Phytotoxicity of glyphosate to yellow lupin seedlings (Lupinus luteus L.)

Celem badań było określenie fitotoksyczności glifosatu w stężeniach: 1, 3, 7, 20, 40, 100, 500, 1000 μM wobec siewek łubinu żółtego (Lupinus luteus L.) odmiany ‘Mister’ poprzez ocenę wybranych cech morfologicznych i zawartości w tkankach węglowodanów rozpuszczalnych. Stwierdzono, że glifosat zanieczyszczający glebę wraz ze wzrostem stężeń zmniejszał długość korzeni zarodkowych i łodyg siewek łubinu. Dowiedziono, że glifosat w zalecanym do aplikacji stężeniu polowym (3 l/ha), co odpowiada testowanemu stężeniu 7 μM, był fitotoksyczny wobec kiełkujących siewek łubinu. Obecne w tkankach łubinu cyklitole (myo-inozytol, D-chiro-inozytol) były dobrym wskaźnikiem pobierania wody z gleby oraz szybkości kiełkowania nasion. Zawartość węglowodanów rozpuszczalnych w siewkach łubinu żółtego była wprost proporcjonalna do badanych stężeń glifosatu. Badania dowiodły, że łubin żółty może być stosowany jako biowskaźnik do oceny zanieczyszczenia gleby glifosatem. W celu uzyskania pełnej odpowiedzi o zanieczyszczeniu środowiska przyrodniczego metody biologiczne powinny być uzupełnione metodami biochemicznymi.Glyphosate is one of the most widely used herbicides making up approximately 60% of the global herbicide sale. Although quite effective against weeds, it shows a strong adsorption in soil and may also affect plants that are not its immediate targets. To counteract environmental stresses, plants activate various defense mechanisms. For example, they can accumulate various metabolites, including soluble carbohydrates, which maintain osmotic balance, and protect cell and enzyme structure. The aim of this study was to determine the phytotoxicity of glyphosate (at concentrations of 1, 3, 7, 20, 40, 100, 500, 1000 μM) to yellow lupin (Lupinus luteus L.) cv. ‘Mister’. Seedling morphological features and soluble carbohydrate contents were analyzed. Increasing concentrations of glyphosate in soil inhibited length of yellow lupin roots and stems. Soil glyphosate at the level of 20 μM strongly inhibited elongation of yellow lupin shoots. Glyphosate at 7μM concentration (i.e. the level recommended by its producer to control weeds in fields, orchards and water reservoirs) was already phytotoxic towards yellow lupin, a protein-rich plant. The content of osmoprotectants in plant tissues, especially myo-inositol, D-chiro-inositiol and sucrose, increased with increasing concentration of glyphosate in soil. Cyclitols (myo-inositol and D-chiro-inositiol) present in the tissues of yellow lupin were important indicators of water absorption from the soil environment. The content of soluble sugars was a good predictor of how fast the seeds germinate. The research showed for the first time that in order to assess glyphosate soil contamination, lupin seedlings grown in Phytotoxkit™ can be conveniently applied as bioindicators. Biological methods should best be supplemented with biochemical analyses to get the most reliable estimates of herbicide impacts on the environment