Contributions to the biology of water hemlock (Cicuta virosa L.)
Abstract
The highly toxic water hemlock (Cicuta virosa L.) is a rare and protected species in Hungary. Due to the limited literature on the histology, germination conditions, and biotic interactions of the species, this study presents new observations on these aspects to support a more comprehensive understanding of its life history. During field surveys conducted at the Keleti-főcsatorna (Balmazújváros, NE Hungary), plant organ samples were collected for the preparation of both hand-cut and microtome sections, which were examined under a light microscope. According to our results, approximately 75.2% of the root and 31.7% of the rhizome wall comprise aerenchymatous tissue. The species is adapted to a free-floating habit and waterborne dispersal via its aerenchyma-rich rootstock and roots, as well as its hollow stems and inflated petioles. The schizogenous secretory duct arrangement, typical of the genus, is also evident in this species. The seeds are capable of germinating immediately after ripening and do not require a period of cold to break dormancy. Germination is dependent on the presence of light. The flowers attract various insects belonging to different taxonomic groups, including Hymenoptera (Andrenidae, Gasteruptiidae, Sphecidae), Diptera (Syrphidae), Coleoptera (Cantharidae, Cerambycidae, Mordellidae), and Hemiptera (Lygaeidae). Lixus iridis Olivier (Curculionidae) feeds on the stem of the plant.
References
Anet E. F. L. J., Lythgoe B., Silk M. H., Trippett S. 1953: Oenanthotoxin and cicutoxin. Isolation and structures. Journal of the Chemical Society 62: 309–322. https://doi.org/10.1039/JR9530000309
Anonymus 2009: Cicuta L. – Csomorika. In: Király G. (szerk.) Új magyar füvészkönyv. Aggteleki Nemzeti Park Igazgatóság, Jósvafő, p. 315.
Balogh M. 2001: Az úszóláp-szukcesszió kérdései II. Kitaibelia 6(2): 291–297.
Bell C. R. 1971: Breeding systems and floral biology of the Umbelliferae. ln: Heywood V. H. (ed.) The biology and chemistry of the Umbelliferae. Academic Press Inc., London, 438 pp.
Borhidi A. 2003: Magyarország növénytársulásai. Akadémiai Kiadó, Budapest, 610 pp.
Cho J. S., Jang B. K., Lee C. H. 2018: Seed dormancy and germination characteristics of the endangered species Cicuta virosa L. in South Korea. Horticulture, Environment, and Biotechnology 59(4): 473–481. https://doi.org/10.1007/s13580-018-0062-7
Eliáš P. Jr., Dítě D., Kliment J., Hrivnák R., Feráková V. 2015: Red list of ferns and flowering plants of Slovakia, 5th edition (October 2014). Biologia 70(2): 218–228. https://doi.org/10.1515/biolog-2015-0018
Green B. T., Goulart C., Welch K. D., Pfister J. A., McCollum I., Gardner D. R. 2015: The non-competitive blockade of GABAA receptors by an aqueous extract of water hemlock (Cicuta douglasii) tubers. Toxicon 108(15): 11–14. https://doi.org/10.1016/j.toxicon.2015.09.015
Grulich V. 2012: Red List of vascular plants of the Czech Republic: 3rd edition. Preslia 84: 631–645.
Horváth F., Dobolyi Z. K., Morschhauser T., Lőkös L., Karas L., Szerdahelyi T. 1995: Flóra adatbázis 1.2. Taxon-lista és attribútum-állomány. MTA ÖBKI, Vácrátót, 267 pp.
Kaplan Z., Danihelka J., Šumberová K., Chrtek J. Jr., Rotreklová O., Ekrt L., Štěpánková J., Taraška V., Trávníček B., Prančl J., Ducháček M., Hroneš M., Kobrlová L., Horák D., Wild J. 2017: Distributions of vascular plants in the Czech Republic. Part 5. Preslia 89(4): 333–439. https://doi.org/10.23855/preslia.2017.333
Kaunang J. F., Collins G. A., Barclay M. V. L., Mendel H., Morris M. G., Collier M. J., Bantock T. 2021: Lixus iridis Olivier (Curculionidae) in Surrey, now established in Britain. The Coleopterist 30(3): 113–117.
Király G. (szerk.) 2007: Vörös Lista. A magyarországi edényes flóra veszélyeztetett fajai. (Red list of the vascular flora of Hungary). Saját kiadás, Sopron, 73 pp.
Kis Sz., Molnár V. A. 2025: Content analysis of digital archives contributes to the historical distribution and folk knowledge of the highly toxic Cicuta virosa L. in Hungary. Plants 14(3): 315. https://doi.org/10.3390/plants14030315
Kis Sz., Molnár V. A. 2026: Őshonos növényfajok terjedése tiszántúli öntözőcsatornák mentén. Kitaibelia 31 (in press) https://doi.org/10.17542/kit.31.078
Knuth P. 1908: Handbook of flower pollination based upon Hermann Müller’s work ’The fertilisation of flowers by insects’ (Vol. 2). Clarendon Press, Oxford, 703 pp.
Lee C. S., Downie S. R. 2006: Phylogenetic relationships within Cicuta (Apiaceae tribe Oenantheae) inferred from nuclear rDNA ITS and cpDNA sequence data. Botany 84(3): 453–468. https://doi.org/10.1139/b06-016
Máthé Cs., Beyer D., Erdődi F., Serfőző Z., Székvölgyi L., Vasas G., M-Hamvas M., Jámbrik K., Gonda S., Kiss A., Szigeti Zs. M., Surányi Gy. 2009: Microcystin-LR induces abnormal root development by altering microtubule organization in tissue-cultured common reed (Phragmites australis) plantlets. Aquatic Toxicology 92: 122–130. https://doi.org/10.1016/j.aquatox.2009.02.005
Meusel H., Jäger E., Weinert E. 1965: Vergleichende Chorologie der zentraleuropäischen Flora. Vol. 1. Gustav Fischer, Jena, 583 pp.
Mulligan G. A. 1980: The genus Cicuta in North America. Canadian Journal of Botany 58: 1755–1767. https://doi.org/10.1139/b80-204
Mulligan G. A., Munro D. B. 1981: The biology of Canadian weeds. 48. Cicuta maculata L., C. douglasii (DC.) Coult. & Rose and C. virosa L. Canadian Journal of Plant Science 61(1): 93–105. https://doi.org/10.4141/cjps81-012
Philippi G. 1992: Cicuta L. 1753 Wasserschleierling. In: Sebald O., Seybold S., Philippi G. (eds): Die Farn- und Blütenpflanzen Baden-Württembergs. Band 4. Spermatophyta, Unterklasse Rosidae: Haloragaceae bis Apiaceae. Verlag Eugen Ulmer, Stuttgart, pp. 272–274.
POWO 2025: Plants of the World Online. Facilitated by the Royal Botanic Gardens, Kew. Published on the Internet; https://powo.science.kew.org/ (hozzáférés: 2025.05.01.)
Sádlo J., Chytrý M., Pergl J., Pyšek P. 2018: Plant dispersal strategies: a new classification based on the multiple dispersal modes of individual species. Preslia 90(1): 1–22. https://doi.org/10.23855/preslia.2018.001
Sárkány S., Szalai I. 1964: Növényszervezettani gyakorlatok. Tankönyvkiadó, Budapest, 708 pp.
Schönfelder I., Schönfelder P. 2001: Gyógynövényhatározó. Holló és Társa Kiadó, Kaposvár, 447 pp.
Sifton H. B. 1925: Poison canals of Cicuta maculata. Botanical Gazette 80(3): 319–324.
Simon T. 2000: A magyarországi edényes flóra határozója. Harasztok – virágos növények. Nemzeti Tankönyvkiadó, Budapest, 845 pp.
Sonkoly J., Tóth E., Balogh N., Balogh L., Bartha D., Csendesné Bata K., Bátori Z., Békefi N., Botta-Dukát Z., Bölöni J., Csecserits A., Csiky J., Csontos P., Dancza I., Deák B., Dobolyi Z. K., E-Vojtkó A., Gyulai F., Hábenczyus A. A., Henn T., Horváth F., Höhn M., Jakab G., Kelemen A., Király G., Kis Sz., Kovacsics-Vári G., Kun A., Lehoczky É., Lengyel A., Lhotsky B., Löki V., Lukács B. A., Matus G., McIntosh-Buday A., Mesterházy A., Miglécz T., Molnár V. A., Molnár Zs., Morschhauser T., Papp L., Pósa P., Rédei T., Schmidt D., Szmorad F., Takács A., Tamás J., Tiborcz V., Tölgyesi Cs., Tóth K., Tóthmérész B., Valkó O., Virók V., Wirth T., Török P. 2023: PADAPT 1.0 – the Pannonian Dataset of Plant Traits. Scientific Data 10: 742. https://doi.org/10.1038/s41597-023-02619-9
Strauss U., Wittstock U., Schubert R., Teuscher E., Jung S., Mix E. 1996: Cicutoxin from Cicuta virosa – A new and potent potassium channel blocker in T lymphocytes. Biochemical and Biophysical Research Communications 219(2): 332–336. http://doi.org/10.1006/bbrc.1996.0233
Šumberová K. 2011: Cicuto virosae-Caricetum pseudocyperi Boer et Sissingh in Boer 1942: Mokřadní vegetace s rozpukem jízlivým a ostřicí nedošáchorem (Wetland vegetation dominated by Cicuta virosa and Carex pseudocyperus). In: Chytrý M. (ed.) Vegetace České republiky 3. Vodní a mokřadní vegetace (Vegetation of the Czech Republic 3. Aquatic and wetland vegetation), Academia, Praha, pp. 516–520.
Süveges K., Gulyás G., Kiss B., Olajos P., Takács A., Szatmári L., Malkócs T., Gyömbér Zs., Tihanyi G. 2021: Gyilkos csomorika előfordulása a Tiszántúl főcsatornáin. In: Takács A., Sonkoly J. (szerk.) XIII. Aktuális Flóra- és Vegetációkutatás a Kárpát-medencében nemzetközi konferencia. Program és összefoglalók. Ökológiai Kutatóközpont & Debreceni Egyetem, Debrecen, p. 31.
Szőke É., Kéry Á., Lemberkovics É. (szerk.) 2019: Gyógynövénytől a gyógyításig. Farmakognózia – Fitokémia – Fitoterápia – Biotechnológia. Semmelweis Kiadó, Budapest, 640 pp.
Takács A., Csiky J., Danihelka J., Kis Sz., Kovács D., László-Bencsik Á., Lengyel A., Molnár V. A., Rigó A., Varga A., Wirth T. 2025: Adatok idegenhonos növényfajok ismeretéhez Magyarországon II. (7–11). Kitaibelia 30(2) (in press) https://doi.org/10.17542/kit.30.077
Torp E. 1984: De danske svirrefluer (Diptera: Syrphidae). Kendetegn, levevis og udbredelse. Danmarks Dyreliv Vol. 1., Fauna Bøger, København, 300 pp.
Tutin G. T. 1968: Cicuta L. In: Tutin T. G., Heywood V. H., Burges N. A., Moore D. M., Valentine D. H., Walters S. M., Webb D. A. (eds) Flora Europaea. Vol. 2. Cambridge University Press, Cambridge, p. 352.
Volovnik S. V. 2007: On distribution and ecology of some species of cleonines (Coleoptera, Curculionidae): IV. Genus Lixus F., subgenus Eulixus Reitt. Entomological Review 87(7): 840–847. https://doi.org/10.1134/S0013873807070068
Wang S. Q., Li X., Wang X. N., Wei N. N., Lou H. X. 2011: Coumarins from Cicuta virosa and their modulating effects on multidrug-resistant (MDR) tumors. Phytochemistry Letters 4(2): 97–100. https://doi.org/10.1016/j.phytol.2010.11.007
Wilson H. F., Vickery R. A. 1918: A species list of the Aphididae of the world and their recorded food plants. Transactions of the Wisconsin Academy of Sciences, Arts, and Letters 19(1): 22–355.
Wittstock U., Hadaček F., Wurz G., Teuscher E., Greger H. 1995: Polyacetylenes from water hemlock, Cicuta virosa. Planta Medica 61(5): 439–445. https://doi.org/10.1055/s-2006-958132
Világháló hivatkozások:
http1 – Cicuta virosa L. in GBIF Secretariat 2023: GBIF Backbone Taxonomy. Checklist dataset https://doi.org/10.15468/39omei accessed via GBIF.org (hozzáférés: 2025.05.01.)
http2 – izeltlabuak.hu 2025 [continuously updated]: Lixus iridis – bürökfúró dudvabarkó. https://www.izeltlabuak.hu/faj/burokfuro-dudvabarko/adatlap (hozzáférés: 2025.05.01.)
