Allelopathy har vist lovende som en nyttig supplerende ukrudtsbekæmpelse strategi i beskæring systemer. For at bestemme det allelopatiske potentiale i en ønsket planteprøve er der en trappetrinsscreeningsmetode.
Ukrudtskonkurrence bidrager væsentligt til at give tab i dyrkningssystemer på verdensplan. Udviklingen af resistens hos mange ukrudtsarter til kontinuerligt anvendte herbicider har vist behovet for yderligere forvaltningsmetoder. Allelopathy er en fysiologisk proces, at nogle plantearter besidder, der giver planten med en fordel i forhold til sine naboer. Allelopatiske afgrødesorter ville være udstyret med evnen til at undertrykke væksten i de omkringliggende konkurrenter, hvilket reducerer potentielle udbyttetab på grund af ukrudtsinterferens. Dette papir fokuserer på opførelse og drift af en trappe-trin assay, der anvendes til screening af det alleopatiske potentiale af en donor art(Oryza sativa) mod en modtager ukrudtarter(Echinochloa crus-galli)i et drivhus indstilling. Den struktur, der er beskrevet i dette papir, fungerer som en stand for planteprøverne og indeholder et tidssvarende vandingssystem til akkumulering og distribution af allelochemicals. Allelochemicals produceret af planten rødder får lov til at flyde nedad gennem en serie på fire potter separat i en opsamlingstank og genbruges tilbage til toppen anlægget gennem elektriske pumper. Denne screeningsmetode giver allelochemicals fra donoranlægget mulighed for at nå modtageranlæg uden nogen ressourcekonkurrence, hvilket muliggør kvantitativ måling af det udvalgte donoranlægs eneopatiske potentiale. Det allelopatiske potentiale kan måles gennem højdereduktionen af modtagerplanterne. Foreløbige screeningsdata for effektiviteten af denne metode viste højdereduktion i modtagerarterne, barnyardgrass (E. crus-galli),og dermed tilstedeværelsen af allelopatiske restkoncentrationer fra donorplanten, ukrudtsris (Oryza sativa).
Allelopathy er et naturligt og komplekst fænomen, der har været i fokus for mange planteforskere i de seneste årtier. Mekanismerne vedrørende allelopathy til brug i afgrøder har været genstand for megen forskning siden 1930’erne, da Molisch bemærkede, at en plante har en direkte eller indirekte virkning på en nabofabrik gennem produktion og udskiller af kemiske forbindelser i miljøet1. Allelopathy er produktionen af sekundære metabolitter, der har hæmmende virkninger på væksten og spiringen af visse plantearter. Frigivet allopatiske kemiske forbindelser bidrage til at give donorplanterne en konkurrencemæssig fordel ved at tilføje fytotoksiner til miljøet omkring dem2. Mange faktorer bidrager til den allelopatiske aktivitet. Det er selektiv i sin effektivitet og varierer mellem sorter, miljøforhold, vækstfase, stress, miljø og næringsstof tilgængelighed3.
I de senere år er allelopathi blevet fremhævet i forskning som et muligt supplement til den konstante og voksende ukrudtsbekæmpelsekrise. Med den voksende globale befolkning, er efterspørgslen efter bæredygtig fødevare-og fiberproduktion steget4. Ukrudtsbekæmpelse er en af de største trusler mod produktionen , som agronomer5,6, står over for . Traditionelle ukrudtsbekæmpelsesmetoder fokuserer på mekaniske, kemiske og kulturelle praksisser. Den fortsatte brug af herbicider, mens effektiv, nyttig og effektiv, har fremmet udviklingen af resistente ukrudtspopulationer i et alarmerende hurtigt tempo7. Genteknologi og avlsmetoder er blevet anvendt effektivt til at give afgrøder konkurrencefordele i forhold til ukrudt ved at designe dem til at modstå kemiske anvendelser, at deres naboer ikke kan overleve7,8. Selv om disse teknologier er effektive, er de ikke altid bæredygtige og giver undertiden overgår bekymringer9. Der skal indføres supplerende formerforatiel ukrudtsforvaltningspraksis , hvis målet om at øge fødevareproduktionen skal nås10. Allelopathy viser fremragende løfte som et nyt forsvarsværktøj for afgrøder til at forbedre deres kvalitet og overleve deres konkurrenter1,7.
Allelochemicals er ofte sekundære produkter, og fordi deres produktion er stærkt påvirket af miljømæssige faktorer, kan de specifikke forbindelser forbundet med planteundertrykkelse være vanskelige at identificere3. Produktionsfaktorerne omfatter genetik og den fælles indsats fra sekundære metabolitter , der kan handle synergistisk11,12. Det er en udfordring at adskille allelopathic aktivitet fra konkurrencen, der naturligt eksisterer inden for afgrøde-ukrudt interaktioner, og på grund af dette, når screening for allelopathy skal der være et standard sæt af resultater, der kvalificerer analysen som gyldig og repeterbar. Nedenfor er et sæt kriterier, der kvalificerer resultaterne af allelopathy som skitseret af Olofsdotter et al.12 1) En plante skal påvise undertrykkelse af en anden plante i et mønster; 2) De kemikalier, der udledes i miljøet i bioaktive mængder, skal produceres af donoranlægget. 3) De fremstillede kemikalier skal kunne transporteres til modtageranlægget. 4) En eller anden mekanisme af optagelse skal være til stede i modtageren anlægget; 6) Det observerede hæmningsmønster må ikke have nogen anden eksklusiv forklaring (f.eks. konkurrence om ressourcer)12.
I et forsøg på at overvinde barrieren mellem den manglende viden om de mekanismer, der understøtter allelopathy og sort udvikling, fænotypiske træk forbundet med allelopatiske sorter kan identificeres og udvælges til yderligere forskning og brug. Nogle planter kendt for at have allelopathic kvaliteter er rug, sorghum, ris, solsikke, rapsfrø, og hvede13. Under de tidlige observationer af allelopati i afgrøder på grund af fornemme grænser for ukrudtsvækst i feltforsøg blev det foreslået, at kemikalier var involveret snarere end konkurrence om ressourcer14. De fleste undersøgelser var imidlertid feltforsøg, der gjorde det umuligt at eliminere konkurrencen som faktor14. Konkurrence afskaffelse indsats gav plads til lab og drivhus eksperimenter i forsøg på at bevise og kvantificere allelopatiske aktivitet i ris og andre afgrøder. Mark – og drivhusmetoder til at screene planter for allelopathi viser , at der er allelopatiske tendenser i begge vækstbetingelser11,15. Nogle kritikere mener, at laboratoriescreeninger kun kan have begrænset værdi på grund af manglen på naturlige forhold, som kan påvirke resultaterne15.
Den foreslåede metode til screening af allelopathic potentiale i planter giver tilstrækkelige ressourcer og plads og eliminerer ressourcekonkurrence med brug af en trappe-trin struktur11,17. Metoden blev tilpasset og ændret fra tidligere eksperimenter udforske allelopathy i græsgræs og byg17,18. Disse undersøgelser viste, at et lignende system var i stand til at give nøjagtige resultater på et målanlægs alleopatiske potentiale, samtidig med at enhver tvivl om, hvorvidt observationerne kunne tilskrives naturlig konkurrence, fjernes. Trappetrinsmetoden skaber et kredsløbssystem, hvor en næringsstofopløsning fra et reservoir kan cykle gennem hver plante til en inkubationsbakke gennem et par trin. En elektrisk pumpe genbruger derefter opløsningen sammen med alle allekemikalier produceret18. En metode som denne er effektiv i både tid, rum og ressourcer. Det giver også lignende felt betingelser for planterne og eliminerer enhver ressource konkurrence. De metoder og værktøjer, der anvendes til screening er let manipuleres til at passe de ønskede undersøgelse mål, betingelser, og specifikke arter. Formålet med denne undersøgelse er at bekræfte weedy ris allelopathy gennem højde undertrykkelse målinger på barnyardgrass med brug af trappe-trin metode.
Udnyttelse af allelopathi kan potentielt tjene som en biologisk kontrol for ukrudt , der er vanskelige at forvalte1,7,13. Allelopathy har vist et stort potentiale som en mulig løsning på ukrudtskrisen i ris og fungerer som et alternativ eller supplement til kemikalier og manuel ukrudtsbekæmpelsespraksis5,13,19. Identifikation af alle…
The authors have nothing to disclose.
Finansiering af dette projekt blev leveret af Special Research Initiative Grant sponsoreret af Mississippi Agricultural and Forestry Experiment Station og er baseret på arbejde, der støttes af National Institute of Food and Agriculture, U.S. Department of Landbrug, Hatch-projektet under tiltrædelsesnummer 230060.
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 |