Analysis of Arabidopsis thaliana root growth kinetics with high temporal and spatial resolution

SUMMARY

Three commercial herbicides, at the rates normally recommended for selective weed control in cereal crops, deformed the roots of spring wheat plants grown in sand culture. Affected roots produced large numbers of short swollen lateral branches which later grew on to form tassel-like bundles of side roots. Only the mecoprop and MCPA components of the mixtures were responsible for the deformities; ioxynil and dicamba had no effect. Mecoprop applied to the rooting medium severely deformed the roots but foliar application also resulted in some abnormalities. The effects of the herbicides on root and shoot dry weights were not correlated with their deformative effects.

The effect of herbicides on the root system of wheat plants

Summary

The sites of uptake of chlorsulfuron in maize (Zea mays L.) were investigated at three different growth stages. Exposure of seedling roots, or shoots separately, to herbicide-treated sand over 4 days resulted in inhibition of both roots and shoots. Exposure of seedling roots to chlorsulfuron-treated soil over 21 days severely inhibited both roots and foliage, while separate shoot exposure also reduced both foliage and root growth. After plant emergence, exposure of the crown root node, growing point and lower stem to treated soil reduced foliage and root growth, but exposure of the shoot above the growing point caused only slight inhibition of foliage and had no effect on roots.



The herbicide safener 1,8-naphthalic anhydride (NA) applied as a dust (10 g kg−1 seed weight), or as a 50 mg 1−1 suspension in water to maize seeds, reduced the root inhibition by chlorsulfuron in 4-day-old seedlings. NA completely prevented both foliage and root injury when chlorsulfuron was placed in soil in the shoot zone before emergence, or in the shoot zone below the soil surface after plant emergence. NA slightly decreased injury to foliage, but not to roots when chlorsulfuron was placed in soil in the root zone before emergence. NA seed treatment protected both roots and foliage against injury from foliarly applied chlorsulfuron. Plants were also protected when a suspension of NA in water was sprayed on the foliage seven days before chlorsulfuron. When a mixture of NA and chlorsulfuron was applied to foliage, root injury was reduced more than foliage injury.

Rasuma

Absorption et phytotoxicite du chlorsulfuron chez Zea mays L. en presence de l'anhydride 1,8 naphthalique



Les sites de l'absorption du chlorsulfuron par le mais ont ete examines a trois differents stades de vegetation. L'exposition pendant quatre jours des racines ou des pousses de jeunes plants a du sable traite avec l'herbicide a amene l'inhibition de l'evolution des racines ainsi que des pousses. L'exposition pendant vingt-et-un jours des racines de jeunes plants a du sol traite avec le chlorsulfuron a provoque une forte inhibition des racines ainsi que du feuillage; l'exposition des pousses a egalement reduit la croissance des racines et des feuilles. Apres la levee, l'exposition du noeud situe au-dessus de la coiffe racinaire, du meristeme et de la tige inferieure a du sol traite a reduit la croissance des feuilles et des racines mais l'exposition de la pousse au-dessus du meristeme n'a provoque qu'une faible inhibition des feuilles et n'a eu aucun effet sur les racines.



Le protectant, anhydride 1,8 naphthalique (NA), applique aux semences de mais sous forme de poussiere (10 g kg−1 de semences) ou de suspension aqueuse (50 mg 1−1), a reduit l'inhibition des racines, provoquee par le chlorsulfuron chez des plantules de quatre jours. NA a empeche tout degât dans les feuilles ainsi que dans les racines par du chlorsulfuron place avant la levee dans le sol a la zone des pousses ou apres la levee dans la zone des pousses sous la surface du sol. NA a amene une legere diminution des degâts foliaires lorsque le chlorsulfuron a ete place avant la levee dans le sol a la zone des racines mais les racines n'ont pas ete protegees. Comme traitement de semences, NA a protege et racines et feuillage contre les degâts provoques par des applications foliaires de chlorsulfuron. Les plantes ont egalement ete protegees lorsqu'une suspension aqueuse de NA a ete pulverisee sur les feuilles sept jours avant le chlorsulfuron. Un melange de NA et chlorsulfuron, applique au feuillage, a amene une plus grande reduction dans les degâts racinaires que foliaires.

Zusammenfassung

Aufnahme und Phytotoxizitat von Chlorsulfuron in Mais (Zea mays L.) in Gegenwart von 1,8- Naphthalsaure-Anhydrid



Ziel der vorliegenden Untersuchungen war die Bestimmung der Aufnahmeorte fur das Herbizid bei Mais. Zu diesem Zweck wurden verschiedene Entwicklungsstadien von Wurzel und Spross wahrend drei verschieden langen Versuchsperioden dem Einfluss des Herbizids ausgesetzt: (a) Keimpflanzen wahrend vier Tagen in Sand, der mit dem Herbizid uberdeckt war, (b) Keimpflanzen in entsprechender Erde wahrend einundzwanzig Tagen und (c) Sprosse aufgelaufener Pflanzen in lokalisierten Zonen unter der Erdoberflache wahrend vierzehn Tagen. Das Herbizid hemmte die Entwicklung der Keimwurzel oder des Sprosses der Keimpflanze schon dann, wenn sich diese Pflanzenteile jeweils fur sich wahrend vier Tage in dem behandelten Sand befunden hatten. Konnten die Keimwurzeln einundzwanzig Tage lang in behandelter Erde wachsen, wurden sowohl die Wurzeln wie auch die Blatter erheblich gehemmt, aber auch eine Behandlung des Sprosses allein beeintrachtigte das Wachstum sowohl der Blatter als auch der Wurzeln. Waren nach dem Auflaufen der Kronenwurzelknoten der Vegetationspunkt und der untere Halm behandeltem Boden ausgesetzt, wurde das Wachstum der Blatter und Wurzeln reduziert, aber eine Behandlung des Halms oberhalb des Vegetationspunkts fuhrte nur zu einer leichten Hemmung der Blatter und hatte keine Wirkung auf die Wurzeln.



Das Antidot 1,8-Naphthalsaure-Anhydrid (NA) reduzierte die durch Chlorsulfuron hervorgerufene Hemmung der Wurzeln der 4 Tage alten Keimpflanzen, wenn es als Staub (10 g kg−1 Saatgut) oder als eine Suspension von 50 mg l−1 Wasser beim Saatgut angewendet worden war. Das Antidot verhinderte sowohl Blatt- als auch Wurzelschaden vollstandig, wenn der Boden in der Sprosszone vor der Keimung oder nach dem Auflaufen mit Chlorsulfuron behandelt worden war. Blattschaden wurden in geringem Masse und Wurzelschaden uberhaupt nicht durch NA vermindert, wenn der Boden in der Wurzelzone vor dem Auflaufen mit Chlorsulfuron behandelt worden war. Die Saatgutbehandlung mit NA schutzte sowohl Wurzeln wie Blatter gegen Schaden von einer Blattbehandlung mit Chlorsulfuron. Die Pflanzen waren auch Geschutzt, wenn eine wassrige Suspension des Anhydrids der Naphthalsaure sieben Tage vor einer Behandlung mit Chlorsulfuron auf die Blatter ausgebracht wurde. Bei einer Behandlung der Blatter mit einer Mischung von Naphthalsaure-Anhydrid und Chlorsulfuron traten weniger Wurzelschaden als Blattschaden auf.

Uptake and phytotoxicity of chlorsulfuron in Zea mays L. in the presence of 1,8‐naphthalic anhydride

Summary: Resume: Zusammenfassung

Time-lapse cine photography was used to measure at 10-min intervals over 72 h the growth rate of pea and barley roots during separate exposure of the shoot + seed, root or entire seedling to eight herbicides. Times for commencement of root inhibition were determined at exposure to concentrations causing 50 % inhibition in 72 h.



Root growth rate was normal in both species during shoot + seed treatment. Root inhibition commenced at the same time in a given species, when only the root or the entire seedling were treated with a particular herbicide. Except for dinoseb, times for commencement of root inhibition differed between pea and barley and between each herbicide. In pea these times ranged from 125 h with diuron to 23–7 h with diphenamid, and in barley from tl-1 h with diphenamid to 21–3 h with EPTC. Root growth ceased in only a few cases during the experimental period.



EPTC, diphenamid, dinoseb, and trifluralin (on barley only) effectively inhibited root elongation, whereas diuron, simazine, paraquat, dalapon, and trifluralin (on pea only) had no direct effect on root growth at normal field rates of application.



Etudes sur le taux de croissance des racines de plantules intactes dans un milieu herbicide



Le cinema avec prise de vue image par image, a des intervalles de 10 minutes, a ete utilise pour mesurer, pendant 72 heures, le taux de croissance des racines de pois et d'orge, soumises a l'action de huit herbicides, en traitant separement soit l'ensemble pousse + semence, soit la racine, soit la plantule entiere. On a determine les durees d'apparition de l'inhibition des racines, en utilisant des concentrations provoquant 50% d'inhibition en 72 heures.



Le taux de croissance des racines fut normal chez les deux especes pendant le traitement pousse + semence. L'inhibition des racines commenca au meme moment chez une espece donnee lorsque les racines seules ou la plante entiere furent traitees avec un herbicide particulier. Les durees d'apparition de l'inhibition furent diffrentes pour le pois et pour l'orge et selon l'herbicide. Pour le pois, ces durees se situerent entre 12,5 heures avec le diuron et 23,7 heures avec le diphenamide; pour l'orge, les durees furent comprises entre 11,1 heures avec le diphenamide et 21,3 heures pour l'EPTC. La croissance des racines ne cessa, durant la periode experimentale, que dans un petit nombre de cas.



L'EPTC, le diphenamide, le dinosebe et la trifluraline inhiberent efficacement l'elongation des racines chez l'orge seulement, cependant que le diuron, la simazine, le paraquat, le dalapon et la trifiuraline n'eurent pas d'effet direct, chez le pois seulement, sur la croissance des racines aux doses normales d'appiication.



Untersuchungen uber das Wurzelwachstum von Keimpflanzen in einem Herbizidmedium



Das Wachstum von Erbsen- und Gerstenwurzeln wurde uber 72 Stunden in Abstanden von 10 Minuten mit Hilfe der Zeitrafferphotographie gemessen, wobei jeweils Spross + Same, die Wurzel, Oder die ganze Keimpflanze, acht Herbi-ziden ausgesetzt war. Es wurde die Zeit bestimmt, die fur eine 50%ige Hemmung des Wurzelwachstums wahrend der 72 Stunden notig war.



Das Wurzelwachstum war bei Spross + Samen-Behandlung bei beiden Arten normal. Wenn nur die Wurzel oder die ganze Pflanze mit einem bestimmten Herbizid behandelt wurden, begann bei der jeweiligen Pflanzenart die Hemmung des Wurzelwachstums zur selben Zeit. Mit Ausnahme von Dinoseb, war der Zeitpunkt der Wurzelhemmung sowohl zwischen Erbse und Gerste und dem jeweiligen Herbizid unterschiedlich. Bei der Erbse bewegten sich diese Zeiten zwischen 12,5 Stunden mit Diuron bis 23,8 Stunden mit Diphenamid und bei der Gerste von 11.1 Stunden mit Diphenamid bis 21,3 Stunden mit EPTC. Nur in einigen wenigen Fallen horte das Wurzelwachstum wahrend des Versuchszeitraums auf.



EPTC, Diphenamid, Dinoseb und Trifluralin (nur bei der Gerste) hemmten wirksam das Langenwachstum der Wurzeln, wogegen Diuron, Simazin, Paraquat, Dalapon und Trifluralin (nur bei der Erbse) keine direkte Wirkung auf das Wurzelwachstum bei normalen im Feld angewandten Aufwandmengen hatten.

Studies on the rate of root growth of intact seedlings in a herbicide medium

/pdf/weed-research-di-14juan-4-6hao-nonei-rong-shao-jie-3rhsdit23c.pdf

“Weed Research”第14巻4～6号の内容紹介

Summary. Time-lapse cine photography was used to record intact seedling root growth of pea and barley during separate exposure of root, shoot + seed, or entire needling to herbicides. The shoot + seed and the root zones were isolated in two square Petri dishes fixed edge to edge, and separately treated with moistened herbicide-treated sand. The seated dishes were placed at an angle of 30° in a photographic chamber. Photographs of roots were automatically recorded at 10-min intervals on 16 mm high speed reversal film over 72 h. Root length images on film were measured using an ocular micrometer. Root growth of pea and barley seedlings was normal when the shoot + seed zone was treated with 2,4-D at 1 and 10 ppm, respectively. In similar treatment of roots growth inhibition occurred after approximately 20 h in both plants, and root growth ceased alter 32 h in peas, and 57 h in barley. These results indicate the inherent tolerance of barley roots to 2,4-D.



Technique pour l'etude du taux de croissance des racines intactes de plantules dans un milieu herbicide



Resume. Le cinema au ralenti a ete utilise pour enregistrer la croissance des raciness intactes de plantules de pois et d'orge pendant une exposition separee des racines, de la partic aericnne + la semence ou dc la plantule entiere aux herbicides. La parlie aerienne + la semence et les zones de racines ont ete isolees dans deux boites de Petri carrees fixees par leurs angles et traitees separement avec du sable humidific par un traitement herbicide. Les boites fermees hermetiquement ont ete plaees sous un angle de 30° dans une chambre photographique. Les photographies des racines ont ete prises automntiquement a des intervalles de dix minutes pendant 72 heures sur un film reversible de 16 mm a haute sensibilite. La longueur des images des racines sur le film a ete mesuree a I'aide d'un oculaire micrometrique. La croissance des racines des plantules de pois et d'orge a ete normale quand la zone partic aerienne + semence a ete traitee avec du 2,4-D a 1 et 10 ppm respectivement. L'inhibition de la croissance apres un traitement similaire des racines se manifesta approximativement 20 heurcs apres dans les deux planles; la croissance des racines fut arretee apres 32 heures chez le pois et 57 heurcs chcz I'orge. Ces resultats mettent cn evidence la tolerance naturelle des racincs d'orge au 2,4-D.



Eine Methods zur Messung des Wurzelwachslums intakler Keimlinge in Herbizidlosung



Zusammenfassung. Zeitrafferphotographie wurde benutzt, um das Wurzelwachstum intakter Erbsen- und Gerstenkeimlinge zu messen, wobei entweder die Wurzel, der Spros mit Samen oder auch der gesamte Keimling den Herbiziden ausgesetzt wurden. Der Spros mit dem Samen und die Wurzelzone wurden in zwei aneinander befestigten quadratischen Petrischalen isoliert und fcuchtem, mit Herbizid behandellem Sand. getrennt ausgesetzt. Die verschlossenen Schalen wurden in einem Winkel von 30° in einer photographischen Kammer aufgestellt. In Abstanden von 10 min wurden die Wurzein mil 16mm-Umkehrfilm photographiert. Die Wurzellangen wurden auf dem Film mit einem Okularmikrometer gemessen. Bei Behandlung der Sprosone (einschlieslich Samen) mit 1 bzw. 10 ppm 2,4-D war das Wachstum von Erbsen- und Gerstenkeimlingen normal. Wurden die Wurzeln behandelt, so trat bei beiden Arten nach etwa 20 Stunden Wachstumshemmung auf. Das Wurzelwachstum kam bei der Erbse nach 32 Stunden und bei der Gerste nach 57 Stunden zum Stillstand. Diese Ergebnisse zeigen die den Gersnwurzeln innewohnende Toleranz gegenuber 2,4-D.

P. A. O'sullivan

Papers

A technique for studying the rate of root growth of intact seedlings in a herbicide medium

Studies on the rate of root growth of intact seedlings in a herbicide medium