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

Biology

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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.

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Schumaker, B. C., Stallworth, S., De Castro, E., Fuller, M. G., Shrestha, S., Tseng, T. M. Repeatable Stair-step Assay to Access the Allelopathic Potential of Weedy Rice (Oryza sativa ssp.). J. Vis. Exp. (155), e60764, doi:10.3791/60764 (2020).

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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 것을관찰했습니다 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 도움이2. 많은 요인이 절전 모세포증 활동에 기여합니다. 그것은 그것의 효과에 선택적이며 품종, 환경 조건, 성장 단계, 스트레스, 환경 및 영양 가용성3.

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 농학자5,6에의해 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 왔다7,8. 효과적이지만 이러한 기술은 항상 지속 가능하지 않으며 때로는 교차 하는 우려를 제기9. 식품 생산을 늘리는 목표가10을충족하려면 추가 잡초 관리 관행을 도입해야합니다. Allelopathy는 그들의 질을 향상시키고 그들의 경쟁자1,7를능가하기 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 화합물은3을식별하기 어려울 수 있습니다. 생산 요인은 상승적으로 행동할 수 있는 이차 대사 산물의 유전학 및 합동 작용을포함합니다 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 합니다12.

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, 밀13이다. 작물에서 의 한elopathy의 초기 관찰 도중, 필드 실험에 있는 잡초 성장의 구별된 경계 때문에, 화학제품은 자원에 대한 경쟁 보다는 오히려 관련되었다는 것을 제안되었습니다14. 그러나, 대부분의 연구는 요인으로 경쟁을 제거하는 것이 불가능하게 필드 실험이었다14. 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 조건11,15에존재한다는 것을 보여준다. 일부 비평가들은 실험실 스크리닝이 결과에 영향을 미칠 수있는 자연 조건의 부족으로 인해 제한된 값을 보유 할 수 있다고믿습니다 15.

식물에서 의학적 전위를 스크리닝하기 위한 제안된 방법은 적절한 자원 및 공간을 제공하고 계단 단계구조(11,17)를사용하여 자원 경쟁을 제거한다. 이 방법은 잔디싹 및 보리17,18에서알수 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 펌프는18에서생산된 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.

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Protocol

1. 스탠드 건설

참고: 목재에 대한 측정값은 두께(cm) x 너비(cm) x 길이(m)로 나열됩니다.

  1. 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.
  2. 가장 높은 레벨의 경우, 가장자리의 양쪽 끝에 2개의 0.91m 조각에 걸쳐 2.44m 보드 1개를 고정하고 0.91개 에 각각 나사 두 개를 수직으로 드릴링합니다. 지원을 위해 양쪽 끝에서 1.22m 더 0.91m 를 나사로 조이고 0.91m 스탠드 뒤쪽에 2.44m 보드를 놓고 지지대를 제자리에 놓습니다.
    참고 : 8 3.175 cm x 15.24 cm x 2.44 m는 각 벤치 레벨의 벤치 탑 역할을하는 것처럼 유지됩니다.
  3. 0.76m 조각으로 다음 벤치 레벨에 대해 1.2 단계를 반복합니다.
  4. 0.61m를 0.15m에서 여섯 번째 벤치까지 내려가는 다음 벤치에 대해 1.2 단계를 반복합니다.
    참고 : 벤치 3-6에는 2.44m 보드를 지지할 필요가 없습니다. 마지막 스탠드에는 각각 3개의 수직 지지대가 있는 6개의 벤치가 있으며, 각 쪽 끝에 하나씩, 중간에 하나씩 있습니다.
  5. 하강 높이 순서의 라인 벤치와 돌출 된 입술이 뒤쪽을 향하여 벤치를 터치하여 레벨 사이의 간격을 허용합니다.
  6. 지면을 따라 벤치의 아래쪽 가장자리에 0.91cm 보드를 정렬하고 벤치를 제자리에 조입니다.
  7. 지면에서 0.61m 떨어진 각 측면에 있는 가장 높은 3개의 벤치에서 지지하기 위해 0.46m 보드를 수평으로 조여보릅니다.
  8. 가장 높은 벤치의 전면 끝과 중앙에 세 개의 코너 브레이스를 나사로 조입니다.
  9. 벤치 의 기지에서 2.54cm x 5.08 cm x 20.32cm 나무 조각을 받쳐서 중괄호에서 2.54cm 를 가로 질러 나사.
    참고 : 0.91 m 에서 0.91 m, 2.44 m 구조로 만듭니다. 최종 기본 제품에 대한 그림 1을 참조하십시오. 치수는 실험적 필요에 따라 변경될 수 있습니다. 설명된 구조는 15.24cm 냄비에 맞도록 설계되었습니다. 벤치 사이의 높이는 중력에 의해 벤치 아래로 한 냄비에서 다른 하나의 냄비에서 다른 에 대한 알레로 케미컬 및 용액의 꾸준한 흐름을 유지하기 위해이 실험에 사용되는 냄비와 식물 재료에 맞게 설계되었습니다.

Figure 1
그림 1: 나무 베이스 스탠드의 전면 보기. 나무 베이스는 식물 샘플의 스탠드 역할을합니다. 시스템에 대한 재료는 실험에 필요한 샘플의 수에 따라 조립 및 추가되어야 합니다. 이 연구에서는, 2개의 스탠드가 31개의 견본을 위한 기지로 봉사했습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

2. 시스템 어셈블리

  1. 1L 소다 병에서 뚜껑을 제거하고 검은 페인트로 페인트를 스프레이하십시오.
    참고 : 소다 병은 하나의 열에 대한 시스템의 상단에 있는 저수지 역할을합니다. 도료는 조류 의 성장을 감소 또는 방지, 빛에 대한 블록을 제공합니다.
  2. 각 소다 병의 바닥에, 0.35 cm 내경 (ID), 0.64 cm 외경 (OD), 5.08 cm 긴 플라스틱 PVC 튜브를 포함 할 만큼 충분히 큰 작은 구멍을 드릴.
  3. 누출을 방지하기 위해 삽입 후 구멍 가장자리 주위에 실리콘 방수 실란트 층을 얼룩지게하십시오. 완전히 말리십시오.
  4. 냄비를 잡는 데 사용되는 각 플라스틱 접시에 2.2 및 2.3 단계를 반복합니다.
    참고: 한 열에 4가지 요리가 필요합니다.
  5. 뚜껑을 제거하고 검은 페인트로 2.27L 플라스틱 캐니스터의 외부를 스프레이. 이 캐니스터는 각 열의 밑에 있는 수집 탱크역할을 합니다.
  6. 캐니스터의 위쪽에 작은 구멍을 뚫습니다.
    참고: 2.1-2.6 단계에 나열된 소모품은 하나의 열을 만듭니다. 열 수는 원하는 실험에 필요한 샘플 수에 따라 달라질 수 있습니다. 하나의 샘플에 대해 두 개의 열이 필요합니다. 모든 치수는 실험적 필요에 따라 변경될 수 있습니다.
  7. 소모품을 준비하고 건조한 후, PVC 튜브가 계단을 향한 테두리에 매달려 있도록 소다 병을 가장 높은 벤치에 놓습니다.
  8. 다음 벤치의 소다 병 바로 아래에 튜브가 있는 플라스틱 접시 하나를 벤치 가장자리에 놓습니다.
  9. 다음 두 벤치에 대해 2.8 단계를 반복합니다.
  10. 구멍이 뒤쪽을 향하여 하단 벤치에 캐니스터를 놓습니다.
  11. 캐니스터 뒤쪽의 구멍을 통해 접시에서 튜브를 끈으로 위에 있는 접시와 캐니스터를 연결합니다.
  12. 튜브가 누출을 방지하기 위해 통과 캐니스터의 가장자리 주위에 얼룩 방수 실란트.
  13. 하단 캐니스터 내부에 21W 1,000 L/hr 수중 전기 펌프를 놓습니다.
  14. 길이 1.07m, ID 1.27cm, OD PVC 튜브를 전기 펌프노즐에 연결합니다.
  15. 벤치 사이의 틈새를 통해 튜브를 끈으로 묶고 시스템 상단의 소다 병 뒤쪽으로 끈을 묶습니다.
  16. 펌프를 디지털 타이머에 연결하고 필요에 따라 타이머 설정을 설정합니다.
    참고: 타이머는 전체 실험에서 3시간마다 1분 동안 실행되도록 설정되었습니다. 선택한 타이밍은 수거 탱크의 최대 액체 양을 순환할 수 있도록 허용하고 홍수 및 유출을 피하면서 펌프가 켜질 때마다 약 10분의 유량을 허용했습니다.

3. 심기

  1. 30초 동안 70% 에탄올로 헹구고, 5% 표백제를 20분 동안 담그고, 증류수로 6x 헹구는 데 필요한 모든 쌀 씨앗을 살균합니다.
  2. 25°C에 설정된 성장 챔버에서 5 mL의 증류수로 채워진 여과지로 늘어선 페트리 접시에 멸균 된 쌀 씨앗을 예발합니다.
  3. 씨앗이 발아 한 후, 두 개의 큰 커피 필터와 각 냄비의 바닥을 정렬하여 자신의 자연 컵 형태로 냄비 안에 배치합니다.
  4. 각 냄비를 필터 의 상단 (냄비의 약 75 %)에 오토 클레이브, 세척 및 특수 등급의 석영 모래로 채웁니다. 모래 위에 물을 붓거나 증류수로 약간 채워진 쟁반에 냄비를 놓아 냄비가 물을 흡수하고 젖은 상태로 유지되도록 하여 증류수로 모래를 적시십시오. 6개의 예비 기증자 식물 묘목을 모래로 이식하고, 균등하게 이격합니다.
  5. 모종을 모래로 덮습니다.
  6. 모종을 3 주 동안 확립하십시오.
    참고 : 모래가 매우 빨리 건조됩니다. 따라서 트레이에 냄비를 배치하는 것은 효율적인 급수 기술입니다. 지속적으로 물을 바꾸면 곰팡이를 예방하는 데 도움이됩니다.
  7. 페트리 접시에 수취식물묘목(E. crus-galli)을예발하여 3주 후, 여과지로 접시의 바닥을 일렬로 세우고 증류수 5 mL와 함께 기증자 식물을 심는 후. 3-5 일 동안 25 °C에서 성장 챔버에 접시를 놓습니다.
  8. 3.1-3.2단계에 설명된 대로 냄비를 준비한다.
  9. 모종발 후, 준비 된 냄비에 세 개의 묘목을 이식하고 모래로 덮습니다.
    참고 : 실험은 치료 후 하루 (DAT) 또는 수신기 식물 모종이 출현하여 이식되어 시스템에 배치된 날부터 시작됩니다.

4. 샘플 배치

  1. 열 1의 네 가지 접시에 기증자 식물의 한 가지 수탁자의 네 냄비를 놓고, 행 당 하나의 냄비. 열 1은 기증자 식물로만 구성됩니다.
  2. 열의 첫 번째 와 세 번째 행에 열 2의 접시에 기증자 식물의 동일한 수표의 두 냄비를 배치합니다.
  3. 열의 두 번째 와 네 번째 행에 열 2의 접시에 수신기 식물의 두 냄비를 배치합니다.
  4. 각 복제에 대해 수신기 플랜트의 행이 하나만 추가되었는지 확인합니다. 두 개의 컬럼, 첫 번째 기증자 식물과 두 번째 교대 기증자 및 수신기로 구성된 두 개의 컬럼은 하나의 처리를한다(그림 2).

Figure 2
그림 2: 배치 맵. 계단 단계 시스템의 각 위치에서 기증자(WR/R) 및 BYG(수신기 플랜트)의 배치를 묘사한 다이어그램입니다. 식물이 있는 계단 단계 시스템의 두 개의 기둥은 하나의 처리로 구성됩니다. 수신기 식물의 단일 컬럼은 하나의 복제(맨 오른쪽), 각 수탁(중앙)에 대한 대조군으로서 공여자 식물의 단일 컬럼, 및 처리 컬럼은 기증자 및 수신기 식물(맨 왼쪽)을 교대로 구성하였다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

  1. 각 치료 또는 기증자 식물 수탁에 대해 4.1-4.4 단계를 반복합니다(그림3).
    참고: 각 복제에는 하나의 복제에 대한 컨트롤 역할을 하기 위해 수신기 플랜트 샘플의 한 열이 필요합니다. 처리는 무작위완전한 블록 설계에서 3x 복제되었습니다.

Figure 3
그림 3: 최종 계단-스텝 구조입니다. 제자리에 식물과 조립 계단 단계 시스템. 이 시스템에는 4개의 플랜트 샘플과 하단에 수거 탱크가 포함되어 있으며, 솔루션은 각 냄비를 통해 중력에 의해 상단 병으로 순환하고 아래쪽으로 순환합니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

5. 작동

  1. DAT 1에서 각 컬럼 하단의 수거 탱크를 증류수에서 반강도 Hoagland 용액17, 약 1,500 mL로 채웁니다.
  2. 자동 끄기 설정에서 원하는 대로 실행되도록 타이머를 설정합니다.
  3. 수집 탱크를 검은색 플라스틱으로 덮어 빛 노출과 증발을 제한합니다.
  4. 2일마다 500mL의 Hoagland 솔루션으로 탱크를 채우면 시스템이 지속적으로 흐르도록 유지합니다.
  5. 낮에는 28°C, 밤에는 24°C로 온실 온도를 16/8시간 으로 유지하고 습도는 53%로 유지합니다.

6. 데이터 수집

  1. 측정 및 측정 및 측정 및 DAT에 계단 단계 시스템에서 각 식물의 높이를 기록 1 및 각 식물의 기지에 통치자를 배치하고 가장 높은 잎 스탠드를 관찰하여 DAT 21까지 매주 한 번.
  2. 엽록소 함량 측정기에서 DAT 7 및 14에 각 식물의 엽록소 수준을 측정하고 기록합니다.
  3. 실험 마지막 날(즉, DAT 21)에 각 냄비에 종이 봉투 1개를 라벨로 붙입니다.
  4. 베이스에서 식물 샘플을 자르고 별도의 가방에 놓습니다.
  5. 모든 샘플을 60°C에서 48시간16분동안오븐 건조기세트에 놓습니다.
  6. 말린 시료와 빈 내용물들을 개별적으로 스케일에 제거하고 무게를 그램 단위로 기록합니다.

7. 데이터 분석

  1. 이 방정식을 사용하여 수신기 식물의 백분율 억제를 기반으로 기증자 식물의 알수 기전 잠재력을 계산합니다.
    높이 감소 (%) = [제어의 높이 (cm) – 처리의 높이 (cm)] × 100
  2. 수신기 공장이 대상 플랜트에 미칠 수 있는 역효과에 대한 검사로 기증자 식물 높이 감소를 계산합니다.
  3. 복제 및 실행이 임의 의 효과인 동안 고정 효과로 액세서리를분석18.
  4. 통계 소프트웨어(예: JMP 14)에서 피셔의 보호된 최소 유의 한 도면또는 아래0.05 확률 수준 이하의 평균 값을 사용하여 분리된 일반 선형 모델을 사용하여 데이터를 분석합니다.
  5. 데이터를 업로드하여 원리 구성 요소 분석을 사용하여 원래 변수 간의 상관 관계를 시각화합니다.
    1. 도구 모음에서 분석 탭을 선택하고 Y x로 맞추기를선택합니다. 열 아래에서 응답을 강조 표시한 다음 Y를 클릭하고 Y에 대한 지정 인자(예: 높이 감소)를 클릭합니다. X 계수의 경우 Hightlight 액세스 및 X를 클릭하고 계수를클릭한 다음 확인을선택합니다.
    2. 편도 해석 막대에서 빨간색 아래쪽 화살표를 선택하고 평균/ANOVA를선택합니다. 다시 원웨이 분석 막대에서 아래쪽 화살표를 선택하고 기준을 강조 표시한 다음 각 쌍인 학생의 T를선택합니다.

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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 재배된 라인이며, 일부는 알로소병 활성(예를 들어, 론도 PI312777)을 발현하는 것으로 알려져 있으며 본 연구에서 대조군으로서사용된다 18. 예비 데이터는 반야드드라스(E.crus-galli)에대한 알레로병성 전위를 평가하는 수단으로서 계단 단계 방법의 잠재력을 입증한다. 헛간 잔디 식물의 높이는 쌀 뿌리를 통해 배설 된 동종 요법 잔류물에 의해 크게 감소되었다. 잡초 쌀과 헛간 잔디 사이의 자원에 대한 경쟁은 제거되었고, 모든 식물은 동일한 조건에서 재배되었다. 결과는 헛간 잔디에 대한 알로로병 활성이 잡초 쌀과 쌀 품종 사이에서 다양한다는 것을 입증했다.

DAT 14에 기록된 높이 측정은 헛간 잔디 높이 감소 퍼센트를 계산하는 데 사용되었습니다. 도 4에제시된 바와 같이, 신장 감소는 1개의 가입, B81를 가진 몇몇 기증자 쌀 우표에서 30%까지, 눈에 띄는. 5개의 잡초 쌀 수표는 알로로병쌀 기준인 론도보다 더 중요한 반야드잔디 높이 감소를 나타냈다. 잡초 쌀 수탁기 B8, S33, B14, B97은 헛간 잔디 높이를 25-30 %로 감소시켰습니다. 잡초 쌀 수탁자 B81은 표준 알로병성 쌀인 론도의 거의 3배에 달하는 74%의 가장 상당한 반야드잔디 높이 감소를 보였습니다.

Figure 4
그림 4: 수신기 공장 높이 감소 데이터. 수신기 식물의 높이 감소백분율(E. crus-galli)은X축을 따라 O. sativa의 15개의 공여체 식물 수표로부터 알렐로파시릭 잔류물로 처리될 때 오름차순으로 표시된다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

잡초와 재배 쌀 우표의 높이 감소는 또한 barnyardgrass어떤 알로소 병증 활동이 있는지 확인하기 위해 기록되었다. DAT 14에서 수집된 데이터에서, 처리된 열에 있는 barnyardgrass allelochemicals 때문에 잡초 쌀 또는 쌀의 중요한 검출 가능한 고도 감소가 없었습니다.

DAT 21에서 수집된 데이터에서 바이오매스 감소 퍼센트는 0-86%에서 헛간잔디 바이오매스 감소 퍼센트의 범위를 나타냈다. 헛간잔디 높이를 가장 많이 감소시킨 잡초 쌀 우표(S33, B97, B14, B8, B81) 중S33은 론도에 비해 약 84% 감소한 반야드잔디 바이오매스를 60%(도5)로감소시켰다.

Figure 5
그림 5: 수신기 식물 바이오매스 감소 데이터. 수신기 식물의 바이오매스 환원비율(E. crus-galli)은X축을 따라 O. sativa의 15개의 공여식물 수탁으로부터 알렐로파시릭 잔류물로 처리될 때 오름차순으로 표시된다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

모든 식물 샘플의 엽록소 수준은 DAT 7 및 14에서 기록되었다. 헛간 잔디 샘플의 엽록소 감소는 쌀 뿌리 침출수에 노출되었을 때 1-14 %의 범위. 비 알수 성 및 알로병성 쌀 중 엽록소 감소 수준 중 변화가 있었다. 알로로파시크 잡초 우표 중 B8 및 S33은 엽록소 감소(10% 미만)가 가장 적은 것으로 나타났다. 쌀 우표에 있는 엽록소 수준은 비 알렐로병증과 알수성 우제 중 수준에 있는 변이와 0-30% 사이에서 이었습니다.

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Discussion

알수로병증을 악용하는 것은 잠재적으로1,7,13을관리하기 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 한다5,13,19. 알로로마이스 품종 또는 작물 종의 접근을 식별하는 것은 잡초 관리 전략에이 기술을 통합하는 첫 번째 단계입니다. 본 연구에서 나타난 바와 같이, 잡초 쌀과쌀(O. sativa)의 일부 수입은 반야드그라드(E.crus-galli)의더 큰 억제를 나타낸다. 이 연구에서 가장 잘 수행 된 액세서리는 eelopathy 유전학 및 행동의 메커니즘에 대한 추가 연구를위한 후보입니다.

계단 단계 방법은 쌀 알로로병증 잠재력을 결정하는 유용한 선별 기술임이 입증되었습니다. 방법은 임의의 기증자 또는 수용자 식물에 한정되지 않는다. 다양한 식물을 동시에 스크리볼 수 있으며, 정확한 결과를 위해 대상과 수령인을 쉽게 교환할 수 있습니다. 알수 성 화합물에 대한 감수성은 종1사이에 다릅니다. 이 방법은 수신기 식물의 감수성의 스크리닝을 제공할 수 있으며 동시에 공여자 식물의 알로로병성 전위를 결정할 수 있다.

필드 조건12를모방하는 실험에 더 많은 노력이 필요하다는 것이 제안되었다. 다수 요인은 환경 및 유전적 배경11,12와같은 유종증 활성에 기여한다. 온실 선별은 통제된 환경에서 필드 설정을 만들 수 있습니다. 토양은 한천과 같은 인공 배지와 는 반대로 바람직한 성장 배지이다. 이 실험에서 모래는 사용 가능한 영양소를 변경하지 않는 매체를 제공하고, 용액이 냄비에서 냄비로 깨끗하게 흐르도록 허용했으며, 결과에 영향을 줄 수 있는 제한된 미생물 활성을 허용했습니다. 또한, 온도는 원하는 종에 대한 이상적인 조건에서 설정할 수 있습니다. 계단 단계 방법은 식물 종의 알로병 활성을 식별하고 측정하는 정확한 방법을 제공합니다.

계단 단계 방법의 한 가지 단점은 두 식물 종에 의해 생성된 알레로케미컬의 성질과 양에 차이가 영양 스트레스로 나타나는 결과를 나타낼 수 있다는 것입니다. 영양소 첨가제의 사용은 적절한 조건을 보장하기 위해 필수적이다. 종은 다른 미네랄에 대한 반응이 다르며, 잡초 종은20제공 된 영양소에 작물보다 더 잘 반응 할 수 있습니다. 알렐로병증은 첨가된영양소(20)의존재에도 저해 효과가 있는 경우 확인된다. 더욱이, 상기 계단-단계 방법은 문제의 식물종들이뿌리분비(16)를통해 유종질적으로 활성화된 경우에만 유용하다. 일부 종은 활성 뿌리 알로로병성 생산을 가지고 있지 않기 때문에, 알렐로케미컬은 또한 지상 생활 또는 죽은 식물 부분 또는 건조 조직21,22,23에서가스 및 침출물의 형태로 분비 될 수 있기 때문이다. 이 방법을 성공적으로 알수 자극 억제를 입증하기 위해, 선별된 시편은 시스템이 토양 배지를 통해 침출된 화학물질을 대상으로 하기 때문에 뿌리 알룰로병 활성을 나타내야 한다.

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Disclosures

저자는 공개 할 것이 없다.

Acknowledgments

이 프로젝트에 대한 기금은 미시시피 농업 및 임업 실험 스테이션이 후원하는 특별 연구 이니셔티브 보조금에 의해 제공되었으며 미국 국립 식량 농업 연구소에서 지원하는 작업을 기반으로합니다. 가입 번호 230060에서 농업, 해치 프로젝트.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
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, 0.125 in id by 0.25 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 1.37 qt 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 1,000 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 L Soda Bottles - 6 Pack - For Science Experiment Use Amazon, Seattle WA UPC 192407667341 Top step tank discard lid

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

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