Weedy Rice Allelopathic Potansiyeli Erişim Tekrarlanabilir Merdiven adım Assay(Oryza sativa ssp.)
Summary
Allelopati kırpma sistemlerinde yararlı bir tamamlayıcı ot kontrol stratejisi olarak umut göstermiştir. İstenilen bir bitki numunesinin allelopatik potansiyelini belirlemek için merdiven adımlı bir tarama yöntemi sağlanır.
Abstract
Weed rekabet imal etmek için önemli ölçüde dünya çapında kırpma sistemlerinde kayıplar alabiliyoruz. Birçok ot türünde sürekli uygulanan herbisitlere karşı direncin evrimi ek yönetim yöntemlerine duyulan ihtiyacı ortaya koymuştur. Allelopati, bazı bitki türlerinin sahip olduğu ve bitkiye komşularına göre avantaj sağlayan fizyolojik bir süreçtir. Allelopatik ürün çeşitleri, böylece ot girişim nedeniyle potansiyel verim kaybını azaltarak, çevreleyen rakiplerin büyümesini bastırmak için yeteneği ile donatılmış olacaktır. Bu kağıt, bir sera ortamında alıcı ot türlerine(Echinochloa crus-galli)karşı bir donör türünün(Oryza sativa)allelopatik potansiyelinin taranması için kullanılan bir merdiven adım titreşme ve çalışma üzerinde duruluyor. Bu yazıda tanımlanan yapı, bitki numuneleri için bir stand görevi gösterir ve allelokimyasalların birikmesi ve dağıtımı için zamanlanmış bir sulama sistemi içermektedir. Bitki kökleri tarafından üretilen allelochemicals ayrı ayrı bir toplama tankı içine dört tencere bir dizi aşağı doğru akmasına izin verilir ve elektrik pompaları ile üst tesise geri dönüştürülür. Bu tarama yöntemi, donör bitkiden gelen allelokimyasalların herhangi bir kaynak rekabeti olmaksızın alıcı tesislerine ulaşması için bir yol sağlayarak seçilen donör tesisinin alleopatik potansiyelinin nicel ölçümüne olanak sağlar. Alleopatik potansiyel alıcı bitkilerin yükseklik azaltma yoluyla ölçülebilir. Bu yöntemin etkinliği için ön tarama verileri alıcı türlerinde yükseklik azaltma gösterdi, barnyardgrass(E. crus-galli), ve böylece donör bitki allelopatik kalıntıların varlığı, otlu pirinç(Oryza sativa).
Introduction
Allelopati son birkaç on yıl içinde birçok bitki bilim adamlarının odak noktası olmuştur doğal ve karmaşık bir olgudur. Ürünlerde kullanılmak üzere allelopati ile ilgili mekanizmalar 1930’lardan bu yana çok araştırma konusu olmuştur, Molisch bir bitki üretim ve çevreye kimyasal bileşiklerin salgılanması yoluyla komşu bir bitki üzerinde doğrudan veya dolaylı etkisi olduğunu gözlemledizaman 1. Allelopati, bazı bitki türlerinin büyümesi ve çimlenmesi üzerinde inhibitör etkisi olan sekonder metabolitlerin üretimidir. Serbest allopatik kimyasal bileşikler çevrelerindeki çevreye fitotoksinler ekleyerek bir rekabet avantajı ile donör bitkiler sağlamaya yardımcı2. Birçok faktör alleopatik aktiviteye katkıda bulunur. Bu etkinliği seçici ve çeşitleri, çevre koşulları, büyüme aşaması, stres, çevre ve besin durumu arasında değişir3.
Son yıllarda, allelopati sürekli ve büyüyen ot kontrol krizine olası bir ek olarak araştırma vurgulanmıştır. Artan küresel nüfus la birlikte, sürdürülebilir gıda ve lif üretimine olan talep4artmıştır. Weed kontrolü agronomists5,6karşı karşıya üretim için en büyük tehditlerinden biridir. Geleneksel ot kontrol yöntemleri mekanik, kimyasal ve kültürel uygulamalara odaklanır. Herbisitsürekli kullanımı, etkili iken, yararlı, ve verimli, bir endişe verici hızlı hızda dirençli ot popülasyonlarının evrimi teşvik etmiştir7. Genetik mühendisliği ve ıslah uygulamaları, komşularının7,8hayatta kalamayacağını kimyasal uygulamalara dayanacak şekilde tasarlayarak, ekinlere ekinlere ekinlere karşı rekabet avantajı sağlamak için etkin bir şekilde kullanılmıştır. Etkili olmasına rağmen, bu teknolojiler her zaman sürdürülebilir değildir ve bazen9. Gıda üretimini artırma hedefi10’aulaşmışsa ek od yönetimi uygulamalarının hayata geçirilmesi gerekmektedir. Allelopathy ürünlerini geliştirmek ve rakiplerini1,7daha uzun yaşamak için yeni bir savunma aracı olarak mükemmel bir umut vaat ediyor.
Allelochemicals genellikle ikincil ürünler, ve üretim son derece çevresel faktörlerden etkilenir çünkü, bitki bastırma ile ilişkili belirli bileşikler belirlemek zor olabilir3. Üretim faktörleri genetik ve sinerjik11,12etkileyebilecek ikincil metabolitlerin ortak eylem içerir. Bu doğal olarak mahsul-ot etkileşimleri içinde var olan rekabetten allelopathic aktivite ayırmak zordur, ve bu nedenle, allelopati için tarama geçerli ve tekrarlanabilir olarak test nitelemek sonuçlar standart bir dizi olmalıdır. Aşağıda olofsdotter ve al.12 1) bir bitki nin bir desen başka bir bitkinin bastırılması göstermek gerekir tarafından özetlenen allelopati bulguları niteleyen kriterler kümesidir; 2) Biyoaktif miktarlarda çevreye salınan kimyasallar donör bitki tarafından üretilmelidir; 3) Üretilen kimyasallar alıcı tesisine taşınabilmeli; 4) Alıcı tesisinde alım mekanizmasının bir kısmı bulunmalıdır; 6) Gözlenen inhibisyon deseni başka özel bir açıklama (örneğin, kaynaklar için rekabet)12olmalıdır.
Allelopati ve çeşitli gelişimi destekleyen mekanizmaların bilgi eksikliği arasındaki engeli aşmak için bir çaba, allelopathic çeşitleri ile ilişkili phenotik özellikleri tespit edilebilir ve daha fazla araştırma ve kullanım için seçilmiş. Alleopatik nitelikleri olduğu bilinen bazı bitkiler çavdar, sorgum, pirinç, ayçiçeği, kolza ve buğday13. Bitkileri allelopati erken gözlemler sırasında, alan deneylerde ot büyüme ayırt edici sınırları nedeniyle, bu kimyasallar ın kaynaklar için rekabet yerine dahil olduğu önerilmiştir14. Ancak, çoğu çalışma imkansız bir faktör14olarak rekabet ortadan kaldırmak için yapılan alan deneyleri vardı. Rekabetin ortadan kaldırılması çabaları, pirinç ve diğer ürünlerdeki allelopatik aktiviteyi kanıtlama ve ölçme girişimlerinde laboratuvar ve sera deneylerine yol açtı. Allelopati için bitkileri taramak için alan ve sera yöntemleri allelopatik eğilimlerin her iki büyüme koşullarında da mevcut olduğunu göstermektedir11,15. Bazı eleştirmenler laboratuvar taramaları sadece sonuçları etkileyebilir doğal koşulların eksikliği nedeniyle sınırlı değer tutabilir inanıyorum15.
Bitkilerde allelopathic potansiyelini taranması için önerilen yöntem yeterli kaynak ve alan sağlar ve bir merdiven adım yapısı 11 ,17kullanımı ile kaynak rekabeti ortadan kaldırır. Yöntem uyarlanmış ve turfgrass ve arpa allelopathy keşfetmek önceki deneylerden modifiye17,18. Bu çalışmalar, benzer bir sistemin bir hedef tesisin alleopatik potansiyeli hakkında doğru sonuçlar verirken, gözlemlerin doğal rekabete bağlanabileceği şüphelerini ortadan kaldırdığını ortaya koydu. Merdiven adım yöntemi, bir rezervuar dan bir besin çözeltisi birkaç adım ile bir kuluçka tepsisine her bitki üzerinden döngüsü bir dolaşım sistemi oluşturur. Bir elektrik pompası sonra üretilen herhangi bir allelochemicals ile birlikte çözelti geri dönüşümleri18. Bunun gibi bir yöntem hem zaman, hem de mekan ve kaynaklarda etkilidir. Ayrıca bitkiler için benzer alan koşulları sağlar ve herhangi bir kaynak rekabeti ortadan kaldırır. Tarama için kullanılan yöntem ve araçlar, istenilen çalışma hedeflerine, koşullara ve belirli türlere uyacak şekilde kolayca manipüle edilir. Bu çalışmanın amacı, merdiven adım yöntemi nin kullanımı ile ahır otu üzerinde yükseklik bastırma ölçümleri ile otlu pirinç allelopatisini doğrulamaktır.
Protocol
Representative Results
Discussion
Allelopati sömürü potansiyel1, 7,13yönetmek zor olanotlar için biyolojik bir kontrol olarak hizmet edebilir. Allelopati pirinç ot krizine olası bir çözüm olarak büyük bir potansiyel göstermiştir ve kimyasallar ve manuel ot kontrol uygulamaları5alternatif veya ek olarak hizmet vermektedir5 ,13,19. Alleopatik çeşitlerin v…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu projenin finansmanı Mississippi Tarım ve Ormancılık Deney İstasyonu sponsorluğunda Özel Araştırma Girişimi Hibe tarafından sağlanmıştır ve Ulusal Gıda ve Tarım Enstitüsü, ABD Bölümü tarafından desteklenen çalışmalara dayanmaktadır Tarım, 230060 katılım numarası altında Hatch projesi.
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 |
References
- Weston, L. A. History and Current Trends in the Use of Allelopathy for Weed Management. HortTechnology. 15 (3), 529-534 (2005).
- Pratley, J. E. Allelopathy in annual grasses. Plant Protection Quarterly. 11, 213-214 (1996).
- Bertin, C., Yang, X., Weston, L. A. The role of root exudates and allelochemicals in the rhizosphere. Plant and Soil. 256 (1), 67-83 (2003).
- Stevenson, G. R. Pesticide Use and World Food Production: Risks and Benefits. Environmental Fate and Effects of Pesticides. American Chemical Society. , 261-270 (2003).
- Chopra, N., Tewari, G., Tewari, L. M., Upreti, B., Pandey, N. Allelopathic Effect of Echinochloa colona L. and Cyperus iria L. Weed Extracts on the Seed Germination and Seedling Growth of Rice and Soybean. Advances in Agriculture. 2017, 1-5 (2017).
- Jabran, K., Mahajan, G., Sardana, V., Chauhan, B. S. Allelopathy for weed control in agricultural systems. Crop Protection. 72, 57-65 (2015).
- Worthington, M., Reberg-Horton, C. Breeding Cereal Crops for Enhanced Weed Suppression: Optimizing Allelopathy and Competitive Ability. Journal of Chemical Ecology. 39, 213-231 (2013).
- Sudianto, E., et al. Corrigendum to “Clearfield (R) rice: Its development, success, and key challenges on a global perspective.”. Crop Protection. 55, 142-144 (2014).
- Gressel, J., Valverde, B. E. A strategy to provide long-term control of weedy rice while mitigating herbicide resistance transgene flow, and its potential use for other crops with related weeds. Pest Management Science. 65, 723-731 (2009).
- Muthayya, S., Sugimoto, J. D., Montgomery, S., Maberly, G. F. An overview of global rice production, supply, trade, and consumption. Annals of the New York Academy of Sciences. 1324, 7-14 (2014).
- Chung, I. M., Kim, K. H., Ahn, J. K., Lee, S. B., Kim, S. H. Allelopathy Comparison of Allelopathic Potential of Rice Leaves, Straw, and Hull Extracts on Barnyardgrass. Agronomy Journal. 95 (4), 1063-1070 (2003).
- Olofsdotter, M., Jensen, L. B., Courtois, B. Improving crop competitive ability using allelopathy Ð an example from rice. Journal of Plant Breeding. 121, 1-9 (2002).
- Olofsdotter, M., Navarez, D., Rebulanan, M., Streibig, J. C. Weed-suppressing rice cultivars-does allelopathy play a role. Weed Research. 39 (6), 441-454 (1999).
- Jensen, L. B., et al. Locating Genes Controlling Allelopathic Effects against Barnyardgrass in Upland Rice. Agronomy Journal. 93 (1), 21-26 (2001).
- Kuijken, R. C., Eeuwijk, F. A. V., Marcelis, L. F., Bouwmeester, H. J. Root phenotyping: from component trait in the lab to breeding. Journal of Experimental Botany. 66 (18), 5389 (2015).
- Lickfeldt, D. W., Voigt, T. B., Branham, B. E., Fermanian, T. W. Evaluation of allelopathy in cool season turfgrass species. International Turfgrass Society. 9, 1013-1018 (2001).
- Liu, D. L., Lovett, J. V. Biologically active secondary metabolites of barley: Developing techniques and assessing allelopathy in barley. Journal of Chemical Ecology. 19, 2217-2230 (1993).
- Shrestha, S. . Evaluation of Herbicide Tolerance and Interference Potential among Weedy rice germplasm. , (2018).
- Kim, K. U., Shin, D. H., Olofsdotter, Rice allelopathy research in Korea. Allelopathy in Rice. IRRI. , (1998).
- Quasem, J. R., Hill, T. A. On difficulties with allelopathy. Weed Research. 29, 345-347 (1989).
- Singh, S., et al. Evaluation of mulching, intercropping with Sesbania and herbicide use for weed management in dry-seeded rice (Oryza sativa L.). Crop Protection. 26, 518-524 (2007).
- Kong, C. H., Li, H. B., Hu, F., Xu, X. H., Wang, P. Allelochemicals released by rice roots and residues in soil. Plant and Soil. 288 (1-2), 47-56 (2006).
- Ervin, G. N., Wetzel, R. G. Allelochemical autotoxicity in the emergent wetland macrophyte Juncus effusus (Juncaceae). American Journal of Botany. 87 (6), 853-860 (2000).
