J o u r n a l o f R e s e a r c h i n B i o l o g y A n I n t e r n a t i o n a l O n l i n e O p e n A c c e s s P u b l i c a t i o n g r o u p O r i g i n a l R e s e a r c h p a p e r J o u r n a l o f R e s e a r c h i n B i o l o g y A l l e l o p a t h i c e f f e c t o f a q u e o u s l e a f e x t r a c t o f P a r t h e n i u m h y s t e r o p h o r u s L . o n s e e d g e r m i n a t i o n a n d s e e d l i n g e m e r g e n c e o f s o m e c u l t i v a t e d c r o p s K e y w o r d s : C u l t i v a t e d c r o p s , w a s t e w e e d l e a f b i o m a s s , A l l e l o p a t h y , s e e d g e r m i n a t i o n , S e e d l i n g e m e r g e n c e . A B S T R A C T : A l l e l o p a t h i c e f f e c t o f a q u e o u s e x t r a c t o f P a r t h e n i u m h y s t e r o p h o r u s ( L ) . w e r e s t u d i e d o n s e e d g e r m i n a t i o n a n d s e e d l i n g e m e r g e n c e o f s o m e c u l t i v a t e d c r o p s l i k e T r i t i c u m a e s t i c u m ( L ) . , Z e a m a y s ( L ) . , S o r g h u m v u l g a r e P E R S . , G o s s i p i u m h i r s u t u m ( L ) . a n d G l y c i n e m a x ( L ) . . S e e d g e r m i n a t i o n o f Z e a m a y s ( L ) . w a s c o m p l e t e l y i n h i b i t e d a t 2 % l e a f e x t r a c t o f P a r t h e n i u m h y s t e r o p h o r u s ( L ) . a n d i n T r i t i c u m a e s t i v u m ( L ) i t w a s g r a d u a l l y r e d u c e d t h e s e e d g e r m i n a t i o n u p t o t h e c o n c e n t r a t i o n o f 1 0 % . W h i l e i n S o r g h u m v u l g a r e P E R S . i t w a s i n h i b i t e d a t 6 % . A t 4 % a q u e o u s e x t r a c t t h e m a x i m u m i n h i b i t i o n o c c u r r e d i n G l y c i n e m a x ( L ) . a n d G o s s y p i u m h i r s u t u m ( L ) . T h e a q u e o u s e x t r a c t o f P a r t h e n i u m h y t e r o p h o u s L . w e r e h a v i n g s t r o n g i n h i b i t o r y e f f e c t o n t h e g r o w t h o f r o o t a n d s h o o t d e v e l o p m e n t i n t h e c u l t i v a t e d c r o p s e x c e p t T r i t i c u m a e s t i c u m ( L ) . W h i l e o n S o r g h u m v u l g a r e P E R S . , i t h a s s h o w n m o d e r a t e i n h i b i t o r y p o t e n t i a l . 1 5 - 1 8 | J R B | 2 0 1 1 | V o l 1 | N o 2 © F i c u s P r e s s . T h i s O p e n A c c e s s a r t i c l e i s g o v e r n e d b y t h e C r e a t i v e C o m m o n s A t t r i b u t i o n L i c e n s e ( h t t p : / / c r e a t i v e c o m m o n s . o r g / l i c e n s e s / b y / 2 . 0 ) , w h i c h g i v e s p e r m i s s i o n f o r u n r e s t r i c t e d u s e , n o n - c o m m e r c i a l , d i s t r i b u t i o n , a n d r e p r o d u c t i o n i n a l l m e d i u m , p r o v i d e d t h e o r i g i n a l w o r k i s p r o p e r l y c i t e d . S u b m i t Y o u r M a n u s c r i p t w w w . f i c u s p r e s s . c o m w w w . j r e s e a r c h b i o l o g y . c o m J o u r n a l o f R e s e a r c h i n b i o l o g y A n I n t e r n a t i o n a l O p e n A c c e s s O n l i n e R e s e a r c h J o u r n a l A u t h o r s : D h o l e J A , B o d k e S S a n d D h o l e 1 N A . I n s t i t u t i o n : D e p a r t m e n t o f B o t a n y , Y e s h w a n t M a h a v i d y a l a y a , N a n d e d - 4 3 1 6 0 5 . 1 S c h o o l o f L i f e S c i e n c e s , S . R . T . M . U n i v e r s i t y , N a n d e d - 4 3 1 6 0 6 . C o r r e s p o n d i n g a u t h o r : D h o l e J A E m a i l : j y o t i d h o l e . 2 0 0 8 @ r e d i f f m a i l . c o m . W e b A d d r e s s : h t t p : / / j r e s e a r c h b i o l o g y . c o m / D o c u m e n t s / R A 0 0 0 3 . p d f . D a t e s : R e c e i v e d : 1 9 A p r 2 0 1 1 / A c c e p t e d : 2 0 A p r 2 0 1 1 / P u b l i s h e d : 0 3 M a y 2 0 1 1 A r t i c l e C i t a t i o n : D h o l e J A , B o d k e S S a n d D h o l e N A . A l l e l o p a t h i c e f f e c t o f a q u e o u s l e a f e x t r a c t o f P a r t h e n i u m h y s t e r o p h o r u s L . o n s e e d g e r m i n a t i o n a n d s e e d l i n g e m e r g e n c e o f s o m e c u l t i v a t e d c r o p s . J o u r n a l o f r e s e a r c h i n B i o l o g y ( 2 0 1 1 ) 1 : 1 5 - 1 8 .

J o u r n a l o f R e s e a r c h i n B i o l o g y I N T R O D U C T I O N T h e w e e d s a r e c o m m o n l y d o m i n a n t , u n w a n t e d , u n d e s i r a b l e a n d p l a n t t h a t c o m p e t e w i t h c u l t i v a t e d c r o p f o r w a t e r , n u t r i e n t a n d s u n l i g h t a n d a n o t h e r s e v e r a l r e a s o n s s u c h a s , h i g h g r o w t h r a t e , h i g h r e p r o d u c t i v e r a t e a n d p r o d u c e h a r m f u l a l l e l o p a t h i c a l e f f e c t o f c u l t i v a t e d c r o p s . ( Q a s e m a n d F o y 2 0 0 1 ) . A l l e l o p a t h y i s k n o w n a s t h e d i r e c t o r i n d i r e c t h a z a r d o u s o r b e n e f i c i a l e f f e c t s o f o n e p l a n t o n t h e p l a n t s t h r o u g h t h e p r o d u c t i o n o f s e v e r a l p h y t o c h e m i c a l s i n t o t h e e n v i r o n m e n t ( B r o w n e t a l . 1 9 9 1 ) . T h e a l l e l o p a t h i c e f f e c t i s o n e o f a n i m p o r t a n t m e c h a n i s m f o r s u c c e s s f u l e s t a b l i s h m e n t o f s p r e a d i n g o f w e e d s ( R i d e n o u r a n d C a l l a w a y 2 0 0 1 ) . T h i s a l l e l o p a t h y h a s b e e n s u g g e s t e d a s a m e c h a n i s m f o r t h e i m p r e s s i v e s u c c e s s o f i n v a s i v e p l a n t b y c o n t r o l v i r t u a l m o n o c u l t u r e a n d m a y c o n t r o l t h e a b i l i t y o f p a r t i c u l a r s p r e a d i n g w e e d s p e c i e s t o b e c o m e d o m i n a n t s i n p a r t i c u l a r c r o p p l a n t c o m m u n i t i e s ( H i e r r o 2 0 0 3 , K a n c h a n a n d J a y a c h a n d r a 1 9 7 9 ) . P a r t h e n i u m h y s t e r o p h o u s L . i s n a t i v e t o t r o p i c a l a n d s u b t r o p i c a l A m e r i c a . T h i s p l a n t s p e c i e s i s v e r y i n v a s i v e i n v a d e r i n l a r g e e x t e n t a n d i t i s t h r e a t e n e d g r a s s l a n d e c o s y s t e m o f A u s t r a l i a a n d I n d i a . T h i s w e e d p o s s e s s e s m a n y h a z a r d o u s s u b s t a n c e s a n d i t i s v e r y h a r m f u l t o t h e s u r r o u n d i n g f l o r a , a n i m a l s a n d a l s o t o h u m a n h e a l t h . I t h a s b e e n a l r e a d y i n v a d e d i n m o s t o f t h e u s e f u l f i e l d a r e a s i n u r b a n a n d v i l l a g e . T o e x p l o r e a l l e l o p a t h i c p o t e n t i a l o f P a r t h e n i u m h y s t e r o p h o r u s L . w e h a v e s t u d i e d t h e e f f e c t o f a q u e o u s e x t r a c t o f l e a v e s u s i n g d i f f e r e n t c o n c e n t r a t i o n s o n s e e d g e r m i n a t i o n a n d s e e d l i n g g r o w t h o f f i v e c u l t i v a t e d c r o p s p e c i e s . T h e P a r t h e n i u m h y s t e r o p h o r u s L . i s g r o w i n g t o g e t h e r w i t h t h e s e c r o p s a n d i t i s m o r e c o m m o n a n d d o m i n a n t p l a n t s p e c i e s . M A T E R I A L S A N D M E T H O D S S p e c i e s c h a r a c t e r s P a r t h e n i u m h y s t e r o p h o r u s L . , f a m i l y : A s t e r a c e a e , C o m m o n n a m e – G a j a r g a w a t . T h e p l a n t i s e r e c t , p r o f u s e l y b r a n c h e d , l e a f y h e r b s . S t e m h a i r y , f i s t u l a r , s t r i a t e , p u b e s c e n t , l e a v e s s e s s i l e , r a d i c a l a n d a l t e r n a t e , h a i r s a r e p r e s e n t i n b o t h t h e s i d e , p i n n a t e l y d i v i d e d , p u b e s c e n t o n b o t h s u r f a c e , i n f l o r e s c e n c e c o r y m b a s e c y m e s , i n v o l u c r a l b r a c t s a r e p r e s e n t , t w o t y p e o f f l o w e r s a r e p r e s e n t – m a l e f l o r e t o n e i t h e r s i d e , m a r g i n a l f l o r e t s f e m a l e , f e r t i l e w i t h w h i t e , 3 - d e n t a t e . F r u i t a c h e n e ’ s , o b o v a t e . T h i s p l a n t i s n a t i v e o f t r o p i c a l A m e r i c a , n a t u r a l i z e d a n d n o w h a s b e c o m e a t r o u b l e s o m e w e e d t h r o u g h o u t t h e r e g i o n , f l o w e r s a n d f r u i t s p r o d u c e s i n S e p t e m b e r t o D e c e m b e r . C o l l e c t i o n o f p l a n t M a t e r i a l s : T h i s w e e d h a s c o l l e c t e d f r o m N a n d e d d i s t r i c t a n d p l a n t s p e c i e s i d e n t i f i e d b y u s i n g “ T h e F l o r a o f M a r a t h w a d a ” . H e r b a r i u m w a s p r e p a r e d a n d s t o r e d i n H e r b a r i u m S e c t i o n i n t h e D e p a r t m e n t o f B o t a n y , Y e s h w a n t M a h a v i d y a l a y a , N a n d e d ( M . S . ) . F r o m t h e c o l l e c t e d w e e d , l e a v e s w e r e s e p a r a t e d a n d d r i e d i n s h a d e , f i n e l y m a d e p o w d e r u s i n g M i x e r g r i n d e r . T e n g r a m o f l e a f p o w d e r w a s t a k e n i n S o x h l e t e x t r a c t i o n a p p a r a t u s a n d e x t r a c t e d i n d i s t i l l e d w a t e r f o r s i x h o u r s . F i n e l y t h i s e x t r a c t w a s e v a p o r a t e d a n d s t o r e d i n r e f r i g e r a t o r f o r f u r t h e r e x p e r i m e n t s . B i o a s s a y : D i f f e r e n t c o n c e n t r a t i o n s o f a q u e o u s e x t r a c t o f P a r t h e n i u m h y s t e r o p h o r u s L . ( 2 , 4 , 6 , 8 , a n d 1 0 % ) w e r e m a d e . O n e h u n d r e d u n i f o r m s e e d s o f w h e a t w e r e k e p t f o r g e r m i n a t i o n i n s t e r i l i z e d P e t r i d i s h e s c o n t a i n i n g d o u b l e l a y e r e d b l o t t i n g p a p e r a n d s e e d s w e r e t r e a t e d w i t h d i f f e r e n t c o n c e n t r a t i o n s o f a q u e o u s e x t r a c t s ( 2 t o 1 0 % ) . E a c h t r e a t m e n t h a d 3 r e p l i c a s ( t o t a l n u m b e r o f t e s t e d s e e d s + 1 0 0 X 3 = 3 0 0 ) a n d o n e t r e a t m e n t w a s r u n a s c o n t r o l w i t h d i s t i l l e d w a t e r . T h e P e t r i - d i s h e s w e r e m a i n t a i n e d u n d e r l a b o r a t o r y c o n d i t i o n f o r 7 d a y s . E q u a l v o l u m e o f d i s t i l l e d w a t e r w a s a d d e d i n t h e d i s h e s w h e n m o i s t u r e c o n t e n t o f t h e b l o t t i n g p a p e r d e c l i n e d . A f t e r 7 d a y s n u m b e r o f g e r m i n a t e d s e e d s w e r e c o u n t e d a n d t h e r o o t a n d s h o o t l e n g t h w e r e m e a s u r e d . S a m e p r o c e d u r e w a s f o l l o w e d t o e v a l u a t e a l l e l o p a t h i c e f f e c t s o f P a r t h e n i u m h y s t e r o p h o r u s L . o n s e e d g e r m i n a t i o n a n d s e e d l i n g e m e r g e n c e o f o t h e r s e l e c t e d c r o p p l a n t i . e . Z e a m a y s ( L ) . , S o r g h u m v u l g a r e P E R S . , G o s s i p i u m h i r s u t u m ( L ) . a n d G l y c i n e m a x ( L ) . R E S U L T S A N D D I S C U S S I O N G e r m i n a t i o n : T h e a q u e o u s e x t r a c t o f P a r t h e n i u m h y s t e r o p h o r u s L . w e r e s t u d i e d o n t h e s e e d g e r m i n a t i o n o f f i v e c r o p p l a n t s a n d r e s u l t s a r e s u m m a r i z e d i n T a b l e N o . 1 . A s c o n c e n t r a t i o n o f p l a n t e x t r a c t i n c r e a s e s , t h e p e r c e n t a g e o f s e e d g e r m i n a t i o n g e t i n h i b i t e d a s c o m p a r e d t o c o n t r o l i n T r i t i c u m a e s t i c u m L . T h e r e w e r e m a x i m u m i n h i b i t i o n i n 1 0 % a q u e o u s e x t r a c t i n w h e a t . I n S o r g h u m v u l g a r e P E R S . t h e e f f e c t o f a q u e o u s e x t r a c t a t c o n c e n t r a t i o n s f r o m 2 t o 6 % s e e d g e r m i n a t i o n s h o w s i n h i b i t o r y a c t i o n . I n Z e a m a y s L . , G o s s y p i u m h i r s u t u m L . , a n d G l y c i n e m a x L . s h o w i n g i n h i b i t i o n a t t h e c o n c e n t r a t i o n o f 2 t o 4 % 1 6 J o u r n a l o f R e s e a r c h i n B i o l o g y ( 2 0 1 1 ) 1 : 1 5 - 1 8 D h o l e e t a l . , 2 0 1 1

J o u r n a l o f R e s e a r c h i n B i o l o g y w h i l e i n 6 t o 1 0 % e x t r a c t s n o r e s u l t s w e r e s h o w n a t t h e s a m e e x p e r i m e n t a l c o n d i t i o n s . S e e d l i n g g r o w t h : T h e e f f e c t o f a q u e o u s e x t r a c t s o f P a r t h e n i u m h y s t e r o p h o r u s L . w e r e e x a m i n e d f o r r o o t , s h o o t g r o w t h a n d r e s u l t s a r e s u m m a r i z e d i n T a b l e N o . 2 . A m o n g a l l t h e p l a n t s p e c i e s t h e c o n c e n t r a t i o n o f e x t r a c t i n c r e a s e s t h e r o o t a n d t h e s h o o t l e n g t h r e d u c e s a s c o m p a r e t o c o n t r o l ( d i s t i l l e d w a t e r ) . T h e c o n t r o l s h o w i n g 1 5 . 1 a n d 1 0 . 3 c m f o r r o o t a n d s h o o t l e n g t h r e s p e c t i v e l y . I n T r i t i c u m a e s t i c u m L . t h e r o o t l e n g t h s h o w i n g i n r a n g e o f 7 . 3 t o 0 . 9 c m a t t h e c o n c e n t r a t i o n o f 2 t o 1 0 % w h i l e f o r s h o o t l e n g t h h a v i n g r e s u l t s i n r a n g e o f 9 . 7 t o 0 . 5 c m a t t h e c o n c e n t r a t i o n o f 2 t o 4 % . I n S o r g h u m v u l g a r e P E R S . , Z e a m a y s L . , G o s s y p i u m h i r s u t u m L . a n d G l y c i n e m a x L . w e r e s h o w i n g i n h i b i t o r y a c t i o n a t 2 t o 6 % a n d t h e r e w e r e n o r e s u l t s a t 6 t o 1 0 % a q u o u s e x t r a c t o f P a r t h e n i u m h y s t e r o p h o r u s L . i n t h e s a m e e x p e r i m e n t a l c o n d i t i o n s . T h e s t u d y d e m o n s t r a t e d t h a t l e a f e x t r a c t o f P a r t h e n i u m h y s t e r o p h o r u s L . e x h i b i t e d s i g n i f i c a n t i n h i b i t o r y e f f e c t s o n s e e d g e r m i n a t i o n a n d s e e d l i n g g r o w t h i n s e l e c t e d p l a n t s p e c i e s . S o m e e a r l i e r w o r k h a v e a l s o r e p o r t e d t h a t t h e P a r t h e n i u m h y s t e r o p h o r u s L . r e d u c e s r o o t a n d s h o o t l e n g t h o f Z e a m a y s L . a n d G l y c i n e m a x L . ( B h a t t e t a l 1 9 9 4 ) . D u e t o t h e p r e s e n c e o f a l l e l o c h e m i c a l s i n a q u e o u s e x t r a c t o f P a r t h e n i u m h y s t e r o p h o r u s L . s h o w i n g i n h i b i t o r y e f f e c t o n d i f f e r e n t p l a n t s p e c i e s ( R a j a n 1 9 7 3 ) a n d t h e s c i e n t i s t K a n c h a n i n 1 9 7 5 w a s t h e f i r s t t o r e p o r t e d t h a t p r e s e n c e o f p l a n t g r o w t h i n h i b i t o r s i n P a r t h e n i u m h y s t e r o p h o r u s L . w a s t h e r e a s o n f o r a l l e o p a t h i c e f f e c t . T h i s p l a n t r e l e a s e s t h e n u m b e r o f a l l e l o c h e m i c a l s t o s u r r o u n d s u c h a s p h e n o l i c a c i d s , s e s q u i t e r p e n e l a c t o n e s e s p e c i a l l y p a r t h e n i n ( K a n c h a n 1 9 7 5 , S w m i n a t h a n e t a l . , 1 9 9 0 ) . S t u d i e s a l s o s h o w n t h a t t h e p h e n o l i c s c o m p o u n d s f o u n d i n l e a f o f P a r t h e n i u m h y s t e r o p h o r u s L . h a v e i n h i b i t o r y e f f e c t o n n i t r o g e n f i x i n g a n d n i t r i f y i n g b a c t e r i a ( K a n c h a n a n d J a y a c h a n d r a 1 9 7 9 ) . P r e s e n t r e s u l t s s h o w e d t h a t h i g h c o n c e n t r a t e d a q u e o u s e x t r a c t o f l e a v e s o f P a r t h e n i u m h y s t e r o p h o r u s L . i n h i b i t e d s e e d g e r m i n a t i o n a n d s e e d l i n g e m e r g e n c e o f s e l e c t e d c r o p p l a n t s . C O N C L U S I O N : T h e Z e a m a y s L . w e r e m o r e s e n s i t i v e t o i n h i b i t o r y e f f e c t s o f t h e l e a f e x t r a c t o f P a r t h e n i u m h y s t e r o p h o r u s L . a t 2 t o 4 % s e e d e m e r g e n c e w h i l e s e e d g e r m i n a t i o n s w e r e c o m p l e t e l y i n h i b i t e d a t 2 % D h o l e e t a l . , 2 0 1 1 J o u r n a l o f R e s e a r c h i n B i o l o g y ( 2 0 1 1 ) 1 : 1 5 - 1 8 1 7 S r . N o . C r o p P l a n t s p e c i e s P e r c e n t s e e d g e r m i n a t i o n A q u e o u s e x t r a c t o f P a r t h e n i u m h y s t e r o p h o r u s L 2 % 4 % 6 % 8 % 1 0 % c o n t r o l 1 T r i t i c u m a e s t i c u m L . 9 3 8 0 5 3 1 9 1 0 9 5 2 S o r g h u m v u l g a r e P E R S . 6 6 2 0 0 4 - - 8 3 3 Z e a m a y s L . 5 2 - - - - 1 0 0 4 G o s s y p i u m h i r s u t u m L . 6 3 0 4 - - - 1 0 0 5 G l y c i n e m a x L . 5 0 0 4 - - - 9 3 T a b l e N o . 1 E f f e c t o f a q u e o u s e x t r a c t o f P a r t h e n i u m h y s t e r o p h o r u s L . o n s e l e c t e d c r o p P l a n t s T h e r e s u l t s a r e p r e s e n t e d a r e m e a n v a l u e N = 3 T r e a t m e n t T r i t i c u m a e s t i c u m L S o r g h u m v u l g a r e P E R S . Z e a m a y s L . G o s s y p i u m h i r s u t u m L . G l y c i n e m a x L . R o o t l e n g t h ( c m . ) C o n t r o l 1 5 . 1 1 0 . 5 1 8 . 5 1 6 . 2 8 . 2 2 % 7 . 3 5 . 2 1 . 7 1 . 2 0 . 9 4 % 5 . 2 3 . 4 - 0 . 6 0 . 3 6 % 2 . 1 1 . 2 - - - 8 % 1 . 7 - - - - 1 0 % 0 . 9 - - - - S h o o t l e n g t h ( c m . ) C o n t r o l 1 0 . 3 8 . 5 1 6 . 1 1 2 . 4 5 . 4 2 % 9 . 7 4 . 9 1 . 2 0 . 9 0 . 5 4 % 4 . 8 2 . 5 - 0 . 4 0 . 5 6 % 1 . 8 0 . 9 - - - 8 % 1 . 2 - - - - 1 0 % 0 . 5 - - - - T a b l e N o . 2 E f f e c t o f a q u e o u s e x t r a c t o n r o o t a n d s h o o t l e n g t h o f s e l e c t e d c r o p p l a n t S e e d s . T h e r e s u l t s w e r e p r e s e n t e d i n t h e m e a n v a l u e o f n = 3