Influence of lignoacids, a by-product of oxidation of plant raw materials into vanillin and cellulose, on radish seed germination
Abstract
Background. Lignoacids (LA) are a by-products of the catalytic oxidation of plant raw materials into vanillin and cellulose. Their composition is similar humic acids, and they may possess plant growth-promoting activity. Therefore, study of the LA growth-promoting properties for agricultural crops is a relevant area.
The purpose is investigate the influence of the oxidation conditions of various plant raw materials and the radish germination conditions for the growth-promoting properties of the isolated LA.
Materials and methods. The growth-promoting activity of LAs isolated from various substrates was estimated using radish seeds (Raphanus sativus var. radicula) in the laboratory, with germination on filter paper. The germination energy, germination rate, radish root and hypocotyl lengths, and both the average and maximum growth-promoting effect (GPE) were estimated.
Results. All isolated LA has a significant GPE, the ratio of root lengths—comparing those grown under LA treatment versus control conditions on days 7–8—yielded a GPE value of 1.3–2.0. The GPE increased in the following order: GPE(aspen LA) << GPE(flax shive LA) ≈ GPE(wheat straw LA) ≈ GPE(Pine LA). The growth-promoting effect observed at optimal LA concentrations is partially masked by the inhibitory effect associated with high LA concentrations.
Downloads
References
Анохина, О. В., & Кадуров, А. А. (2018). Влияние гуминовых препаратов на урожайность картофеля. Достижения науки и техники АПК, 32(12), 34–35. https://doi.org/10.24411/0235-2451-2018-11209. EDN: https://elibrary.ru/YTBHKP
Броварова, О. В., & Броварова, Д. А. (2023). Гуминовые вещества торфа. Свойства и биологическая активность. Химия растительного сырья, 2, 301–309. https://doi.org/10.14258/jcprm.20230211727. EDN: https://elibrary.ru/AMUBXY
ГОСТ 12038 84. Семена сельскохозяйственных культур. Методы определения всхожести.
Дудкин, Д. В. (2021). Основы теории и технологии механохимической переработки древесных отходов и торфа в препараты гуминовой природы [Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук]. СибГТУ. EDN: https://elibrary.ru/HLAFUH
Дудкин, Д. В., & Федяева, И. М. (2018). Малоотходная технология получения растворов гуминовых веществ из торфа различного ботанического состава и степени разложения. Химия растительного сырья, 2, 175–182. https://doi.org/10.14258/jcprm.2018023356. EDN: https://elibrary.ru/XQIGZF
Ефанов, М. В., & Черненко, П. П. (2010). Получение азотсодержащих гуминовых препаратов из торфа. Химия твёрдого топлива, 1, 67–71. EDN: https://elibrary.ru/KYNPGB
Ефанов, М. В., Галочкин, А. И., & Черненко, П. П. (2008). Получение оксигуматов натрия из торфа. Химия твердого топлива, 2, 24–28. EDN: https://elibrary.ru/ISCHSL
Ефанов, М. В., Галочкин, А. И., Шотт, П. Р., Дудкин, Д. В., & Клепиков, А. Г. (2001). Азотсодержащее органоминеральное удобрение на основе древесных отходов. Журнал прикладной химии, 10, 1719–1721. EDN: https://elibrary.ru/WNDRXB
Кривошеев, С. И., & Шумаков, В. А. (2022). Использование ростостимулирующих биопрепаратов для предпосевной обработки семян в первичном семеноводстве озимой пшеницы. Международный сельскохозяйственный журнал, 6, 665–668. https://doi.org/10.55186/25876740_2022_65_6_6654. EDN: https://elibrary.ru/GTUPCE
Малхасян, А. Б., Соловьёва, М. В., Петрова, О. Г., & Романов, П. В. (2022). Влияние гуминовых препаратов на формирование урожая и качество белокочанной капусты. Молочнохозяйственный вестник, 47(3), 104–119. https://doi.org/10.52231/2225-4269_2021_3_104. EDN: https://elibrary.ru/BRVFHV
Назранов, Х. М., & Назранов, Б. Х. (2022). Влияние использования лигногумата на урожайность и качественные параметры томата в овощном севообороте. Известия Кабардино Балкарского государственного аграрного университета им. В. М. Кокова, 3(37), 18–25. https://doi.org/10.55196/2411-3492-2022-3-37-18-25. EDN: https://elibrary.ru/IDAFCW
Пашкова, Г. И., & Кузьминых, А. Н. (2016). Роль гуматов в повышении урожайности зерна яровой пшеницы. Вестник Марийского Государственного Университета, 2(1), 48–50. EDN: https://elibrary.ru/VZSEKL
Полиенко, Е. А. (2011). Влияние гуминовых удобрений на урожайность картофеля. Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований, 9, 48–49. EDN: https://elibrary.ru/NYGJYX
Попов, А. И. (2004). Гуминовые вещества: свойства, строение, образование. СПб.
Пронько, Н. А., Пронько, В. В., & Степанченко, Д. А. (2017). Влияние гуминовых препаратов на продуктивность томата на орошаемых каштановых почвах саратовского Заволжья. Аграрный научный журнал. Естественные науки, 9, 24–27.
Смирнова, М. А., Тарабанько, В. Е., Кайгородов, К. Л., Корсаков, А. В., Голубков, В. А., & Челбина, Ю. В. (2025). Влияние лигнокислот, побочного продукта окислительной переработки сосновой и осиновой древесины в ванилин и целлюлозу, на прорастание семян редиса Raphanus sativus var. radicula. Химия растительного сырья, 4, 456–465. https://doi.org/10.14258/jcprm.20250418019. EDN: https://elibrary.ru/MZYFVT
Смирнова, М. А., Тарабанько, В. Е., Челбина, Ю. В., Кайгородов, К. Л., & Орешина, И. Д. (2024). Ростостимулирующая активность лигнокислот — побочного продукта окисления растительного сырья в ванилин и целлюлозу. Химия растительного сырья, 4, 427–437. https://doi.org/10.14258/jcprm.20240415852. EDN: https://elibrary.ru/FOVVNW
Чудаков, М. И. (1983). Промышленное использование лигнина. Лесная промышленность.
Berbara, R. L. L., & Garcia, A. C. (2014). Humic substances and plant defense metabolism. В P. Ahmad & M. R. Wani (Ред.), Physiological mechanisms and adaptation strategies in plants under changing environment (pp. 297–319). Springer. https://doi.org/10.1007/978-1-4614-8591-9_11
Cacco, G., & Dell’Angola, G. (1984). Plant growth regulator activity of soluble humic complexes. Canadian Journal of Soil Science, 64, 225–228. https://doi.org/10.4141/cjss84-023
Dell’Angola, G., & Nardi, S. (1987). Hormone like effect and enhanced nitrate uptake induced by depolycondensed humic fractions obtained from Allolobophora rosea and A. caliginosa faeces. Biology and Fertility of Soils, 4(3), 115–118. https://doi.org/10.1007/BF00256983. EDN: https://elibrary.ru/UAHFJU
El Ghamry, A. M., Abd El Hai, K. M., & Ghoneem, K. M. (2009). Amino and humic acids promote growth, yield and disease resistance of faba bean cultivated in clayey soil. Australian Journal Basic and Applied Science, 3(2), 731–739. EDN: https://elibrary.ru/DBVALQ
Golubkov, V. A., Tarabanko, V. E., Kaigorodov, K. L., Shestakov, S. L., Chelbina, Y. V., Smirnova, M. A., Popov, A. A., Skripnikov, Vigul, D. O., & Borovkova, V. S. (2023). Chemical processing of agricultural wastes into vanillin, pulp and glucose. Khimiya Rastitel’nogo Syr’ya, 4, 137–145. https://doi.org/10.14258/jcprm.20230413782. EDN: https://elibrary.ru/NJZGKI
Nardi, S., Pizzeghello, D., Muscolo, A., & Vianello, A. (2002). Physiological effects of humic substances on higher plants. Soil Biology and Biochemistry, 34, 1527–1536. https://doi.org/10.1016/S0038-0717(02)00174-8. EDN: https://elibrary.ru/BDAFAP
Piccolo, A., Nardi, S., & Concheri, G. (1992). Structural characteristics of humic substances as related to nitrate uptake and growth regulation in plant systems. Soil Biology and Biochemistry, 24(4), 373–380. https://doi.org/10.1016/0038-0717(92)90197-6
Rose, M. T., Patti, A. F., Little, K. R., Brown, A. L., Jackson, W. R., & Cavagnaro, T. R. (2014). A meta analysis and review of plant growth response to humic substances: practical implications for agriculture. Advances in Agronomy, 124, 37–89. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-800138-7.00002-4
Stevenson, F. J. (1994). Humus chemistry: genesis, composition, reactions. Wiley.
Tarabanko, V. E., & Tarabanko, N. (2017). Catalytic oxidation of lignins into the aromatic aldehydes: general process trends and development prospects. International Journal of Molecular Sciences, 18, 2421. https://doi.org/10.3390/ijms18112421. EDN: https://elibrary.ru/XNNGSH
Tarabanko, V. E., Kaygorodov, K. L., Kazachenko, A. S., Smirnova, M. A., Chelbina, Yu. V., Kosivtsov, Yu., & Golubkov, V. A. (2023). Mass transfer in the processes of native lignin oxidation into vanillin via oxygen. Catalysts, 13, 1490. https://doi.org/10.3390/catal13121490. EDN: https://elibrary.ru/OKXUOA
References
Anokhina, O. V., & Kadurov, A. A. (2018). The effect of humic preparations on potato yield. Achievements of Science and Technology of Agro-Industrial Complex, 32(12), 34–35. https://doi.org/10.24411/0235-2451-2018-11209. EDN: https://elibrary.ru/YTBHKP
Brovarova, O. V., & Brovarova, D. A. (2023). Peat humic substances: Properties and biological activity. Chemistry of Plant Raw Material, 2, 301–309. https://doi.org/10.14258/jcprm.20230211727. EDN: https://elibrary.ru/AMUBXY
GOST 12038 84. Seeds of agricultural crops. Methods for determination of germination.
Dudkin, D. V. (2021). Fundamentals of the theory and technology of mechanochemical processing of wood waste and peat into humic preparations [Doctoral dissertation abstract]. SibGTU. EDN: https://elibrary.ru/HLAFUH
Dudkin, D. V., & Fedyaeva, I. M. (2018). Low waste technology for obtaining humic substance solutions from peat of different botanical composition and degree of decomposition. Chemistry of Plant Raw Material, 2, 175–182. https://doi.org/10.14258/jcprm.2018023356. EDN: https://elibrary.ru/XQIGZF
Efanov, M. V., & Chernenko, P. P. (2010). Obtaining nitrogen containing humic preparations from peat. Solid Fuel Chemistry, 1, 67–71. EDN: https://elibrary.ru/KYNPGB
Efanov, M. V., Galochkin, A. I., & Chernenko, P. P. (2008). Obtaining sodium oxyhumates from peat. Solid Fuel Chemistry, 2, 24–28. EDN: https://elibrary.ru/ISCHSL
Efanov, M. V., Galochkin, A. I., Shott, P. R., Dudkin, D. V., & Klepikov, A. G. (2001). Nitrogen containing organomineral fertilizer based on wood waste. Journal of Applied Chemistry, 10, 1719–1721. EDN: https://elibrary.ru/WNDRXB
Krivosheev, S. I., & Shumakov, V. A. (2022). The use of growth stimulating biopreparations for pre sowing seed treatment in primary seed production of winter wheat. International Agricultural Journal, 6, 665–668. https://doi.org/10.55186/25876740_2022_65_6_6654. EDN: https://elibrary.ru/GTUPCE
Malkhasyan, A. B., Solovyova, M. V., Petrova, O. G., & Romanov, P. V. (2022). Effect of humic preparations on yield formation and quality of white cabbage. Dairy Farming Bulletin, 47(3), 104–119. https://doi.org/10.52231/2225-4269_2021_3_104. EDN: https://elibrary.ru/BRVFHV
Nazranov, Kh. M., & Nazranov, B. Kh. (2022). Effect of lignohumate use on tomato yield and quality parameters in vegetable crop rotation. Proceedings of Kabardino Balkarian State Agrarian University named after V. M. Kokov, 3(37), 18–25. https://doi.org/10.55196/2411-3492-2022-3-37-18-25. EDN: https://elibrary.ru/IDAFCW
Pashkova, G. I., & Kuzminykh, A. N. (2016). The role of humates in increasing spring wheat grain yield. Bulletin of the Mari State University, 2(1), 48–50. EDN: https://elibrary.ru/VZSEKL
Polienko, E. A. (2011). Effect of humic fertilizers on potato yield. International Journal of Applied and Fundamental Research, 9, 48–49. EDN: https://elibrary.ru/NYGJYX
Popov, A. I. (2004). Humic substances: Properties, structure, formation. Saint Petersburg.
Pron’ko, N. A., Pron’ko, V. V., & Stepanchenko, D. A. (2017). Effect of humic preparations on tomato productivity on irrigated chestnut soils of the Saratov Trans Volga region. Agrarian Scientific Journal. Natural Sciences, 9, 24–27.
Smirnova, M. A., Tarabanko, V. E., Kaigorodov, K. L., Korsakov, A. V., Golubkov, V. A., & Chelbina, Yu. V. (2025). Effect of lignic acids, a by product of oxidative processing of pine and aspen wood into vanillin and cellulose, on germination of radish seeds (Raphanus sativus var. radicula). Chemistry of Plant Raw Material, 4, 456–465. https://doi.org/10.14258/jcprm.20250418019. EDN: https://elibrary.ru/MZYFVT
Smirnova, M. A., Tarabanko, V. E., Chelbina, Yu. V., Kaigorodov, K. L., & Oreshina, I. D. (2024). Growth stimulating activity of lignic acids — a by product of oxidation of plant raw material into vanillin and cellulose. Chemistry of Plant Raw Material, 4, 427–437. https://doi.org/10.14258/jcprm.20240415852. EDN: https://elibrary.ru/FOVVNW
Chudakov, M. I. (1983). Industrial use of lignin. Lesnaya Promyshlennost.
Berbara, R. L. L., & Garcia, A. C. (2014). Humic substances and plant defense metabolism. В P. Ahmad & M. R. Wani (Ред.), Physiological mechanisms and adaptation strategies in plants under changing environment (pp. 297–319). Springer. https://doi.org/10.1007/978-1-4614-8591-9_11
Cacco, G., & Dell’Angola, G. (1984). Plant growth regulator activity of soluble humic complexes. Canadian Journal of Soil Science, 64, 225–228. https://doi.org/10.4141/cjss84-023
Dell’Angola, G., & Nardi, S. (1987). Hormone like effect and enhanced nitrate uptake induced by depolycondensed humic fractions obtained from Allolobophora rosea and A. caliginosa faeces. Biology and Fertility of Soils, 4(3), 115–118. https://doi.org/10.1007/BF00256983. EDN: https://elibrary.ru/UAHFJU
El Ghamry, A. M., Abd El Hai, K. M., & Ghoneem, K. M. (2009). Amino and humic acids promote growth, yield and disease resistance of faba bean cultivated in clayey soil. Australian Journal Basic and Applied Science, 3(2), 731–739. EDN: https://elibrary.ru/DBVALQ
Golubkov, V. A., Tarabanko, V. E., Kaigorodov, K. L., Shestakov, S. L., Chelbina, Y. V., Smirnova, M. A., Popov, A. A., Skripnikov, Vigul, D. O., & Borovkova, V. S. (2023). Chemical processing of agricultural wastes into vanillin, pulp and glucose. Khimiya Rastitel’nogo Syr’ya, 4, 137–145. https://doi.org/10.14258/jcprm.20230413782. EDN: https://elibrary.ru/NJZGKI
Nardi, S., Pizzeghello, D., Muscolo, A., & Vianello, A. (2002). Physiological effects of humic substances on higher plants. Soil Biology and Biochemistry, 34, 1527–1536. https://doi.org/10.1016/S0038-0717(02)00174-8. EDN: https://elibrary.ru/BDAFAP
Piccolo, A., Nardi, S., & Concheri, G. (1992). Structural characteristics of humic substances as related to nitrate uptake and growth regulation in plant systems. Soil Biology and Biochemistry, 24(4), 373–380. https://doi.org/10.1016/0038-0717(92)90197-6
Rose, M. T., Patti, A. F., Little, K. R., Brown, A. L., Jackson, W. R., & Cavagnaro, T. R. (2014). A meta analysis and review of plant growth response to humic substances: practical implications for agriculture. Advances in Agronomy, 124, 37–89. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-800138-7.00002-4
Stevenson, F. J. (1994). Humus chemistry: genesis, composition, reactions. Wiley.
Tarabanko, V. E., & Tarabanko, N. (2017). Catalytic oxidation of lignins into the aromatic aldehydes: general process trends and development prospects. International Journal of Molecular Sciences, 18, 2421. https://doi.org/10.3390/ijms18112421. EDN: https://elibrary.ru/XNNGSH
Tarabanko, V. E., Kaygorodov, K. L., Kazachenko, A. S., Smirnova, M. A., Chelbina, Yu. V., Kosivtsov, Yu., & Golubkov, V. A. (2023). Mass transfer in the processes of native lignin oxidation into vanillin via oxygen. Catalysts, 13, 1490. https://doi.org/10.3390/catal13121490. EDN: https://elibrary.ru/OKXUOA
Copyright (c) 2027 Marina A. Smirnova, Valery E. Tarabanko, Artem V. Korsakov, Svetlana N. Kapaeva, Konstantin L. Kaygorodov, Nikita S. Bukhryakov
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
