Climate change modifies carbon sequestration in copper-polluted forest soils

Soil carbon (C) storage is a key ecosystem function which can provide globally important services such as climate regulation. The effect of climate change on the restoration of soil C storage potential on post-mining land, where the development of both soil and vegetation starts de novo, is still insufficiently understood. In this work we discuss how the recent changes of climate, effectuating temperature increase and overall habitat xerophytization have, during about 40 years, markedy modified the course of spontaneous succession and concomitantly the soil C sequestration potental in a model floodplain severely altered by long-term deposition of sulphidic waste from a copper (Cu) mine. Excessive Cu strongly reduces turnover of soil organic matter and adversely affects the revegetation process. Natural floods in this complex geomorphic setup on the other hand bring both pollutants and deficient nutrients to the affected floodplain. As the recent climate changes reduce the intensity of natural floods, two very different but highly specialized forest types are developing along the microelevation gradient (transects perpendicular to water channel) with up to 3-fold different topsoil C sequestration. This work shows how climate change can increase the vunerability of spontaneous restoration process primarily by reducing nutrient fluxes

Ecology of alluvial arable land polluted by copper mine tailings : new insights for restoration

Mining and extraction of metals generates huge amounts of tailings waste (a mixture of water, finely ground ore rock and processing effluents, which remains after removal of mineral concentrate). Unfortunately, accidental release of mine tailings into river systems and their further deposition in floodplains, often over arable land, has been reported from many parts of the world, with environmental implications difficult to predict. Mine tailings from sulphidic metal ores combine high potential for generating soil acidity, and high concentrations of plant available heavy metals, which are the two most intractable issues in restoration of post-mining sites. On the other hand, barren land degraded by mining waste provides an exciting opportunity to reveal some important ecological principles which might not be apparent under ?normal? conditions. Understanding of the process of primary vegetation succession is in particular crucial for the practice of ecological restoration, which is increasingly seen as a preferable alternative to technical reclamation of land degraded by mining. This work addresses the two major issues relevant for ecology and restoration of alluvial arable land polluted by mining waste, which have so far been very poorly understood: Firstly, the long-term fate of contaminants and their actual impact on soil quality and crop production under true field conditions. Secondly, the process of spontaneous revegetation of barren land under the extreme soil conditions and the environmental setup considerably different from the well-studied Central European. The explorative study was undertaken on an exceptional locality created by long-term and large scale-fluvial deposition of sulphidic copper (Cu) tailings over alluvial fields in Eastern Serbia. Comprehensive surveys of spontaneous vegetation, weed assemblages and cereal crops (species cover-abundance; biomass per m2; and foliar mineral analyses), and concomitant surveys of rhizosphere soils (31 physical and chemical parameter) included 297 sampling locations throughout the polluted floodplain (flexible sampling scheme based on visual appearance of vegetation). Data were jointly analysed in a gradient approach framework by different multivariate statistical methods (ordination: NMS, PCA, CCA; classification: agglomerative clustering; group comparisons: MRPP, ISA; habitat modelling: NPMR; and, regression analysis). The results revealed exceptionally strong structure in the vegetation which was highly correlated with the measured soil properties; the regular change of vegetation and soil properties occurred along spatially explicit transects perpendicular to the river channel. The clear gradients observed in this ?field laboratory? research brought forward some new ecological patterns which had not been reported by other relevant studies so far: 1. Severe P deficiency, most likely not amenable by fertilization, is identified as the master limiting soil factor for grains under the multiple abiotic stresses caused by deposition of sulphidic Cu mining waste. Other plausible soil constraints (low pH, excessive concentrations of available Cu and Al, deficiency of N and B; P deficiency-induced increase of As uptake; competition with superior hemicryptophytic weeds), have remained in domain of a ?black-box?. 2. Frequent ploughing accelerates the substitution of high plant available Cu by nutrient deficiency (primarily P and microelements) and excessive exchangeable Al. Thus, agronomic soil quality indicated by crop yield does not improve even when Cu is leached to the background levels. The environmental consequences of intensive land use are however drastic, and increase vulnerability of these soils to further environmental hazards. On the other hand, one type of spontaneously occurring pioneer forests was shown to considerably slow down the oxidative weathering of the tailings deposits and thus prevent Cu leaching via phytostabilization. 3. Although many characteristics of cereal weed assemblages markedly change along the soil pollution gradient, the species? ability to maintain leaf P homeostasis appears to be the key adaptation underlying the observed vegetation structure. The novel associations of unusual species combinations showed a set of functional adaptations which have enabled the leaf N:P homeostasis and thus the uninterrupted survival of weed vegetation along the soil gradient. 4. The proposed conceptual model describes a highly patterned process of spontaneous revegetation of the created barren land under the severe environmental filtering. In this process, the xerothermic surrounding vegetation adapted to calcareous soils has a very limited role. Instead, primary succession relies on novel types of early vegetation which comprise not only novel combinations of species, but also the key role of species which are novel to the affected region, and do not survive outside of the polluted area. We demonstrate for the first time that pollution-induced severe nutrient deficiency can override the well-established importance of both surrounding vegetation and water level gradient for primary succession. Overall, this study implies that severe nutrient deficiency, which is often a neglected issue in studies of metal-polluted sites, can override the effects of Cu toxicity, the role of surrounding vegetation, and even the role of water level gradients, on the process of spontaneous restoration of vegetation cover. It is highly unlikely that spontaneous restoration under the current conditions would allow the reestablishment of the original (or close to original) alluvial vegetation or pre-pollution agricultural land use. Weathering of the substantial residues of sulphides, further acidification and Cu leaching is the major environmental risk; ploughing (or any mechanical soil disturbance with similar effect) of this vast marginalized area should be avoided. Maintenance of the natural flooding regime, which had, bizarrely, caused this vast degradation in the first place, is indicated important for the current spontaneous succession and warrants further research.Bergbau und Erzgewinnung erzeugen ungeheure Mengen an Abraum (eine Mischung aus Wasser, Grundgestein, Prozessabwässern, die nach dem Metallaufschluss verbleiben). Unglücklicherweise geschieht es immer wieder, dass Bergbau Schlämme in die Vorfluter gelangen, sich in den Auen absetzen oft auch auf fruchtbaren landwirtschaftlichen Flächen. Derartige Unfälle werden aus aller Welt immer wieder gemeldet mit nicht vorhersehbaren Folgen für die Umwelt. Schlämme sulfidischer Metalle haben ein hohes Potenzial für Bodenversauerung und hohe Konzentrationen pflanzenverfügbarer Schwermetalle. Das sind die größten Probleme bei der Restaurierung ehemaliger Bergbaugebiete. Auf der anderen Seite bieten durch Bergbau und dessen Abfälle verwüstete Gebiete die Möglichkeit ökologische Prinzipien zu entdecken, die unter ?normalen? Bedingungen nicht so offensichtlich erscheinen. Das Verständnis für die primäre Sukzession der Vegetation ist besonders wichtig für die Restaurations-Ökologie, die zunehmend als Alternative gegenüber rein technischen Wiederherstellungsmaßnahmen für degradierte Bergbaustandorte zu sehen ist. Diese Arbeit behandelt vornehmlich zwei für die Restaurierung von Auenflächen, die mit Bergbauschlämmen bedeckt wurden, wichtige Feststellungen, die bisher kaum geklärt wurden: erstens, das Langzeitverhalten der kontaminierenden Substanzen auf Bodenqualität und Getreide-Produktion unter Feldbedingungen. Zweitens, den Entwicklungsprozess spontaner Vegetation auf Offenland unter extremen Bodenbedingungen und Umweltbedingungen die beachtlich von den sehr gut bekannten Mitteleuropas abweichen. Diese Untersuchung wurde auf einem außergewöhnlichen Standort durchgeführt, der sich durch langzeitliche und großflächige Auen-Deposition von sulfidischen Kupfer-Schlämmen (Cu) über Alluvionen in Ost-Serbien auszeichnet. Gründliche Untersuchungen der spontanen Vegetation (Arten-Gemeinschaften) und Getreide (Abundanz-Dominanz der Arten; Biomasse pro m2 und Blatt-Mineral-Analysen), Analyse der Kontamination der Rhizosphäre (je 31 physikalische und chemische Parameter) von 297 Aufnahme-Standorten in den belasteten Flussauen (Aufnahmen erfolgten nach dem Erscheinungsbild der Vegetation). Die Datenanalyse erfolgte Gradienten-basiert mit verschieden multivariaten statistischen Methoden (Ordination: NMS, PCA, CCA; Klassifikation: Agglomerative Clusterbildung; Gruppen Vergleiche: MRPP, ISA; Habitat Modellierung: NPMR; und Regressions-Analysen). Die Ergebnisse zeitigten außergewöhnlich deutliche Strukturen der Vegetation die hoch korreliert mit den gemessenen Bodendaten waren; der regelmäßige Wechsel der Vegetation sowie der Bodenunterschiede zeigte sich entlang hin und herwechselnder Transekte im Bezug zum Gerinne des Flusses. Die eindeutigen Gradienten, die in diesem ?Freilandlabor? ermittelt wurden, erbrachten Erkenntnisse zu neuen ökologischen Mustern, die bisher in der Literatur nicht beschrieben wurden: 1. Starke Phosphor-Unterversorgung, nicht aufhebbar durch Düngung, wurde als Hauptbegrenzungsfaktor für die Getreideproduktion unter diesem vielfältigen abiotischen Stress verursacht durch die Kupfer-Schlämme ermittelt. Andere plausible Boden-Stressoren (niedriger pH, stark erhöhte Konzentrationen pflanzenverfügbarem Cu und Al, Mangel an N und B; P Mangelinduzierter erhöhter As Aufnahme; Konkurrenz unter den hemikryptophytischen Kräutern) verblieben in einer Art ?black-box?. 2. Häufiges Pflügen beschleunigt den Austausch hoch pflanzenverfügbarem Kupfers durch Nährstoffarmut (in erster Linie P und Mikronährstoffe) und exzessiv viel austauschbarem Aluminium. Außerdem verbessert sich die landwirtschaftliche Qualität der Böden angedeutet durch die Getreideerträge nicht auch wenn das Kupfer bis auf das Hintergrundniveau ausgewaschen wird. Die Umweltkonsequenzen intensiver Landnutzung sind drastisch und erhöhen die Verletzbarkeit der Böden bei weiteren Umweltkatastrophen. Auf der anderen Seite hat ein Typ spontaner Pionierwälder zu beachtlicher Verlangsamung der oxidativen Verwitterung der Schlammablagerungen geführt und so über die Phytostabilisation zur Verhinderung der weiteren Kupfer-Auswaschung geführt. 3. Obwohl die Charakteristik der Unkrautgemeinschaften sich entlang des Belastungsgradienten deutlich verändert ist die Pflanzeneigenschaft eine P-Blatt-Homöostasis herbeizuführen der Schlüssel für die beobachteten Vegetationsstrukturen. Neue Gemeinschaften ungewöhnlicher Artenkombinationen zeigten eine Gruppe funktionaler Anpassungen, die die Blatt N:P Homöostasis und damit das ununterbrochene Überleben der krautigen Vegetation im Bodengradienten ermöglichte. 4. Das dargestellte konzeptionelle Modell beschreibt den Prozess der Musterbildung in der Vegetationsregeneration auf dem Brachland unter extremen Umwelteinflüssen. In diesem Prozess hat die Flora der xerothermen Umgebungsvegetation auf Kalkböden so gut wie keine Auswirkungen. Im Gegenteil: Die primäre Sukzession basiert auf einem neuen Typ Primärvegetation, die nicht nur neue Artenkombinationen beinhaltet sondern auch veränderte Schlüsselrollen der Arten in der betroffenen Gegend, darüber hinaus überleben die Arten nicht außerhalb der belasteten Areale. Damit wird erstmalig gezeigt, dass belastungsinduzierter Nährstoffmangel sich stärker Auswirkt als es die Wirkung sowohl der Umgebungsvegetation als auch der Grundwassergradient für die Primäre Sukzession ist. Schließlich zeigt diese Untersuchung, dass starker Nährstoffmangel, der oft auf von Metall belasteten Standorten außer acht gelassen wird, sogar die Wirkung der Kupfer-Toxizität übertreffen kann. Es ist höchst unwahrscheinlich, dass unter den gegebenen Bedingungen eine Reetablierung der Auenvegetation (oder entsprechender Vegetationstypen) oder der früheren Landnutzung stattfinden kann. Verwitterung der erheblichen Rückstände von Sulfiden und weiterhin die Versauerung und Cu-Auswaschung sind die Haupt-Umweltrisiken; Pflügen (oder irgendeine mechanische Bodenstörung mit vergleichbarem Effekt) dieser weiten degradierten Landschaft sollte vermieden werden. Die Aufrechterhaltung des natürlichen Wasserregimes, das ursprünglich ? bizarrer weise ? die großflächige Degradation der Aue bewirkt hat, ist von großer Bedeutung für die momentane spontane Sukzession und dieses bedarf weiterer Grundlagenforschung

An overview of pharmacological and non-pharmacological treatment as a useful tool for the protection from cardiotoxicity of antineoplastic drugs

© 2020, University of Kragujevac, Faculty of Science. All rights reserved. Unfortunately, in patients with cancer disease, clinical application of antineoplastic drug results in severe side effects of cardiotoxicity. We aim to review the research focused on elimination or reduction of antineoplastic drug-induced cardiotoxicity without affecting its anticancer efficacy by different agens. This study is based on pertinent papers that were re-trieved by a selective search using relevant keywords in PubMed and ScienceDirect. Based on mentioned purpose, various strategies were investigated and proposed, and thou-sands of compounds were screened. The literature mainly focusing on drugs, natural products and herb extracts with therapeutic efficacies as well as non-pharmacological treatment against differently induced cardiotoxicity during treatment in patients with cancers. Larger future studies are necessary to reach a point of secure cytostatic therapy, improved patient survival and qu-ality of life. Until that moment, baseline and serial cardiac evaluation is recommended to facilitate early identification and treatment of cardiotoxicity

Лековити потенцијал биљака које акумулирају силицијум

Силицијум (Si) је четворовалентни металоид који због својих полупроводничких својстава има важну улогу у модерним електронским уређајима. Силицијум је на другом месту по заступљености хемијских елемената у земљиној кори, али је његово кружење у природи веома споро. Овај хемијски елеменат је неопходан за људе, животиње и неке алге, попут дијатомеја. Иако поједине биљне врсте акумулирају силицијум у количинама значајно већим од неопходних елемената (хранива) попут азота, фосфора или калијума, овај по много чему посебан и користан елеменат још увек није сврстан у групу биљних хранива. Код копнених биљака (Embryophyta), постоји различита заступљеност силицијума у ткивима. Маховине (Bryophyta) и папратњаче (Pteridophyta) акумулирају силицијум у концентрацијама и преко 5% суве масе. Код скривеносеменица (Angiospermae), монокотиле (Liliopsida), по правилу, акумулирају веће количине силицијума (0,5-5% суве масе), посебно траве (Poales) и оштрике (Cyperales), док дикотиледоне биљке (Magnoliopsida) у већини случајева одликује ниска концентрација силицијума у ткивима (испод 0,2% суве масе), са изузетком редова Urticales, Ericales, Lamiales, Myrtales, Caryophyllales и Cucurbitales, чији поједини представници акумулирају и веће количине силицијума (преко 0,5% суве масе). Биљке усвајају силицијум из земљишта искључиво у облику недисосоване силицијумове киселине (H4SiO4), што је и једини биоприступачни облик силицијума за све живе организме, укључујући и људска бића. До сада су у корену биљака окарактерисана два различита транспортна протеина за силицијум и то: Lsi1 (аквапорински канал), који транспортује H4SiO4 у симпласт корена и Lsi2 (анјонски транспортер), који је одговоран за траспорт силицијума изван ендодермиса (зона Каспаријевих трака) и пуњење ксилемских судова. Даљи транспорт силицијумове киселине одвија се ксилемом и погоњен је транспирационом струјом, која уједно и привремено спречава полимеризацију силицијумове киселине при концентрацијама изнад 2,5 mM. У надземним органима и ткивима силицијумoва киселина полимеризује до аморфних структура сличних минералу опалу, од којих су изграђене тзв. фитолитне структуре, које дају механичку чврстоћу надземном делу биљке. Благотворно дејство силицијума код биљака изложених стресу подробно је документовано у литератури. Тако је показано да биљке третиране силицијумом показују повећану отпорност на последице глобалних климатских промена (суша, температурни екстреми, УВ зрачење), кисела и заслањена земљишта, токсичне концентрације алуминијума, арсена и тешких метала, али и на недостатак и вишак (дисбаланс) хранива. Улога силицијума у отпорности биљака на стрес изазван биотичким чиниоцима (хербиворни инсекти и биљни патогени) није само механичке природе, већ третман силицијумом појачава и биохемијски одговор биљке на нивоу транскрипције, што доприноси појачаној синтези природних фунгицида (фитоалексини) и репелената. Примена силицијума у светској пољопривреди перманентно расте, посебно у органској и биодинамичкој производњи. На пример, силицијум улази у састав неколико рецептура (препарација), које је успоставио творац биодинамичке пољопривреде Рудолф Штајнер (1861-1925); затим, смеша млевених крављих рогова и кварца (501) и прах раставића (508). Поред тога, све више се говори и о важној улози силицијума, односно фитолита у секвестрирању угљендиоксида (CO2) из атмосфере. Процењује се да секвестарциони потенцијал фитолита за угљеник у светској копненој биомаси износи око 157 милиона тона CO2 годишње. За разлику од познатих штетних последица удисања силиконског праха и микровлакана код људи (опструктивно плућно обољење – силикоза), односно проблема у варењу сточне хране богате силицијумом код преживара, много се мање пропагирају корисна својства силицијума за људе и животиње. Силицијум је градивни елеменат који је неопходан за биосинтезу колагена и гликозоаминогликана и стога улази у састав колагених ткива, као што су: кости, плућа, васкуларни органи, мишићна влакна, кожа, нокти, коса, итд. Просечан дневни унос силицијума у облику биоприступачне силицијумове киселине износи од 9 до 14 mg, док су дневне потребе за силицијумом много веће и износе од 15 до 40 mg у зависности од пола, узраста и телесне масе. Истраживања показују да дневни унос од најмање 25 mg силицијума доприноси здрављу костију и превенцији остеопорозе. Поред тога, силицијум може да замени калцијум у изградњи костију и крвних судова, чиме се повећава њихова еластичност. Суплементација силицијумом такође доприноси превенцији неуродегенеративних оболења (нпр. Алцхајмерове болести), имајући у виду да у реакцији силицијумове киселине са алуминијумом настају метаболички неактивни алумосиликати, чиме се смањује концентрација слободног алуминијума коме се приписује улога у настанку плакова у мозгу. Силицијуму се приписује и улога у регулацији циклуса ћелија лимфоцита, чиме посредно утиче на имуне и инфламаторне одговоре. Главни извор силицијума у људској исхрани представљају интегралне житарице и њихови производи, који су слабије заступљени у масовној исхрани становништва у Србији, претежно базираној на хлебу и пецивима од белог брашна. Због тога се намеће потреба за додатном суплементацијом силицијумом у циљу побољшања народног здравља. Један од природних суплемената свакако јесу и неке самоникле лековите биљке, које су познате да акумулирају силицијум, као што су нпр. раставићи, коприва (Urtica dioica), кисељак (Rumex acetosella), троскот (Polygonum aviculare), јагорчевина (Primula veris), кокотац или ждраљевина (Melilotus albus), нана (Mentha piperita), матичњак (Melissa officinalis), тимијан (Thymus spp.), врбица црвена (Lythrum salicaria), итд. Ово ревијално предавање има управо за циљ да стручну и ширу јавност упозна са благотворним деловањем силицијума на биљке и људе, као и да подстакне даља истраживања лековитог потенцијала биљака који се заснива на биоактивном силицијуму

Silicon Differently Affects Apoplastic Binding of Excess Boron in Wheat and Sunflower Leaves

Monocots and dicots differ in their boron (B) requirement, but also in their capacity to accumulate silicon (Si). Although an ameliorative effect of Si on B toxicity has been reported in various crops, differences among monocots and dicots are not clear, in particular in light of their ability to retain B in the leaf apoplast. In hydroponic experiments under controlled conditions, we studied the role of Si in the compartmentation of B within the leaves of wheat (Triticum vulgare L.) as a model of a high-Si monocot and sunflower (Helianthus annuus L.) as a model of a low-Si dicot, with the focus on the leaf apoplast. The stable isotopes 10B and 11B were used to investigate the dynamics of cell wall B binding capacity. In both crops, the application of Si did not affect B concentration in the root, but significantly decreased the B concentration in the leaves. However, the application of Si differently influenced the binding capacity of the leaf apoplast for excess B in wheat and sunflower. In wheat, whose capacity to retain B in the leaf cell walls is lower than in sunflower, the continuous supply of Si is crucial for an enhancement of high B tolerance in the shoot. On the other hand, the supply of Si did not contribute significantly in the extension of the B binding sites in sunflower leaves. © 2023 by the authors

Vegetation degradation promotes the invasion potential of Impatiens glandulifera in an oligotrophic mountain habitat

An annual plant Himalayan balsam (Impatiens glandulifera Royle) is globally widespread and one of the Europe’s well-investigated top invaders. Yet, there is very limited knowledge on the effects of environment on the invasion potential of this species. We focused on two questions: does this species indeed not invade the southern areas of the continent; and, does the environment affect some of its key invasibility traits. In an isolated model valley (Sharr mountain, Western Balkans), we jointly analyzed the soil (21 parameter), the life history traits of the invader (height, stem diameter, aboveground dw), and the resident vegetation (species composition and abundances, Ellenberg indicator values), and supplemented it by the local knowledge (semi-structured interviews). Uncontrolled discharge of fecal wastewaters directly into the local dense hydrological network fostered mass infestation of an atypical, nutrient poor habitat. The phenotypic plasticity of the measured invasion-related traits was very high in the surveyed early invasion (30-50% invader cover) stages. Different microhabitat conditions consistently correlated with its growth performance. The largest individuals were restricted to the deforested riparian habitats with extreme soil nutrient enrichment (primarily by P and K) and low-competitive, species-poor resident vegetation. We showed that ecological context can modify invasion-related traits, what could affect further invasion process. Finally, this species is likely underreported in the wider region; public attitude and loss of traditional ecological knowledge are further management risks

Himalayan balsam in the flora of the Sirinić valley: a threat or a gain?

Летња терофита Impatiens glandulifera Royle (хималајски балзам, фамилија Balsaminaceae) потиче из уског подножја западних Хималаја, где се традиционално користи као лековита. Изван свог исходишта већ скоро два века колонизује углавном минералним хранивима (посебно азотом и фосфором) богата низијска крајречна станишта, и сматра се проблематичним освајачем који доводи до смањења биљне разноврсности, поспешивања ерозије и успоравања разлагања органске материје. Ова врста већ је инвазивна у преко 30 држава света, а Европска Комисија прогласила ју је за једну од најопаснијих инвазивних врста биљака1. У Србији, ова врста је још увек ретка и класификована је као „спорадично инвазивна“. Међутим, у изолованом планинском и природно олиготрофном станишту Сиринићке жупе (Косово и Метохија), атипичном за ову врсту, бројне и добро развијене састојине први пут смо регистровали 2021. године, углавном у долини реке Лепенац и њених притока (до 1200 m надморске висине) 2. 19 Приказаћемо сумаризацију резултата који су проистекли из мапирања распрострањености, анализе нативне вегетације у којој се јавља, карактеристика земљишта, морфологије самог „уљеза“ (висина, пречник стабла, сува маса јединке), као и знања локалног становништва о овој врсти. Хималајски балзам (локални назив „пуцавац“) донесен је у Сиринићку жупу почетком седамдесетих година прошлог века као украсна биљка, која је убрзо побегла из башти и дворишта. Њено даље ширење и трајно успостављање омогућено је драстичном деградацијом предела од стране човека, понајпре уништењем природне крајречне вегетације сечом шума и еутрофикацијом земљишта отпадним водама из домаћинства. У природну вегетацију која још увек није антропогено нарушена (ливадске и алувијалне састојине) ова биљка може спорадично да продре, међутим не и да се одржи. Дакле, иако се најкрупније јединке хималајског балзама са највећим потенцијалом за даљу инвазију налазе у најоштећенијој вегетацији (са најмањим диверзитетом), наши резултати указују да, за сада, ова декоративна и медоносна врста ту може евентуално да замени нитрофиле као што је коприва. Много је алармантнија, међутим, незаинтересованост млађе популације (до 30 година), која ову веома упадљиву врсту не примећује и не препознаје, што индиректно указује на општу ерозију традиционалног еколошког знања у овом подручју.Summer therophyte Impatiens glandulifera Royle (Himalayan balsam, family Balsaminaceae) originates from a narrow zone in the foothills of the Western Himalaya, where it is used in traditional medicine. For almost two centuries it has been colonizing nutrient enriched (mainly with nitrogen and phosphorus) lowland alluvial habitats outside of its native range, and is currently considered a problematic intruder which causes decrease of plant diversity, promotes soil erosion and hampers nutrient cycling. This plant species has been classified as invasive in over 30 countries around the world, and considered one of top invaders of the European Union concern1 . In Serbia, it is still rather rare, classified as “sporadically invasive”. However, in an isolated mountainous habitat of the Sirinić valley (Kosovo and Metohija), naturally oligotrophic and atypical for this species, we have recently registered numerous and well developed stands of Himalayan balsam, predominantly in the alluvium of the Lepenac river and its tributaries (up to the elevation of 1200 m a.s.l.) 2 . We shall present the joint analysis of distribution mapping of the invader, its life history traits (height, stem diameter, aboveground dry weight), characteristics of the invaded domicile vegetation and concomitant soil properties, supplemented by the local knowledge on this species. 22 Himalayan balsam (vernacular name “pucavac” among the Serbian population) in the study area escaped from the gardens soon after deliberate introduction as an ornamental plant in the early 1970’s. Its further spread and successful establishment has been enabled by drastic anthropogenic landscape change and habitat degradation, primarily through severe deforestation of riparian vegetation coupled with the pronounced soil eutrophication by direct discharge of household wastewaters in the local river system. Interestingly, this species was able to sporadically occur, but not to get established in undisturbed natural vegetation like meadows or riparian forests. Thus, though the largest individuals of this intruder, implying its strongest potential for further spread, consistently occurred in the most degraded vegetation (with the lowest species diversity), our results suggest that under the current conditions this decorative, nectar producing species might substitute nitrophiles like stinging nettle in the secondary vegetation. Much severe risk might be the overall indifference of the younger population (under the age of 30 years), who do not recognize or even notice this rather conspicuous species, what indicates a general trend of erosion of traditional ecological knowledge in the study area

Silicon modifies leaf nutriome and improves growth of oak seedlings exposed to phosphorus deficiency and Phytophthora plurivora infection

Beneficial effects of silicon (Si) on plants have primarily been studied in crop species under single stress. Moreover, nutrient acquisition-based responses to combination of biotic and abiotic stresses (a common situation in natural habitats) have rarely been reported, in particular in conjunction with soil amendments with Si. Pedunculate oak (Quercus robur L.), one of the ecologically and economically most important tree species in Europe, is facing a severe decline due to combined stresses, but also problems in assisted regeneration in nurseries. Here, we studied the effect of Si supply on the leaf nutriome, root traits and overall growth of 12-weeks-old oak seedlings exposed to abiotic stress [low phosphorus (P) supply], biotic stress (Phytophthora plurivora root infection), and their combination. The application of Si had the strongest ameliorative effect on growth, root health and root phenome under the most severe stress conditions (i.e., combination of P deficiency and P. plurivora root infection), where it differentially affected the uptake and leaf accumulation in 11 out of 13 analysed nutrients. Silicon supply tended to reverse the pattern of change of some, but not all, leaf nutrients affected by stresses: P, boron (B) and magnesium (Mg) under P deficiency, and P, B and sulphur (S) under pathogen attack, but also nickel (Ni) and molybdenum (Mo) under all three stresses. Surprisingly, Si affected some nutrients that were not changed by a particular stress itself and decreased leaf Mg levels under all the stresses. On the other hand, pathogen attack increased leaf accumulation of Si. This exploratory work presents the complexity of nutrient crosstalk under three stresses, and opens more questions about genetic networks that control plant physiological responses. Practically, we show a potential of Si application to improve P status and root health in oak seedlings, particularly in nurseries

Silicon Differently Affects Apoplastic Binding of Excess Boron in Wheat and Sunflower Leaves

Monocots and dicots differ in their boron (B) requirement, but also in their capacity to accumulate silicon (Si). Although an ameliorative effect of Si on B toxicity has been reported in various crops, differences among monocots and dicots are not clear, in particular in light of their ability to retain B in the leaf apoplast. In hydroponic experiments under controlled conditions, we studied the role of Si in the compartmentation of B within the leaves of wheat (Triticum vulgare L.) as a model of a high-Si monocot and sunflower (Helianthus annuus L.) as a model of a low-Si dicot, with the focus on the leaf apoplast. The stable isotopes 10B and 11B were used to investigate the dynamics of cell wall B binding capacity. In both crops, the application of Si did not affect B concentration in the root, but significantly decreased the B concentration in the leaves. However, the application of Si differently influenced the binding capacity of the leaf apoplast for excess B in wheat and sunflower. In wheat, whose capacity to retain B in the leaf cell walls is lower than in sunflower, the continuous supply of Si is crucial for an enhancement of high B tolerance in the shoot. On the other hand, the supply of Si did not contribute significantly in the extension of the B binding sites in sunflower leaves

Duration of priming with silicon modulates antioxidative response of wheat to salinity stress

Priming with silicon (Si) may increase plant resistance to biotic and abiotic stresses, in particular in conjunction with its subsequent application. Yet, the very effect of the duration of priming with Si is less understood. Here, we investigated the effect of the duration of priming with Si on components of the antioxidative response of wheat exposed to a gradient of salinity stress. After priming with 1.5 mM Si(OH)4 (0, 1, and 3 days), wheat seedlings were exposed to different NaCl levels (0, 30, and 60 mM) without (-Si) or with (+Si) supply of 1.5 mM Si(OH)4. The activities of superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT), and ascorbate peroxidase (APX), and the concentration of malondialdehyde (MDA) were measured in shoots and roots after 1 and 5 days of NaCl treatments. Interaction of priming duration and addition of Si on antioxidative variables were analyzed using general regression model. Overall, priming had no influence on -Si plants under salt stress. On the day 1 of NaCl exposure, priming duration did not affect SOD and APX activities neither in roots nor in shoots. However, on the day 5 of NaCl exposure longer priming with Si significantly increased the activities of APX and SOD in both roots and shoots. The activity of CAT showed no response to priming with Si and subsequent Si supply in both plant organs irrespectively of the duration of NaCl exposure. Interestingly, in both organs the concentrations of MDA as a proxy for oxidative damage of plant membranes were very clearly and consistently lower after 3 days of priming with Si (compared to 1 day or no priming) during the whole period of NaCl exposure. This study demonstrated that longer priming with Si can enhance the ameliorative effect of Si supply on the antioxidative response of wheat plants to a gradient of salinity stress