Фенологічні зміни вториних метаболітів та мінерального живлення Solidago canadensis та їх вплив на ґрунтову екосистему ризосфери

Abstract

A comprehensive study of the impact of Solidago canadensis on the soil ecosystem using the example of monodominant communities of this species located on the exposition plot ‘Steppes of Ukraine’ of the M.M. Gryshko National Botanical Garden of the NAS of Ukraine (Kyiv) is presented. The research was conducted during the growing seasons of 2023–2024. The content of macro- and microelements, secondary metabolites in leaves and soil, allelopathic activity, organic and mineral carbon content, and laccase activity were assessed, and the functional structure of soil microbial communities was determined.It has been established that S. canadensis actively regulates the absorption of nutrients, which serves as an adaptive mechanism to environmental changes. The capacity of S. canadensis to reduce soil contamination with toxic metals such as Mn, Zn, Co, Cr, Fe, Pb, and Ti has been shown. For Mn and Zn, S. canadensis acts as a phytoextractor, and for Co, Cr, Fe, Pb, and Ti, it acts as a phytostabilizer.Significant phenological fluctuations in allelopathic activity, the content of biologically active secondary metabolites, and the functional structure of the rhizosphere microbiota in S. canadensis have been shown. The successful spread of S. canadensis outside its natural range may be associated with the ability of this plant to produce and release into the environment a number of secondary metabolites of phenols, terpenoids, saponins, etc., which are responsible for its high resistance to abiotic and biotic stress factors, allelopathic activity, inhibit the development of harmful bacteria and stimulate the development of actinomycetes, which participate in the restoration of soil fertility and are antagonists of phytopathogens.Представлено комплексне дослідження впливу життєдіяльності рослин Solidago canadensis на ґрунтову екосистему на прикладі монодомінантних угруповань цього виду на ділянці “Степи України” Національного ботанічного саду ім. М.М. Гришка НАН України (м. Київ). Дослідження проводили впродовж вегетаційних сезонів 2023–2024 рр. Визначили вміст макро- і мікроелементів, вторинних метаболітів у листках та ґрунті, алелопатичну активність, вміст органічного та мінерального вуглецю, активність лакази, а також з’ясували функціональну структуру мікробних угруповань ґрунту.Встановлено, що S. canadensis активно регулює поглинання поживних елементів, що слугує адаптивним механізмом до змін довкілля. Показано здатність S. canadensis знижувати забруднення ґрунту токсичними такими металами як Mn, Zn, Со, Сr, Fe, Pb, Ti. При цьому для Mn та Zn S. canadensis виступає у ролі фіто екстрактора, а для Со, Сr, Fe, Pb, Ti – фітостабілізатора.Показано значні фенологічні коливання алелопатичної активності, вмісту біологічно активних вторинних метаболітів та функціональної структури мікробіоти ризосфери у S. canadensis. Успішне розповсюдження S. canadensis за межами його природного ареалу може бути пов`язане зі здатністю цієї рослини продукувати та виділяти у навколишнє середовище низку вторинних метаболітів фенольних, терпеноїдів сапонінів та ін., які відповідають за його високу стійкість до абіотичних і біотичних стресових чинників, алелопатичну активність, пригнічують розвиток шкідливих бактерій та стимулюють розвиток актиміцетів, які приймають участь у відновленні родючості ґрунту та є антагоністами фітопатогенів