Advertisement

Biologia Plantarum

, Volume 10, Issue 3, pp 166–176 | Cite as

Amino acids and growth substances in barley root excretions (Hordeum distichon L.) and their biological effect

  • J. Hofbauer
  • J. Minář
Article

Abstract

The biological effect of barley root excretions was studied during a 4 to 10 days cultivation period. The effect of root excretions changes according to the cultivation period of barley. It was ascertained by means of a bioassay that growth was either conclusively stimulated or the root excretions did not affect growth of the roots and of the upper part ofNasturtium. No significant inhibitory effect was observed. The effect of the single amino acids and of their mixtures found in the root excretions of barley was quite different. The following amino acids were determined by paper chromatography in root excretions: alanine, asparagine, phenylalanine, glycine, leucine, lysine, serine, tyrosine, glutamic acid and valine plus methionine. During cultivation their total quantity increased from 5·48. 10−5 up to 1·13. 10−3 mg per plant. Most of the 20 amino acids observed, displayed in theNasturtium test at a concentration from 0·1 to 1,000 mg/l an inhibitory effect onNasturtium growth. The effect of amino acid mixtures, corresponding qualitatively and quantitatively to the free amino acids in barley root excretions was dependent on their concentration.

Growth regulators of the auxin type were found in culture solutions by chromatographic separation and with bioassay. As it may be seen from the results obtained, there are besides amino acids and indole derivatives other non-identified compounds involved in the effect of barley root excretions.

Keywords

Free Amino Acid Growth Substance Single Amino Acid Barley Root Amino Acid Mixture 
These keywords were added by machine and not by the authors. This process is experimental and the keywords may be updated as the learning algorithm improves.

Aminokyseliny a růstové látky v kořenových výměšcích ječmene (Hordeum distichon L.)

Аминокислоты и ростовые вещества в корневых секретах ячменя (Hordeum distichon L.) и их биологическое действие

Abstract

V předložené práci je zjištována biologická účinnost kořenových výměšků ječmene v průběhu 4 až 10denní kultivace. Působení kořenových výměškú se mění s dobou kultivace ječmene. Biologickým testem bylo zjištěno, že bud docházelo k průkazné stimulaci růstu, nebo kořenové výměšky neměly na růst kořenů a nadzemní části řeřichy vliv. Statisticky průkazný inhibiční vliv nebyl zaznamenán. Jiný obrázek poskytlo sledování vlivu jednotlivých aminokyselin a jejich směsí, zjištěných v kořenových výměšcích ječmene. Papírovou chromatografií byly zjištěny v kořenových výměšcích následující aminokyseliny: alanin, asparagin, fenylalanin, glycin, leucin, lysin, serin, tyrosin, kyselina glutamová a valin s methioninem. Jejich celkové kvantum se zvyšovalo během kultivace a pohybovalo se v rozmezí 5,48. 10−5 až 1,13. 10−3 mg na jednu rostlinu. Řeřichovým testem bylo zjištěno, že většina z 20 sledovaných aminokyselin působila v koncentraci 0,1 až 1000 mg/l inhibičně na růst řeřichy. Směsi aminokyselin, jejichž kvalitativní a kvantitativní zastoupení odpovídalo kvalitativnímu a kvantitativnímu zastoupení volných aminokyselin v kořenových výměšcích ječmene, působily v závislosti na koncentraci. V kultivačních roztocích byly také nalezeny chromatografickým dělením a následným biologickým testem růstové regulátory typu auxinů. Ze získaných výsledků je patrno, že na působnosti kořenových výměšků ječmene se vedle aminokyselin a indolových derivátů spolupodílejí ještě jiné, námi neidentifikované sloučeniny.

Abstract

Изучалось биологическос действие корневых секретов ячменя при культивации в течение от 4 до 10 дпей. Действие корневых секретов изменяется в зависимости от продолжительности выращивания растений. Биотестом сLepidium установлено, что корневые секреты стимулировали рост, или не имели действие на рост корней и надземных частей растений; статистически достоверное ингибирующее деиствие не было установлено. Исследовалось также влияние отдельных аминокислот и их смесей, определенных в корневых секретах ячменя. Хроматографией на бумаге найдены в корневых секретах следующие аминокислоты: аланин, аспарагин, фенилаланин, глицин, лейцин, лизин, серин, тирозин, глютаминовая кислота, валин и метионин. Их общее количество повышалось в течении культивации и находилось в границах от 5,48. 10−5 до 1,13. 10−3 мг на одно растение. Биотестом сLepidium установлено, что большинство из 20 исследованных аминокислот действовало ингибирующе на рост растений в концентрациях от 0,1 до 1000 мг/л. Смеси аминокислот, составленные соответственно их количеству в корневых секретах ячменя, действовали в зависимости от концентрации. В культивационных растворах методом хроматографического разделения с последующим биотестом найдены ростовые регуляторы типа ауксинов. Из результатов очевидно, что эффект корневых секретов зависит также и от других веществ, нами неидентифицированных, являющихся их составными частями.

Preview

Unable to display preview. Download preview PDF.

Unable to display preview. Download preview PDF.

References

  1. Audus, L. J., Quastel, J. H.: Toxic effects of amino acids and amines on seedling growth.— Nature160: 222–223, 1947.CrossRefGoogle Scholar
  2. Duchoň, F., Kutáček, M., Tesař, S.: Exkrece cukrů kořeny pšenice ve vodní kultuře. [Sugar excretion from wheat roots in water culture.]—Sborník Vys. Školy zem. v Praze: 109–115, 1958.Google Scholar
  3. Eberhardt, F.: Ausscheidung einer organischen Verbindung aus den Wurzeln des Hafers.— Naturwiss.41: 259, 1954.CrossRefGoogle Scholar
  4. Frenzel, B.: Zur Abgabe von Aminosäuren und Amiden an das Nährmedium durch die Wurzeln vomHelianthus annuus L.—Planta49: 210–234, 1957.CrossRefGoogle Scholar
  5. Grümmer, G.: Die gegenseitige Beeinflussung höherer Pflanzen—Allelopathie.—Jena 1955.Google Scholar
  6. Hais, I. M., Macek, K. et al.: Papírová chromatografie. [Paper chromatography.]—Praha 1954.Google Scholar
  7. Hefendehl, F. W.: Leichtflüchtige Terpene und Terpengemische (ätherische Öle) als Träger allelopathischer Wirkungen. Einfluss auf das Wurzelwachstum vonLepidium sativum L.— Flora 156A: 20–32, 1965.Google Scholar
  8. Heilmann, J., Barrolier, J., Watzke, E.: Beitrag zur Aminosäure-bestimmung auf Papierchromatogrammen. —Hoppe-Seylers Z. Physiol. Chem.309: 219–220, 1957.PubMedGoogle Scholar
  9. Chalvignac, M. A.: Etude biochimique des secretions des radicellaires du lin en culture hydroponique. —Ann. Inst. Pasteur102: 767–769, 1962.Google Scholar
  10. Knapp, R.: Experimentelle Soziologie der höheren Pflanzen.—Stuttgart 1954.Google Scholar
  11. Larsen, P.: Growth substances in higher plants. In:Peach, K., Tracey, M. V.: Moderne Methoden der Pflanzenanalyse. Berlin Bd. III: 569–625, 1955.Google Scholar
  12. Laštůvka, Z.: Vliv účinných látek pýru plazivého na anatomii pšenice. [The effect of active substances of trailing weed on the anatomy of wheat.]—Dissert. Dept. Plant Physiol. Purkyně Univ. Brno 1960.Google Scholar
  13. Linskens, H. F., Knapp, R.: Die Ausscheidung von Aminosäuren in reinen und gemischten Beständen verschiedener Pflanzenarten.—Planta45: 106–117, 1955.CrossRefGoogle Scholar
  14. Miller, R. H., Schmidt, E. L.: A technique for maintaining a sterile soil: Plant root environment and its application to the study of amino acids in the rhizosphere.—Soil Science100: 267–273, 1965.CrossRefGoogle Scholar
  15. Molisch, H.: Der Einfluss einer Pflanze auf die andere—Allelopathie.—Jena 1937.Google Scholar
  16. Parkinson, D., Pearson, R.: Factors affecting the stimulation of fungal development in the root region.—Nature205: 205–206, 1965.CrossRefGoogle Scholar
  17. Patrick, Z. A., Koch, L. W.: Inhibition of respiration, germination, and growth by substances arising during decomposition of certain plant residues in the soil.—Canad. J. Bot.36: 621 to 649, 1958.CrossRefGoogle Scholar
  18. Pilet, P. E., Kobr, M.: Etude de l’inhibition de la croissance radiculaire par le D.L-tryptophane. —Cit.Grodzinskij 1965.Google Scholar
  19. Rademacher, B.: Gegenseitige Beeinflussung höherer Pflanzen.—In:Ruhland, W. (ed.): Handbuch der Pflanzenphysiologie. Bd.XI: 655–706, Springer-Verlag, Berlin, Göttingen Heidelberg 1959.Google Scholar
  20. Rovira, A. D.: Plant root excretions in relation to the rhizosphere effect. I. The nature of root exudate from oats and peas.—Plant and Soil7: 178–194, 1956.CrossRefGoogle Scholar
  21. Rovira, A. D.: Root excretions in relation to rhizosphere effect. IV. Influence of plant species, age of plant, light, temperature and calcium nutrition on exudation.—Plant and Soil11: 53 to 64, 1959.CrossRefGoogle Scholar
  22. Scheffer, F., Kickuth, R., Visser, J. H.: Die Wurzelausscheidungen vonEragrostis curvula(Schrad) Ness. und ihr Einfluss auf Wurzelknoten-Nomatoden.—Z. Pflanzenernährung Düng. Bodenk.98: 114–120, 1962.CrossRefGoogle Scholar
  23. Scheffer, F., Kickuth, R., Stricker, G.: Organische Verbindungen aus dem Wurzelraum vonTriticum-Arten und-Sorten.—Z. Pflanzenernähr. Düng. Bodenk.105: 13–22, 1964.CrossRefGoogle Scholar
  24. Schönbeck, F.: Untersuchungen über den Einfluss von Wurzelausscheidungen auf die Entwicklung von Bodenpilzen.—Naturwiss.45: 63–64, 1958.CrossRefGoogle Scholar
  25. Tesař, S., Kutáček, M.: Kořenové exkrety vyšších rostlin. I. Exkrece aminokyselin kořeny pšenice ve vodní kultuře. [Root excretions of higher plants. I. Excretion of amino acids by wheat roots grown in water culture.]—Sborník ČSAZV, rostl. výroba28: 927–940, 1955.Google Scholar
  26. Vančura, V.: Root exudates of plants. I. Analysis of root exudates of barley and wheat in their initial phases of growth.—Plant and Soil21: 231–248, 1964.CrossRefGoogle Scholar
  27. Vančura, V., Hovadík, A.: O kořenových výměšcích rostlin. [Plant root excretions.]— Sborník ČSAZV, rostl. výr.7–8: 683–686, 1963.Google Scholar
  28. West, P. M.: Excretion of biotin and thiamin by roots of higher plants.—Nature144: 1050 to 1051, 1939.CrossRefGoogle Scholar
  29. Winter, A. G., Schönbeck, F.: Untersuchungen über den Einfluss von Kaltwasserextrakten aus Getreidestroh und anderer Blattstreu auf Wurzelbildung und Wachstum.—Naturwiss.40: 513–514, 1953.CrossRefGoogle Scholar
  30. Часовенная, А. А.: Взаимовлияние растений накапливающимися в их ризосферах органическими веществами.—Вестник ленингр. универ. сер. биол.15: 5–18, 1959. [Chasovennaya, A. A.: Mutual influence of plants by means of organic substances, accumulating in their rhizosphere.]Google Scholar
  31. Гроздзинский, А. М.: Аллелопатия в Зизни растений и их сообществ.—Киев 1965. [Grodzinsky, A. M.: Allelopathy in plant life and in phytocenosis.]Google Scholar
  32. Гроздзинский, А. М., Гроздзинский, А. М.: Про методы выучения ростовых речовин у рослин (огляд литературы).—Укр. бот. Зури.16: 51–66, 1959. [Grodzinsky, A. M.: Various methods on the study of growth substances in plants.]Google Scholar

Copyright information

© Institute of Experimental Botany 1968

Authors and Affiliations

  • J. Hofbauer
    • 1
  • J. Minář
    • 1
  1. 1.Department of Plant Physiology, Faculty of Natural SciencesJ. E. Purkyně UniversityBrno

Personalised recommendations