Evaluation of the allelopathic potential of water-soluble compounds of barley (Hordeum vulgare L. subsp. vulgare) and great brome (Bromus diandrus Roth.) using a modified bioassay

• Published in: Biotechnologie, agronomie, société et environnement pp. 482 - 494
• Main Authors: Bouhaouel, Imen, Gfeller, Aurélie, Fauconnier, Marie-Laure, Delory, Benjamin, Amara, Hajer Slim, Jardin, Patrick du
• Format: Journal Article
• Language: French
• Published: 2016
• ISSN: 1370-6233; 1780-4507
• DOI: 10.25518/1780-4507.13303

Description of the subject. The present study focuses on the description of the allelopathic interactions between wild and crop species that may occur in a given ecosystem. Objectives. The objective is the evaluation of the allo- and autoinhibition activity of root exudates of barley (Hordeum vulgare L. subsp. vulgare) and great brome (Bromus diandrus Roth.) seedlings by water-soluble allelochemicals. Method. The allelopathic activities of five Tunisian barley genotypes (modern varieties and landraces), one Saudi Arabian barley landrace and great brome were assessed using a modified laboratory bioassay named “seedling-after-seedling agar method”. Results. The barley or the great brome reduced, to a greater extent, the root growth compared to the shoot growth of receiver species. The response of the root system architecture of the great brome towards barley root exudates was studied in detail. All the measured root traits were highly sensitive to the presence of barley. In our conditions, the allelopathic activity of barley root exudates had no apparent relationship with the size of the root and a prominent action of genetic determinants in the allelopathic potential between genotypes is proposed. The alloinhibitory activity of barley or great brome root exudates deferred between the receiver species but was always higher than the autoinhibition potential. The autoinhibition in barley proved to depend on whether the genotypes used as donor and receiver are identical or different, suggesting a specific interaction of allelochemicals with the receiver plant. These molecules seem to be the main actors in the allelopathic barley potential as external factors such variations of pH have no evident relevance in the inhibition process. Conclusions. Barley and great brome exude molecules in their surroundings. This affects the growth of the receiver plants, suggesting that these compounds might contribute to the plant community dynamics. Évaluation du potentiel allélopathique des composés hydrosolubles de l’orge (Hordeum vulgare L. subsp. vulgare) et du grand brome (Bromus diandrus Roth.) moyennant un bio-essai modifié Description du sujet. La présente étude se focalise sur la description des interactions allélopathiques entre des espèces sauvages et cultivées qui peuvent survenir dans un écosystème donné. Objectifs. L’objectif est l'évaluation de l’activité d’auto- et d’alloinhibition des exsudats racinaires de l’orge (Hordeum vulgare L. subsp. vulgare) et du grand brome (Bromus diandrus Roth.) via les allélochimiques hydrosolubles. Méthode. Les activités allélopathiques de cinq génotypes tunisiens d’orge (variétés modernes et orges locales), d’une orge locale d’Arabie saoudite et du grand brome ont été évaluées moyennant un bio-essai modifié nommé « seedling-after-seedling agar method ». Résultats. L’orge et le grand brome ont réduit dans une grande mesure la croissance des racines des espèces receveuses comparativement à celle des pousses. La réponse de l’architecture du système racinaire du grand brome à l’égard des exsudats racinaires de l’orge a été étudiée en détail. Il s’est avéré que tous les traits des racines analysés ont été très sensibles en présence de l’orge. Dans nos conditions, l’activité allélopathique des exsudats racinaires de l’orge n’avait aucune relation apparente avec la taille des racines et une action prépondérante des déterminants génétiques dans le potentiel allélopathique entre les génotypes est ainsi proposée. L’activité d’alloinhibition des exsudats racinaires de l’orge ou du grand brome était différente entre les espèces receveuses mais toujours plus élevée par rapport au potentiel d’autoinhibition. L’autoinhibition chez l'orge a été dépendante des génotypes utilisés comme donneurs et receveurs qui étaient identiques ou différents, suggérant ainsi une interaction spécifique des allélochimiques avec la plante receveuse. Ces molécules semblent être les principaux acteurs du potentiel allélopathique chez l’orge, étant donné que les facteurs externes comme les variations du pH n’ont aucune pertinence évidente dans le processus d’inhibition. Conclusions. L’orge et le grand brome relâchent dans leur environnement des molécules qui affectent la croissance des plantes receveuses, suggérant ainsi que ces composés pourraient contribuer à la dynamique des communautés végétales.