z-30), anthesis (Z-60) and maturity (Z-90)] against lambsquarter (Chenopodium album). Mean emergence time taken by lambsquarter was prolonged over control by anthesis and maturity stage herbage of all wheat cultivars. Final emergence percentage was dropped by 3-17% in response to different growth stages of herbage collection. Maximum suppression in shoot (45 and 78%) and root (60 and 90%) length, and seedling dry biomass (65 and 96%) of lambsquarter over control was recorded under the amendment of anthesis and maturity stages herbage of wheat cultivars. Total chlorophyll contents declined in response to herbage collected at anthesis and maturity stage of all wheat cultivars over control. Phenolic contents on the other hand were increased. Activities of enzymatic antioxidants also varied among all wheat cultivars, and declined by the incorporation of tillering, anthesis and maturity stage herbage. Wheat herbage induced lipid peroxidation in lambsquarter seedling and higher malondialdehyde content (0.56 and 0.77 nmol g-1 FW) was observed by the incorporation of wheat cultivars herbage collected at anthesis and maturity stage, respectively. Anthesis and maturity stage herbage of wheat cultivars Millat-2011, AARI-2011 and Lasani-2008 was more phytotoxic than Faisalabad-2008. Moreover, tillering stage herbage of all wheat cultivars had less inhibitory potential against emergence, seedling growth and biochemical attributes of lambsquarter. Wheat herbage amendment increased the soil pH, phenolic, organic carbon and nitrogen contents as compared to control.

A ação tóxica de extratos aquosos da palha de trigo (Triticum aestivum) foi investigada na germinação, no crescimento inicial da plántula, em alguns atributos bioquímicos e nas enzimas antioxidantes de beldroegas-cavalo (Thianthema portulacastrum). Extratos aquosos de palha de trigo foram preparados pela imersão deste em água destilada na proporção de 01:10 m/v e diluidos para obtenção de cinco concentrações (0, 25, 50, 75 e 100%). Estes foram usados como pré e pós-emergência em ensaios de laboratório e casa de vegetação. Os extratos aquosos de trigo exibiram toxicidade às beldroegas-cavalo, inibindo e retardando a sua germinação e suprimindo o crescimento das plántulas. Toxinas no extrato aquoso de trigo suprimiram o teor de clorofila e proteína solúvel, aumentaram os fenóis solúveis e a atividade de enzimas antioxidantes como catalase, peroxidase e superóxido dismutase em plántulas de beldroega-cavalo comparado ao controle. Acreditase que essa atividade inibitória origina-se da exposição das beldroegas-cavalo às toxinas presentes no extrato aquoso de palha de trigo. Efeitos supressivos da palha de trigo precisam ser investigados em condições de campo.

The toxic action of aqueous wheat (Triticum aestivum) straw extracts was investigated on germination, early seedling growth, some biochemical attributes and the antioxidant enzymes of horse purslane (Trianthemaportulacastrum). Aqueous extracts of wheat straw were prepared by soaking the wheat straw in distilled water in 1:10 w/v ratio and diluted to obtain the concentrations of 0, 25, 50, 75 and 100%. These were used as pre and post emergence in laboratory and screen house trials. Wheat aqueous extracts exhibited phytotoxicity to horse purslane by inhibiting and delaying its germination and suppressing seedling growth. Wheat phytotoxins in its aqueous extracts suppressed the chlorophyll content and soluble protein, and enhanced soluble phenolics and the activity of antioxidant enzymes as catalase, peroxidase and superoxide dismutase in the seedlings of horse purslane compared with the control. Such inhibitory activity is believed to originate from exposure to wheat phytotoxins that are present in its aqueous straw extract. The suppressive effects of wheat straw need to be investigated further under field conditions.

Restos culturais de trigo (Triticum aestivum) em decomposição e o solo da rizosfera foram avaliados quanto à supressão da atividade contra Trianthema portulacastrum, uma planta daninha de verão comum no Paquistão. Dois estudos independentes foram realizados em vasos. Palha de trigo foi incorporada ao solo em taxas de 4, 6 e 8 g kg-1, cinco dias antes da semeadura de P. trianthema. Vasos sem incorporação de palha foram mantidas como testemunha. No segundo estudo, o solo foi coletado das profundidades de 15 e 30 cm de profundidade de um campo recentemente cultivado com trigo imediatamente após a sua colheita e foi usado como meio de cultura. Solo de uma área intencionalmente não cultivada do mesmo campo foi utilizado como controle. A atividade supressora foi medida em termos de dinâmica de germinação, crescimento de plântulas, e atributos bioquímicos como o conteúdo de clorofila, fenólicos totais solúveis, proteínas solúveis e enzimas antioxidantes. Germinação, crescimento, teores de clorofila e proteína solúvel de P. trianthema foram todos influenciados negativamente. Teores mais altos de fenólicos e maiores atividades de enzimas antioxidantes foram observadas em resposta à incorporação de resíduos de trigo e seu solo rizosférico. Ambos os estudos estabeleceram influência fitotóxica de palha de trigo e do solo da rizosfera de trigo sobre P. trianthema, o que pode ser explorado no futuro para o manejo desta espécie com uma abordagem sustentável.

Decomposing wheat (Triticum aestivum) straw and rhizosphere-infested soil were evaluated for their suppressive activity against horse purslane (Trianthema portulacastrum), a noxious summer weed in Pakistan. Two separate pot studies were carried out. Wheat straw was incorporated at 4, 6 and 8 g kg-1 soil five days before the sowing of horse purslane. Pots without straw incorporation were maintained as control. In a second study, soil was taken from 15 and 30 cm depths from a previously cropped wheat field immediately after its harvest and was used as growing medium. Soil from an intentionally uncropped area of the same field was used as control. Suppressive activity was measured in terms of germination dynamics, seedling growth, and biochemical attributes such as chlorophyll contents, total soluble phenolics, soluble protein and antioxidant enzymes. Germination, seedling growth, chlorophyll contents and soluble protein of horse purslane were all negatively influenced. Higher phenolics and enhanced activities of antioxidant enzymes were noticed in response to wheat residues incorporation and its rhizosphere soil. Both studies established that the phytotoxic influence of wheat straw and wheat-infested rhizosphere soil on horse purslane can further be exploited for horse purslane management as a sustainable approach.