잡초 쌀의 알수 로병성 잠재력에 액세스하는 반복 계단 단계 분석(오리자 sativa ssp.)

Summary

대립 신경병은 자르기 시스템에서 유용한 보충 잡초 제어 전략으로 약속을 보여 주었다. 원하는 식물 시편의 알수 기전을 결정하기 위해 계단 단계 스크리닝 방법이 제공됩니다.

Abstract

잡초 경쟁은 전 세계적으로 자르기 시스템에서 손실을 산출에 크게 기여한다. 지속적으로 제초제를 적용하는 많은 잡초 종에서 저항의 진화는 추가 관리 방법에 대한 필요성을 제시했다. Allelopathy는 몇몇 식물 종은 그것의 이웃에 이점을 가진 식물을 제공하는 소유하는 생리적인 프로세스입니다. 알로로병 성 작물 품종은 주변 경쟁업체의 성장을 억제할 수있는 능력을 갖추고 있어 잡초 간섭으로 인한 잠재적 인 수율 손실을 줄입니다. 이 논문은 온실 환경에서 수취잡초종(Echinochloa crus-galli)에대한 기증자종(Oryza sativa)의알수 자극성 전위를 선별하는 데 사용되는 계단 단계 분석법의 구성 및 운영에 초점을 맞추고 있다. 이 백서에 설명된 구조는 식물 시료에 대한 스탠드 역할을 하며 알레로케미칼의 축적 및 분포를 위한 시간 적정 급수 시스템을 통합합니다. 식물 뿌리에 의해 생성 된 Allelochemicals는 수집 탱크에 별도로 네 개의 냄비의 시리즈를 통해 아래쪽으로 흐르고 전기 펌프를 통해 상단 공장으로 다시 재활용 할 수 있습니다. 이 스크리닝 방법은 기증자 식물의 알레로케미컬이 자원 경쟁 없이 수신기 공장에 도달할 수 있는 길을 제공하므로 선택한 공여자 식물의 알렐로파릭 잠재력을 정량화로 측정할 수 있습니다. 알수 성 전위는 수신기 식물의 높이 감소를 통해 측정 할 수 있습니다. 이 방법의 효과에 대한 예비 스크리닝 데이터는 수체 종, barnyardgrass(E. crus-galli)및 따라서 기증자 식물, 잡초 쌀(Oryza sativa)에서알로병성 잔류물의 존재를 입증하였다.

Introduction

알렐로파증은 지난 수십 년 동안 많은 식물 과학자들의 초점이 되어 온 자연적이고 복잡한 현상입니다. 작물에 사용하기 위한 알렐로병증과 관련된 메커니즘은 1930년대 부터 많은 연구의 대상이 되어 왔으며, Molisch는 식물이 환경으로 화학 화합물의 생산 및 분비를 통해 인접 한 식물에 직접 또는 간접적인 영향을 미친다는 것을^{관찰했습니다 1.} 알렐로병증은 일부 식물 종의 성장과 발아에 대한 억제 효과가있는 이차 대사 산물의 생산입니다. 방출된 동종요법 화합물은 주위 환경에 식물독소를 첨가하여 공여자 식물에 경쟁 우위를 제공하는 데 도움이^2. 많은 요인이 절전 모세포증 활동에 기여합니다. 그것은 그것의 효과에 선택적이며 품종, 환경 조건, 성장 단계, 스트레스, 환경 및 영양 가용성^3.

최근 몇 년 동안, eelopathy 일정 하 고 성장 하는 잡초 제어 위기에 가능한 보충으로 연구에서 강조 되었습니다. 전 세계 인구가 증가함에 따라 지속 가능한 식품 및 섬유 생산에 대한 수요가⁴증가했습니다. 잡초 제어는 농학자^5,6에의해 직면 생산에 가장 큰 위협 중 하나입니다 . 전통적인 잡초 제어 방법은 기계적, 화학적, 문화적 관행에 초점을 맞춥니다. 제초제의 지속적인 사용은 효과적이고 유용하며 효율적이면서 놀랍히 빠른 속도로 내성 잡초 인구의 진화를 촉진했습니다⁷. 유전 공학 및 사육 관행은 이웃이 살아남을 수없는 화학 응용 프로그램을 견딜 수 있도록 설계하여 잡초에 비해 작물 경쟁 우위를 제공하는 데 효과적으로 사용되어 왔다^7,8. 효과적이지만 이러한 기술은 항상 지속 가능하지 않으며 때로는 교차 하는 우려를 제기⁹. 식품 생산을 늘리는 목표가^10을충족하려면 추가 잡초 관리 관행을 도입해야합니다. Allelopathy는 그들의 질을 향상시키고 그들의 경쟁자^1,7를능가하기 위하여 작물을 위한 새로운 방어 공구로 우수한 약속을 보여줍니다.

알렐로케미컬은 종종 이차 제품이며, 생산이 환경 적 요인에 의해 크게 영향을 받기 때문에 식물 억제와 관련된 특정 화합물은^3을식별하기 어려울 수 있습니다. 생산 요인은 상승적으로 행동할 수 있는 이차 대사 산물의 유전학 및 합동 작용을^{포함합니다 11,12.} 그것은 자연스럽 게 작물 잡초 상호 작용 내에서 존재 하는 경쟁에서 eelopathic 활동을 분리 하는 도전, 그리고이 때문에, eelopathy에 대 한 선별 때 유효 하 고 반복으로 분석 분석 자격 결과의 표준 세트 가 있어야 합니다. 다음은 Olofsdotter 등¹² 1) 한 식물이 패턴에서 다른 식물의 억제를 입증해야 하는 바와 같이 대립구균의 발견을 자격으로 하는 기준의 집합입니다. 2) 생리 활성 양으로 환경으로 방출되는 화학 물질은 기증자 식물에 의해 생산되어야합니다. 3) 생산된 화학물질은 수취인 공장으로 운반할 수 있어야 합니다. 4) 일부 섭취 메커니즘은 수신기 공장에 있어야 합니다. 6) 관찰된 억제의 패턴은 다른 독점적 설명(예: 자원 경쟁)이 없어야 합니다^12.

알수 성 병증및 다양한 개발을 지원하는 메커니즘의 지식 부족 사이의 장벽을 극복하기위한 노력의 일환으로, 알로병 성 품종과 관련된 자형질 특성을 식별하고 추가 연구 및 사용을 위해 선택 될 수있다. 일부 식물은 호밀, 수수, 쌀, 해바라기, 유채, 밀^13이다. 작물에서 의 한elopathy의 초기 관찰 도중, 필드 실험에 있는 잡초 성장의 구별된 경계 때문에, 화학제품은 자원에 대한 경쟁 보다는 오히려 관련되었다는 것을 제안되었습니다^14. 그러나, 대부분의 연구는 요인으로 경쟁을 제거하는 것이 불가능하게 필드 실험이었다^14. 경쟁 제거 노력은 쌀과 다른 작물의 알로토병 활동을 증명하고 정량화하기 위한 시도로 실험실 및 온실 실험에 길을 내주었습니다. 알수성병증에 대한 식물을 스크리빙하는 필드 및 온실 방법은 알수기균성 경향이 모두 성장 조건^11,15에존재한다는 것을 보여준다. 일부 비평가들은 실험실 스크리닝이 결과에 영향을 미칠 수있는 자연 조건의 부족으로 인해 제한된 값을 보유 할 수 있다고^{믿습니다 15.}

식물에서 의학적 전위를 스크리닝하기 위한 제안된 방법은 적절한 자원 및 공간을 제공하고 계단 단계^{구조(11,17)를}사용하여 자원 경쟁을 제거한다. 이 방법은 잔디싹 및 보리^17,18에서알수 로파시를 탐구하는 이전 실험에서 적응 및 수정하였다. 이 연구는 유사한 시스템이 관찰이 자연 경쟁에 기인 할 수있는 의심을 제거하면서 대상 식물의 eelopathic 잠재력에 정확한 결과를 생성 할 수 있었다는 것을 발견했다. 계단 단계 방법은 저수지의 영양 솔루션이 몇 단계를 통해 각 식물을 통해 배양 트레이로 순환 할 수있는 순환 시스템을 만듭니다. 그런 다음 전기 펌프는^18에서생산된 모든 알레로케미컬과 함께 용액을 재활용합니다. 이와 같은 방법은 시간, 공간 및 리소스 모두에서 효율적입니다. 또한 플랜트에 대해 유사한 현장 조건을 제공하고 자원 경쟁을 제거합니다. 스크리닝에 사용되는 방법과 도구는 원하는 연구 목표, 조건 및 특정 종에 맞게 쉽게 조작할 수 있습니다. 이 연구의 목적은 계단 단계 방법을 사용하여 헛간 잔디의 높이 억제 측정을 통해 잡초 쌀 알로패스를 확인하는 것입니다.

Protocol

1. 스탠드 건설 참고: 목재에 대한 측정값은 두께(cm) x 너비(cm) x 길이(m)로 나열됩니다. 다음과 같이 적절한 크기와 양으로 나무를 잘라 : 다섯 10.16 cm x 5.08cm x 0.91m 나무 조각, 세 10.16 cm x 5.08 cm x 0.76m 나무 조각, 세 10.16 cm x 5.08 cm 나무 조각, 다섯 10.16 cm x 5.08 cm x 0.06 cm x 0.4m 조각 , 3 개의 10.16 cm x 5.08 cm x 0.3 m 나무 조각, 3 개의 10.16 cm x 5.08 cm x 0.15 m 나무 조각. 가장 높?…

Representative Results

이 방법을 이용한 2개의 예비 스크리닝은 9개의 잡초 쌀 수표(B2, S33, B83, S97, S94, B81, B88, B34, B14) 및 5개의 경작된 쌀 라인(PI338046, 렉스, 론도, PI312777, CL163)에 대해 수행되었다. 위디 쌀 수탁과 쌀 라인은 Shrestha (2018)18에의해 실시 된 이전 의 전종 병증 검사에서 그 성과에 따라 선택되었다. 잡초 쌀 씨앗은 아칸소 주 전역에서 수집되었습니다. 선택된 쌀 라인은 미국에서 일반적으로 ?…

Discussion

알수로병증을 악용하는 것은 잠재적으로^1,7,13을관리하기 어려운 잡초에 대한 생물학적 통제로 작용할 수 있다. 알렐로파시(Allelopathy)는 쌀의 잡초 위기에 대한 가능한 해결책으로서 큰 잠재력을 보여주었으며화학물질 및 수동 잡초 제어 관행에 대한 대안 또는 보충제역할을 한다^{5,13,</sup…}

Materials

1.25 in by 6 in by 8 ft standard severe weather wood board	Lowe's, Mooresville, NC	489248	N/A
2 in by 4 in by 8 ft white wood stud	Lowe's, Mooresville, NC	6005	Cut into appropriate sizes
63 mm (2.5 in) corner braces	Lowe's, Mooresville, NC	809449	N/A
Asporto 16 oz Round Black Plastic To Go Box – with Clear Lid, Microwavable – 6.25 in by 6.25 in by 1.75 in – 100 count box	Restaurantware.com, Chicago, IL	RWP0191B	black
ATP vinyl-flex PVC food grade plastic tubing, clear, .125 in id by .25 in od, 100 ft	Amazon, Seattle WA	B00E6BCV0G	N/A
Ccm-300 chlorophyll content meter	Opti-Sciences, Inc. Hudson, NH	ccm/300	N/A
Common 1 in by 2 in by 8 ft pine board	Lowe's, Mooresville, NC	1408	N/A
Contractors choice contractor 24-pack 42-gallon black outdoor plastic construction trash bag	Lowe's, Mooresville, NC	224272	Cut to cover collection tanks
EURO POTS	Greenhouse Megastore, Danville, IL	CN-EU	15 cm short black 6 in diameter 4.25 in height 1.37qt volume
Fisher brand petri dish with clear lid	Fisher Scientific, Waltham, MA	FB0857513	N/A
Aexit Ac 220 V-240 V electrical equipment US plug 21 W 1000 L/hr multipurpose submersible pump	Amazon, Seattle WA	B07MBMYQNT	Nozzle size should fit tubes and can be repaced
Woods 50015 WD outdoor 7 day heavy-duty digital outlet timer	Walmart, Bentonville, AR	565179767	20 settings
GE silicone 2+ 10.1 oz almond silicone caulk	Lowe's, Mooresville, NC	48394	Sealant for edges of any attached tubing
Great Value Distilled Water	Walmart, Bentonville, AR	565209428	N/A
Great Value White Basket coffee filters 200 count	Walmart, Bentonville, AR	562723371	Size may vary
Grip-rite primgaurd plus #9-3 in pollimerdex screws	Lowe's, Mooresville, NC	323974	N/A
Hoagland’s No. 2 basal salt mixture	Caisson Laboratories, INC. Smithfield, UT	HOP01/50LT	½ strength rate
JMP (14)	SAS Institute Inc. North Carolina State University, NC		N/A
Project source flat black spray paint	Lowe's, Mooresville, NC	282254	N/A
Project source utility 1.88 in by 165 ft gray duct tape	Lowe's, Mooresville, NC	488070	N/A
Rubbermaid 2 qt square food storage canister clear	Walmart, Bentonville, AR	555115144	Collection tank discard lid
Sealproof unreinforced PVC clear vinyl tubing, food-grade .5 in id by .625 in od, 100 ft	Amazon, Seattle WA	B07D9CLGV3	Connects to pump
Short Mountain Silica 50 lb Play sand	Lowe's, Mooresville, NC	10392	Sand should be purified
Steve Spangler's 1 Liter Soda Bottles – 6 Pack – For Science Experiment Use	Amazon, Seattle WA	UPC 192407667341	Top step tank discard lid