Secondary metabolites, allelopathy and their significance in the invasion of Heracleum mantegazzianum

Abstract

Jedna z teorií vysvětlujících invaze nepůvodních druhů rostlin předpokládá, že tyto rostliny uvolňují alelopatické látky, které dosud nebyly v invadovaných oblastech přítomné. V předkládané disertační práci jsem v sérii pokusů prováděných in vitro a v zahradních experimentech zkoumala alelopatii kořenových exudátů invazní rostliny Heracleum mantegazzianum (bolševník velkolepý) a srovnávala ji s alelopatií domácího příbuzného H. spondylium a dvou nepříbuzných domácích druhů. Dále jsem zkoumala vnitrodruhovou variabilitu alelopatie porovnáním 41 různých mateřských linií druhu H. mantegazzianum, které byly nasbírány v několika oblastech a populacích v České republice. Vedle alelopatických efektů jsem zkoumala i chemickou identitu látek za ně zodpovědných. Za účelem zjištění možné interakce alelopatických látek s půdními mikroorganismy jsem určila složení mikrobiálního společenstva pomocí mastných kyselin fosfolipidů (PLFA) a neutrálních lipidů (NLFA) na invadovaných lokalitách v České republice. Současně jsem na těchto lokalitách stanovovala abiotické půdní vlastnosti a dostupnost světla. Výsledky ukázaly, že H. mantegazzianum je schopné alelopaticky působit jak in vitro, tak v zahradních experimentech, nicméně inhibice tímto druhem způsobená je srovnatelná s efektem domácích druhů. Rozklad...

One theory concerning the invasiveness of exotic plants suggests that they exude allelopathic compounds that are novel in areas being invaded. Here, I tested for allelopathic effects of root exudates of the invasive plant Heracleum mantegazzianum (giant hogweed) in a series of experiments both in vitro and in the garden, and compared them with effects of its native congener H. sphondylium (common hogweed) and two less related native species. Moreover, I addressed intraspecific variability of allelopathy by comparing effects of 41 different maternal lines of H. mantegazzianum sampled from several areas and populations within the Czech Republic. Not only the effects, but also the identity of allelopathic compounds was investigated. In order to test also for the interaction of allelochemicals with soil microorganisms, I analysed the composition of soil microbial communities expressed as phospholipid and neutral lipid fatty acids (PLFA and NLFA, respectively) together with nutrient conditions and light availability at invaded sites in the Czech Republic. The results show that H. mantegazzianum is able to exert phytotoxic effects in vitro as well as in the garden experiment; however, its effects did not differ from the inhibition caused by the native species tested. Variation partitioning among areas,...