Relationship between the allelopathic activity and molecular structure of hydroxyl derivatives of benzoic acid and their effects on cyanobacterium Microcystis aeruginosa

The antialgal activities of benzoic acid, 2-hydroxybenzoic acid (salicylic acid), 3-hydroxybenzoic acid, 4-hydroxybenzoic acid, 3,5-dihydroxybenzoic acid and 3,4,5-trihydroxybenzoic acid (gallic acid) were studied on the growth of two strains of Microcystis aeruginosa (toxic FACHB 942 and non-toxic 469). The results showed that the sequence of 50% growth inhibition concentration (ErC50) of 6- compounds for both strains of M. aeruginosa followed the same order: gallic acid > 3,5-dihydroxybenzoic acid > 4-hydroxybenzoic acid > salicylic acid > 3-hydroxybenzoic acid > benzoic acid. The position and the numbers of hydroxy groups between the hydroxy group and carboxyl influenced the antialgal effects of phenolic acids. We also investigated the joint effects of benzoic acid, 4-hydroxybenzoic acid and 3,4,5-trihydroxybenzoic acid on the growth of M. aeruginosa ( toxic FACHB 942). The mixture of phenolic allelochemicals showed the synergistic effects.

Allelopathic interactions between Potamogelon maackianus and Microcystis aeruginosa

The allelopathic interactions between Potamogeton maackianus and toxic cyanobacteria (Microcystis aeruginosa) were studied. P maackianus inhibited the growth of M. aeruginosa, both in a coexistence culture system and in exudates experimental culture system. M. aeruginosa also showed effects on the secondary metabolic biosynthesis and secreting behavior of P maackianus. The main lipophilic components of the hexane extracts and the exudates from the macrophyte were analyzed through GC-MS determination. The lipophilic components of the hexane extracts and the exudates from P. maackianus were influenced by M. aeruginosa or their released chemicals. Comparing the lipophilic constituents of the hexane extracts with those in the exudates, the results showed that weak polar compounds contained in the macrophytes can be secreted into the surrounding water. Many compounds, such as N-phenyl-2-naphthalenamine and isopropyl myristate, were detected both in the hexane extracts and the exudates. The changes of lipophilic components in the hexane extracts would be a response to the stress of toxic cyanobacteria or their released toxins. Those changes of exudates, especially the increased content of N-phenyl-2-naphthalenamine, might also be an induced defensive behavior mediated by the released toxins from M aeruginosa. The study results about reciprocal allelopathic responses between macrophytes and cyanobacteria can help in the management of eutrophic waters, and is also important information concerning strategies for recovering eutrophic waters.

In vitro allelopathic potential of Leonurus sibiricus L. leaves

The chemical interaction between plants is known as allelopathy and it is related to the release of substances into the environment. The present study aimed at the evaluation of the allelopathic activity of the leaves of Leonurus sibiricus against the germination and initial growth of Raphanus sativus, Lactuca sativa, and Lepidium sativum. Chemical analyses showed the presence in the leaves of four major flavonoids (quercetin-3-O-alpha-L-rhamnopyranosyl-(1 > 6)-beta-D-galactopyranoside; rutin; hyperin, and isoquercetrin) and of three minor flavonoidic compounds (genkwanin, 3'-hydroxy genkwanin, and quercetin). Extracts, their chromatographic fractions and pure isolated flavonoids showed different biological activities. A methanol extract of leaves of Leonurus sibiricus caused significant reduction only in the germination of Lactuca sativa, with no effects on the germinative processes of Raphanus sativus and Lepidium sativum. Some chromatographic fractions, containing the flavonoids, showed inhibitory activity on the initial stages of root growth of all tested seeds. The isolated flavonoids, at the higher concentration tested (10(-4) M) seemed to be responsible for the inhibition of the germination, as well as the radical elongation. Among pure compounds, 3'-OH-genkwanin and quercetin showed the stronger antigerminative activity at the concentration of 10(-4) M, whereas the radical elongation was reduced by rutin, isoquercetrin and 3'-OH-genkwanin. All compounds, tested at concentrations ranging between 10(-5) and 10(-7) M, showed stimulatory activities.

Biological activity of Gomphrena elegans Mart. Var. Elegans (Amaranthaceae)

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Allelopathic potential of Equisetum giganteum L. and Nephrolepis exaltata L. on germination and growth of cucumber and lettuce

Nephrolepis exaltata L. Schott "Bostoniensis" family Davalliaceae and Equisetum giganteum L. family Equisetaceae, Phylum Pteridophyta, exhibit a strong mechanism of dominance in the areas in which they live. Have secondary compounds with allelopathic activity. The objective of this article was evaluate allelopathic potential of two ferns species, using bioassay applying aqueous extracts of dried fronds, in cucumber and lettuce seeds, and observing germination and initial development. To observe the influence on germination was analyze the percentage of germinated seeds and germination speed index (GSI). To observe initial development was analyzed shoot and root growth of the seedlings. The bioassays revealed that no concentration significantly inhibited the germination, but germination speed was delayed gradually in two species tested, as increased the extract concentration. In initial development, all the extracts showed a tendency to inhibit the growth, and an increase in extract concentration decreasing growth of radicle and hypocotyl axis. We conclude that the aqueous extract has inhibitory activity more pronounced in early development than in seed germination, affecting the primary structures of the tested plants, corroborating with the observations of occurrences of the species in natural places where dominate and suppress the growth of other species.

Allelopathic assessment of selected invasive species of Pakistan

All rights reserved.Invader species are a great threat to local flora. Eight invader species of Pakistan were screened for their allelopathic activity through sandwich method. Toxic (inhibitory) and non-toxic (stimulatory) effects were assessed by recording their effect on germination and growth of lettuce. Radicle and plumule growth of lettuce were recorded at 5, 10 and 50 mg leaves concentrations of each species. Among all species the growth activity was found to be concentration dependent. Except Eutcalyptus glabra all species resulted in inhibitory effects at 5, 10 and 50 mg leaves concentrations. Xanthium strumarium and Cannabis sativa showed strong inhibitory effects on radicle and plumule growth of lettuce. Maximum inhibition was recorded at highest concentration; even growth of lettuce was stopped with 50 mg leaves concentration of C. sativa.

Interference and management of parthenium: The world's most important invasive weed

Parthenium (Parthenium hysterophorus L.) is one of the most aggressive herbaceous weeds of the Asteraceae family. It is widely distributed, almost across the world and has become the most important invasive weed. Comprehensive information on interference and control of this devastating species is required to facilitate better management decisions. A broad review on the interference and management of this weed is presented here. Inspite of its non-tropical origin, parthenium grows quite successfully under a wide range of environmental conditions. It is spreading rapidly in Australia, Western Africa, Asia, and Caribbean countries, and has become a serious weed of pastures, wastelands, roadsides, railwaysides, water courses, and agricultural crops. The infestations of parthenium have been reported to reduce grain and forage yields by 40–90%. The spread of parthenium has been attributed to its allelopathic activity, strong competitiveness for soil moisture and nutrients, and its capability to exploit natural biodiversity. Allelochemicals released from parthenium has been reported to decrease germination and growth of agronomic crops, vegetables, trees, and many other weed species. Growth promoting effects of parthenium extracts at low concentrations have also been reported in certain crops. Many pre- and post-emergence herbicides have been evaluated for the control of parthenium in cropped and non-cropped areas. The most effective herbicides are clomazone, metribuzin, atrazine, glyphosate, metsulfuron methyl, butachlor, bentazone, dicamba, and metsulfuron methyl. Extracts, residues, and essential oils of many allelopathic herbs (Cassia, Amaranthus, and Xanthium species), grasses (Imperata and Desmostachya species), and trees (Eucalyptus, Azadirachta, Mangifera species, etc.) have demonstrated inhibitory activities on seed germination and seedling growth of parthenium. Metabolites of several fungi, e.g., Fusarium oxysporun and Fusarium monilifonne, exhibit bioherbicidal activity against seeds and seedlings of this weed. Intercropping, displacement by competitive plant species like Cassia species, bisset bluegrass, florgen blugress, buffelgrass, along with the use of biological control agents like Mexican beetle, seed-feeding and stem-boring weevils, stem-galling and leaf-mining moth, and sap-feeding plant hopper, have been reported as possible strategies for the management of parthenium. An appropriate integration of these approaches could help minimize spread of parthenium and provide sustainable weed management with reduced environmental concerns.

Microcystin-RR induces physiological stress and cell death in the cyanobacterium Aphanizomenon sp DC01 isolated from Lake Dianchi, China

The phytoplankton community in Lake Dianchi (Yunnan Province, Southwestern China) is dominated in April by a bloom of Aphanizomenon, that disappears Suddenly and is displaced by a Microcystis bloom in May. The reasons for the rapid bloom disappearance phenomenon and the temporal variability in the composition of phytoplankton assemblages are poorly understood. Cell growth, ultrastructure and physiological changes were examined in cultures of Aphanizomenon sp. DC01 isolated from Lake Dianchi exposed to different closes of rnicrocystin-RR (MC-RR) produced by the Microcystis bloom. MC-RR concentrations above 100 mu g L-1 markedly inhibited the pigment (chlorophyll-a, phycocyanin) synthesis and caused an increase of soluble carbohydrate and protein contents and nitrate reductase activity of toxin-treated blue-green algae. A drastic. reduction in photochemical efficiency of PSII (Fv/Fm) was also found. Morphological examinationn showed that the Aphanizomenon filaments disintegrated and file cells lysed gradually after 48 h Of toxin exposure. Transmission electron microscopy revealed that cellular inclusions of stressed cells almost leaked out completely and the cell membranes were grossly damaged. These findings demonstrate the allelopathic activity of Microcystis aeruginosa inducing physiological stress and cell death of Aphanizomenon sp. DC01 Although the active concentrations of microcystin were rather high, we propose that microcystin may function as allelopathic Substance due to inhomogeneous toxin concentrations close to Microcystis cells. Hence, it may play a role in species Succession of Aphanizomenon and Microcystis in Lake Dianchi.

Avaliação do potencial alelopático, atividade antimicrobiana e antioxidante dos extratos orgânicos das folhas de Pyrostegia venusta (Ker Gawl.) Miers (Bignoniaceae)

Este trabalho apresenta os resultados de atividade alelopática, antimicrobiana e antioxidante dos extratos orgânicos (hexano, acetato de etila e metanol) das folhas de Pyrostegia venusta (Ker Gawl.) Miers (Bignoniaceae). Para alelopatia, foi estudado o desenvolvimento de Cucumis sativus (pepino), sendo avaliados o comprimento da raiz principal, o número de raízes secundárias e o comprimento do hipocótilo. Os dois primeiros parâmetros foram afetados por todos os três extratos testados enquanto o comprimento do hipocótilo só não foi afetado pelo extrato acetato de etila. Quanto à atividade antimicrobiana, avaliada pelo ensaio de CIM, o extrato hexânico apresentou inibição moderada frente ao Staphylococcus aureus (0,9 mg mL-1) e forte ao Enterococcus hirae (0,5 mg mL-1). O extrato acetato de etila apresentou forte atividade frente Candida albicans (0,3 mg mL-1) enquanto o extrato metanólico não mostrou-se ativo para os microrganismos testados. Por outro lado, o extrato metanólico apresentou a maior capacidade de seqüestrar radicais livres (Concentração Efetiva 50%-CE50 =102,0 ± 56,9 mg mL-1, com TCE50 = 30 min) no ensaio com DPPH (2,2-difenil-1-picril-hidrazila) e o maior teor de compostos fenólicos (116,2 ± 83,0 mg ácido gálico g amostra-1), avaliado pelo ensaio de Folin-Ciocalteau.

Stilbenes from Deguelia rufescens var. urucu (Ducke) A. M. G. Azevedo leaves: effects on seed germination and plant growth

A biodiversidade Amazônica pode ser uma fonte de substâncias capazes de serem utilizadas no controle de plantas daninhas. Neste estudo relatamos o isolamento e a identificação de cinco estilbenos a partir das folhas do "timbó vermelho" (Deguelia rufescens var. urucu): 4-metoxilonchocarpeno (1); 3,5-dimetoxi-4´-hidroxi-3´-prenil-trans-estilbeno (2), lonchocarpeno (3), 3,5-dimetoxi-4´-O-prenil-trans-estilbeno (4) e pteroestilbeno (5). As substâncias 2 e 4 são novos produtos naturais, porém 2 já havia sido citada como produto de síntese. Foi avaliada a potencial atividade alelopática de 1, 2 e 4 sobre a germinação de sementes e o crescimento da planta daninha Mimosa pudica. Os efeitos observados sobre a germinação das sementes de M. pudica não variaram significantemente (p > 0,05) quando a análise da fitotoxidade foi realizada com as substâncias isoladamente, cuja inibição máxima não ultrapassou 20%. A inibição mais intensa, quanto ao desenvolvimento da radícula e do hipocótilo, foi encontrada para o composto 4 (p < 0,05). Isoladamente, 4 causou efeito inibitório significativamente maior (p < 0,05) no desenvolvimento da radícula e do hipocótilo, do que 1 e 2. Quando testados aos pares, apresentaram antagonismo para a germinação de sementes e sinergismo para o desenvolvimento da radícula e hipocótilo.

Bioensaios de atividade alelopática dos esteroides espinasterol, espinasterona e glicopiranosil espinasterol

Três esteroides (espinasterol, espinasterona e glicopiranosil espinasterol) foram isolados do caule de Moutabea guianensis, planta de origem amazônica. Suas estruturas foram determinadas a partir das análises de RMN e por comparação com dados espectroscópicos da literatura. Foram avaliadas as atividades alelopáticas das três substâncias em duas plantas invasoras de pastagens comuns da região amazônica: Mimosa pudica (malícia) e Senna obtusifolia (mata-pasto). A substância glicopiranosil espinasterol foi mais ativa no ensaio de desenvolvimento da radícula, inibindo a espécie Senna obtusifolia em 75%; o espinasterol inibiu em 22% o desenvolvimento do hipocótilo de Senna obtusifolia; e no bioensaio de germinação de sementes as substâncias espinasterol e espinasterona proporcionaram 10% de inibição em Mimosa pudica. A partir desses resultados, observou-se que a diferença de substituintes observada na posição-3 dos esteroides é capaz de alterar a atividade alelopática. O grupo glicosil na posição-3 elevou a atividade alelopática de forma mais expressiva no bioensaio de desenvolvimento de radícula da espécie malícia, quando comparado aos esteroides hidroxilado e carbonilado. Este é o primeiro estudo químico e alelopático do gênero Moutabea.

Metodologias empregadas em estudos de avaliação da atividade alelopática em condições de laboratório: revisão crítica

Nas últimas décadas, tem proliferado a formação de grupos de pesquisa dedicados aos estudos na área de alelopatia, em diferentes partes do mundo. O Brasil não ficou imune a essa tendência; prova disso são os números cada vez maiores de artigos científicos publicados em periódicos nacionais e internacionais. O fato de a alelopatia ser uma ciência relativamente jovem, podendo ser considerada em sua fase juvenil de desenvolvimento, tem propiciado a proliferação de técnicas de estudos diversificadas e muitas vezes carentes de embasamento. Adicionalmente, essa peculiaridade dificulta o entendimento das grandezas expressas e do valor biológico que os resultados apresentados podem significar. Uniformizar os procedimentos é, sem dúvida alguma, ponto de partida quando se pensa na dimensão que a alelopatia pode representar em futuro próximo. Neste trabalho, foram revisados criticamente os protocolos pertinentes aos processos empregados nos bioensaios desenvolvidos para caracterizar as propriedades alelopáticas de extratos brutos e de substâncias químicas. Ao mesmo tempo, os pontos fortes e as limitações de cada procedimento são apresentados.

Análise comparativa do potencial alelopático do extrato hidroalcoólico e do óleo essencial de folhas de cipó-d'alho (Bignoniaceae)

A alelopatia é um importante mecanismo que influencia a estabilidade de agroecossistemas. A identificação desse caráter, em muitos casos, realiza-se via análise dos efeitos de extratos brutos polares. No presente trabalho, caracterizou-se a atividade alelopática do cipó-d'alho (Mansoa standleyi - Bignoniaceae), analisando-se, comparativamente, o extrato hidroalcoólico e o óleo essencial das folhas da planta, procurando-se estabelecer a necessidade de se considerar, em estudos dessa natureza, a abordagem envolvendo extratos apolares. Realizaram-se bioensaios de germinação e desenvolvimento da radícula e do hipocótilo de malícia (Mimosa pudica), em períodos de dez dias, empregando-se concentrações de 0,5%, 1,0% e 2,0%. Foram identificados, ainda, os principais constituintes químicos do óleo essencial. Os resultados indicaram que tanto o extrato hidroalcoólico como o óleo essencial apresentaram potencial para inibir a germinação e o desenvolvimento da radícula e do hipocótilo. O extrato hidroalcoólico manifestou maior potencial inibitório sobre a germinação, enquanto o óleo essencial promoveu inibições mais expressivas sobre o desenvolvimento da radícula e do hipocótilo. Os efeitos estiveram positivamente associados à concentração, com efeitos máximos e mínimos obtidos nas concentrações de 2,0% e 0,5%, respectivamente. Compostos sulfurados, como o dissulfeto de dialila (42,15%) e o trissulfeto de dialila (11,25%), isoladamente ou em associação, estão envolvidos nos efeitos alelopáticos promovidos pelo óleo essencial. Adicionalmente, os resultados obtidos apontam para a necessidade de se considerar a utilização de extratos apolares quando da análise da atividade alelopática de uma dada planta, especialmente se não houver informações sobre a produção de óleo essencial pela planta prospectada.

Atividade potencialmente alelopática do óleo essencial de Ocimum americanum

Os óleos essenciais são reconhecidos pelas suas diversificadas ações biológicas. A biodiversidade amazônica é rica em espécies de plantas produtoras de óleos essenciais. Neste trabalho, objetivou-se caracterizar a atividade potencialmente alelopática do óleo essencial de Ocimum americanum (estoraque) e determinar seus efeitos sobre a germinação de sementes e o desenvolvimento de duas espécies de plantas daninhas. O óleo essencial foi testado em concentrações variando de 100 a 2.000 mg L^-1, considerando seus efeitos sobre a germinação de sementes (25 ºC de temperatura constante e fotoperíodo de 12 horas) e o desenvolvimento da radícula e do hipocótilo (25 ºC de temperatura constante e fotoperíodo de 24 horas) das plantas daninhas malícia (Mimosa pudica) e mata-pasto (Senna obtusifolia). Fatores relacionados a concentração, especificidade das plantas receptoras e parâmetros analisados foram decisivos para os efeitos obtidos. A tendência geral foi de relação positiva entre concentração e efeito inibitório. Malícia foi mais sensível aos efeitos do que mata-pasto. Comparativamente, a germinação, seguida do desenvolvimento da radícula, foi afetada pelo óleo essencial em maior magnitude, ficando o desenvolvimento do hipocótilo como o de menor sensibilidade. Os efeitos observados podem ser atribuídos à presença, no óleo essencial, de monoterpenos, monoterpenos oxigenados, sesquiterpenos, alifáticos e fenilpropanoides, com destaque para os constituintes com atividade alelopática já comprovada, como o limoneno, a cânfora e o linalol.

Atividade alelopática de substâncias químicas isoladas do Capim-Marandu e suas variações em função do pH

Este trabalho teve por objetivos isolar, identificar e caracterizar a atividade alelopática de substâncias químicas produzidas pela Brachiaria brizantha cv. Marandu e determinar as variações na atividade dessas substâncias em função da variação do pH da solução. A atividade alelopática foi realizada em bioensaios de germinação e desenvolvimento da radícula e do hipocótilo, utilizando as plantas daninhas malícia (Mimosa pudica) e mata-pasto (Senna obtusifolia) como receptoras. Os efeitos do pH foram analisados na faixa de 3,0 a 9,0. Os triterpenos pentacíclicos friedelina e epifriedelinol isolados da parte aérea de B. brizantha apresentaram baixa atividade inibitória na germinação de sementes e no desenvolvimento da radícula e do hipocótilo das duas plantas daninhas. As duas substâncias apresentaram comportamento diferenciado em relação à variação do pH da solução, com inibições mais marcantes em relação à planta daninha mata-pasto.