Weedy Rice Allelopathic Potansiyeli Erişim Tekrarlanabilir Merdiven adım Assay(Oryza sativa ssp.)

Biology

Your institution must subscribe to JoVE's Biology section to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

 

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.

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations | Reprints and Permissions

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).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

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.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. Stand İnşaatı

NOT: Ahşap ölçümleri kalınlık (cm) x genişlik (cm) x uzunluk (m) olarak listelenmiştir.

  1. Ahşap ları uygun ölçü ve miktarlara göre kesin: beş adet 10,16 cm x 5,08 cm x 0,91 m ahşap parçaları, üç adet 10,16 cm x 5,08 cm x 0,76 m ahşap parçaları, üç adet 10,16 cm x 5,61 m ahşap parçaları, beş adet 10,16 cm x 5,08 cm x 0,46 m ahşap adet , üç adet 10,16 cm x 5,08 cm x 0,3 m ahşap parçaları ve üç adet 10,16 cm x 5,08 cm x 0,15 m ahşap parçaları.
  2. En yüksek seviye için, kenardaki her iki uçta iki 0,91 m parça üzerinde bir 2,44 m'lik bir tahta standı ve 0,91 parçanın her birine dikey olarak iki vida delin. Destek için her uçtan bir tane daha 0,91 m'lik bir parça vidala ve 0,91 m'lik standLarın arkasına 2,44 m'lik bir tahta yerleştirin ve destek için yerine vida yerleştirin.
    NOT: Sekiz adet 3.175 cm x 15.24 cm x 2.44 m olan bu değer olduğu gibi tutulur ve her tezgah seviyesi için tezgah üstü olarak servis edilir.
  3. 0,76 m adet ile bir sonraki tezgah seviyesi için adım 1.2 tekrarlayın.
  4. 0,61 m'lik parça ile bir sonraki tezgah için 1.2 adımını 0,15 m'de altıncı tezgaha kadar tekrarlayın.
    NOT: 3-6 numaralı banklar için 2.44 m'lik destek tahtasına gerek yoktur. Son stand, her biri bir er, ortasında bir tane olmak üzere üç dikey destekli altı banka sahiptir.
  5. Çizgi banklar, alttaki dudak arka ya bakan üst banka dokunarak, düzeyleri arasında bir boşluk sağlayan azalan yükseklik sırasına göre sırayla.
  6. Zemin boyunca bankların alt kenarlarının her birine 0,91 cm'lik bir tahta yerleştirin ve bankları yerinde vidalayın.
  7. 0.61 m. yapının her iki tarafındaki en uzun üç bankta destek için 0,46 m'lik bir tahtayı yatay olarak vidala.
  8. Ön bakan uçları ve en uzun tezgahın ortasına üç köşe parantezi vidalayın.
  9. Tezgahın tabanından 2,54 cm x 5,08 cm x 20,32 cm ahşap parçayı parantez boyunca vidalayın.
    NOT: 0,91 m'ye 0,91 m'ye 2,44 m yapı yapın. Son temel ürün için Şekil 1'e bakın. Boyutlar deneysel ihtiyaçlarla değiştirilebilir. Açıklanan yapı 15.24 cm'lik tencerelere uyacak şekilde tasarlanmıştır. Banklar arasındaki yükseklikler, bu deneyde kullanılan kaplara ve bitki materyaline uyacak şekilde tasarlanmıştır.

Figure 1
Şekil 1: Ahşap taban standının ön görünümü. Ahşap bir taban bitki örnekleri için stand olarak hizmet vermektedir. Sistem için malzemeler monte edilecek ve deney için gerekli numune sayısına bağlı olarak eklenecektir. Bu çalışmada, iki stand 31 örnek için bir üs olarak görev yaptı. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

2. Sistem Montajı

  1. 1 L soda şişesi ve sprey boya siyah boya ile kapağı çıkarın.
    NOT: Soda şişeleri bir sütun için sistemin üst kısmında bir rezervuar olarak hizmet verecek. Boya ışık için bir blok sağlar, azalan veya yosun büyümesini engelleyen.
  2. Her soda şişesinin altında, 0,35 cm iç çapı (ID), 0,64 cm dış çapı (OD), 5,08 cm uzunluğunda plastik PVC tüp katıştırmak için yeterince büyük küçük bir delik aç.
  3. Herhangi bir sızıntıyı önlemek için yerleştirdikten sonra deliğin kenarına silikon su geçirmez dolgu bir tabaka smear. Tamamen kurusun.
  4. Tencereleri tutmak için kullanılan plastik tabakların her birinde 2.2 ve 2.3 adımlarını tekrarlayın.
    NOT: Bir sütun için dört tabak aranacaktır.
  5. Kapağı çıkarın ve siyah boya ile 2,27 L plastik kutular dışında boya sprey. Bu kutular her sütunun tabanında toplama tankları olarak hizmet verecek.
  6. Tenekenin üst arka tarafında küçük bir delik aç.
    NOT: 2.1-2.6 adımlarında listelenen sarf malzemeleri bir sütun yapar. Sütun sayısı, istenen deney için gereken örnek sayısına tabidir. Bir örnek için iki sütun gereklidir. Tüm boyutlar deneysel ihtiyaçlara bağlı olarak değiştirilebilir.
  7. Malzemeler hazırlandıktan ve kurutulduktan sonra, soda şişesini en yüksek tezgaha yerleştirin, böylece PVC tüp merdivenlere bakan jantın üzerinde asılı dır.
  8. Hemen bir sonraki tezgah üzerinde soda şişesi altında, tezgahın kenarına asılı tüp ile bir plastik çanak yerleştirin.
  9. Sonraki iki bank için adım 2.8'i tekrarlayın.
  10. Kutuyu alt banka yerleştirin ve deliğe arkaya bakacak şekilde.
  11. Teneke kutuyu, teneke kutunun arka sideki delikten tüpü ipleyerek üzerindeki çanakla bağlayın.
  12. Sızıntıları önlemek için tüpün geçtiği kutunun kenarına su geçirmez dolgu ucu yerleştirin.
  13. Alt teneke kutunun içine 21 W 1.000 L/saat dalgıç elektrikli pompa yerleştirin.
  14. 1,07 m uzunluğunda, 1,27 cm kimlik, 1,59 cm OD PVC tüpü elektrik pompasının nozuluna bağlayın.
  15. Tüpü banklar arasındaki boşluktan ve sistemin üst kısmındaki soda şişesinin arkasından geçirin.
  16. Pompayı dijital zamanlayıcıya takın ve zamanlayıcı ayarını gerektiği gibi ayarlayın.
    NOT: Zamanlayıcı tüm deneme boyunca her 3 saat boyunca 1 dk çalışacak şekilde ayarlandı. Seçilen zamanlama, toplama tankındaki maksimum sıvı miktarının döndürülmesine ve pompanın her taşkın ve dökülmeden kaçınılmasısırasında yaklaşık 10 dk akışa izin vermesine olanak sağladı.

3. Dikim

  1. 30 sin için % 70 etanol içinde durulama, 20 dakika boyunca% 5 çamaşır suyu ıslatma ve distile su ile 6x durulama tarafından gerekli tüm pirinç tohumları sterilize.
  2. 25 °C'de belirlenen bir büyüme odasında 5 mL distile su ile doldurulmuş filtre kağıdı ile kaplı Petri kaplarında sterilize edilmiş pirinç tohumlarını önceden belirleyin.
  3. Tohumlar çimlenmeden sonra, her tencerenin altını iki büyük kahve filtresi ile doğal cupped formunda tencerelerin içine yerleştirerek sıralayın.
  4. Her potu filtrenin üstüne (tencerenin yaklaşık %75'i) otoklavlı, yıkanmış ve özel olarak derecelenmiş kuvars kumu yla doldurun. Kumun üzerine su dökerek veya tencerelerin suyu emmesini ve nemli kalmasını sağlamak için biraz damıtılmış suyla doldurulmuş tencereleri dikim tepsilerine yerleştirerek damıtılmış su ile kumu nemlendirin. Altı pregerminated donör bitki fidesi kum, eşit aralıklı içine nakli.
  5. Fidelerin üzerini kumla kapatın.
  6. Fidanlar 3 hafta süreyle kurulsın.
    NOT: Kum çok çabuk kurur. Bu nedenle, tepsilere tencere yerleştirerek verimli bir sulama tekniğidir. Sürekli su dışarı değiştirme küf önlemeye yardımcı olacaktır.
  7. Petri kaplarında alıcı bitki fidelerini(E. crus-galli)3 hafta sonra, kabın dibini filtre kağıdı ile kaplayarak ve 5 mL distile su ile kaplayarak pregerminate. Yemekleri 25 °C'de 3-5 gün boyunca bir büyüme odasına yerleştirin.
  8. 3.1-3.2 adımlarında açıklandığı gibi tencereleri hazırlayın.
  9. Fideler çimlenmeden sonra, hazırlanan tencerelere üç fide yiyerek kumla kaplayın.
    NOT: Deney, tedaviden (DAT) veya alıcı bitki fidelerinin ortaya çıktığı ve nakledilip sisteme yerleştirildiği günden bir gün sonra başlar.

4. Örnek Yerleştirme

  1. Sütun 1, satır başına tek bir tencere dört tabak içinde donör bitkilerin bir katılım dört tencere yerleştirin. Sütun 1 sadece donör bitkilerden oluşur.
  2. Sütunun birinci ve üçüncü satırında sütun 2'nin tabaklarına donör bitkilerin aynı katılımından iki tencere yerleştirin.
  3. Sütundaki ikinci ve dördüncü satırdaki sütun 2'nin tabaklarına iki tencere alıcı bitki yerleştirin.
  4. Her çoğaltma için, alıcı bitkilerin yalnızca bir satır eklenmiştir emin olun. İlki sadece donör bitkilerden, ikincisi alternatif donör ve alıcılardan oluşan iki sütun, bir tedavi yöntemidir(Şekil 2).

Figure 2
Şekil 2: Yerleştirme haritası. Donörün (WR/R) ve alıcı tesislerinin (BYG) merdiven adım sisteminde ki ilgili konumlara yerleştirilmelerini gösteren diyagram. Merdiven adım sisteminin bitkilerin yerinde olduğu iki sütun bir tedaviden oluşmaktadır. Alıcı bitkilerin tek bir sütun bir çoğaltma için bir kontrol olarak görev yaptı (en sağda), her katılım için bir kontrol olarak donör bitkilerin tek bir sütun (merkez), ve tedavi sütunalternatif donör ve alıcı bitkiler (en solda) oluşuyordu. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

  1. Her bir tedavi veya donör bitki katılımı için 4.1-4.4 adımlarını tekrarlayın(Şekil 3).
    NOT: Her çoğaltma, bir çoğaltma için bir denetim olarak hizmet vermek için alıcı bitki örneklerinden oluşan bir sütun gerektirir. Tedaviler randomize komple blok tasarımı 3x çoğaltıldı.

Figure 3
Şekil 3: Son merdiven adım yapısı. Merdiven adım sistemi yerinde bitkiler ile monte edilmiştir. Sistem, çözeltinin üst şişeye ve her bir pota yerçekimi yle aşağıya doğru çevrim edebilmek için alt tabakada dört sıra bitki numunesi ve bir toplama tankı içeriyordu. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

5. Operasyon

  1. DAT 1'de, her sütunun altındaki toplama tankını, yaklaşık 1.500 mL,distile suda17 adet yarı mukavemetli Hoagland çözeltisi ile doldurun.
  2. Otomatik kapalı ayarda istediğiniz gibi çalışacak zamanlayıcıları ayarlayın.
  3. Kolektör tanklarını ışığa maruz kalma ve buharlaşmayı sınırlamak için siyah plastikle kaplayın.
  4. Sistemin sürekli akmasını sağlamak için tankları her 2 günde bir 500 mL Hoagland'ın çözümüyle doldurun.
  5. Sera sıcaklığını gün içinde 28 °C, gece ise 24 °C'de 16/8 h bölünmüş ve nem oranı %53'te koruyun.

6. Veri Toplama

  1. Her bitkinin yüksekliklerini DAT 1'deki merdiven adım sisteminde ve her hafta bir kez DAT 21'e kadar her bitkinin tabanına bir cetvel yerleştirerek ve en yüksek yaprak standını gözlemleyerek ölçün ve kaydedin.
  2. Klorofil içerik ölçeri kullanarak HER bitkinin KLOROFIL seviyelerini DAT 7 ve 14'te ölçün ve kaydedin.
  3. Deneyin son gününde (yani, DAT 21) her bir tencere için bir kağıt torba etiket.
  4. Temeldeki bitki örneklerini kesin ve ayrı torbalara yerleştirin.
  5. Tüm numuneleri 60 °C'de 48 saat16'yaayarlanmış bir fırın kurutucuya yerleştirin.
  6. Kurutulmuş numuneleri ve boş içeriği tek tek bir skalaya çıkarın ve ağırlığı gram cinsinden kaydedin.

7. Veri Analizi

  1. Bu denklemi kullanarak alıcı tesisinin yüzde inhibisyonuna dayalı olarak donör bitkilerin alleopatik potansiyelini hesaplayın:
    yükseklik azaltma (%) = [kontrol yüksekliği (cm) – tedavi yüksekliği (cm)] × 100
  2. Alıcı tesisin hedef tesisler üzerinde sahip olabileceği ters etki için bir kontrol olarak donör bitki yüksekliği azaltma hesaplayın.
  3. Çoğaltmalar ve çalışır rasgele etkileri18iken sabit etkisi olarak katılımları analiz .
  4. İstatistiksel bir yazılımda Fisher'ın 0,05 olasılık düzeyinde veya altında olan en az önemli farkını kullanarak ayrılan ortalama değerlerle verileri genel bir doğrusal model kullanarak analiz edin (örneğin, JMP 14).
  5. Veri yükleyerek ilke bileşen analizini kullanarak orijinal değişkenler arasındaki ilişkiyi görselleştirin.
    1. Araç çubuğundaki Analiz sekmesini seçin, Y'yi X'e uygunolarak seçin. Sütunların altında, yanıtı vurgulayın (yani yüzde yükseklik azaltma) ardından Y'yi tıklatın, Y için gözlenen faktörü belirten yanıt, (yani yüzde yükseklik azaltma). X faktörü için, Hightlight katılım ve X, faktörtıklayın , sonra Tamamseçin .
    2. Oneway Analysis çubuğundaki kırmızı aşağı oku seçin, Means/ANOVA'yıseçin. Yine Oneway Analysis çubuğundaki aşağı oku seçin ve karşılaştırmaaraçlarını vurgulayın sonra her çifti seçin, öğrencinin T.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Bu yöntemi kullanarak iki ön taramadokuz otlu pirinç katılımları (B2, S33, B83, S97, S94, B81, B8, B34, B14) ve beş ekili pirinç hatları (PI338046, Rex, Rondo, PI312777, CL163) yapıldı. Shrestha (2018)18tarafından gerçekleştirilen önceki alleopatik gösterimlerde performanslarına göre weedy pirinç katılımları ve pirinç hatları seçildi . Weedy pirinç tohumları Arkansas eyaletinin dört bir yanından toplandı. Seçilen pirinç hatları ABD'de yaygın olarak yetiştirilen hatları, bazı alleopatik aktivite (örneğin, Rondo PI312777) ifade etmek için bilinen ve bu çalışmada kontrol olarak kullanılan18. Ön veriler, ahır çimlerine(E. crus-galli)karşı allelopatik potansiyeli değerlendirmek için bir araç olarak merdiven adım yönteminin potansiyelini göstermektedir. Barnyardgrass bitkilerin yüksekliği önemli ölçüde pirinç kökleri yoluyla atılır allopatik kalıntılar tarafından azaltıldı. Otlu pirinç ve ahır otu arasındaki kaynaklar için rekabet ortadan kaldırıldı ve tüm bitkiler aynı koşullarda yetiştirildi. Sonuçlar, ahır çimlerine karşı allelopatik aktivitenin otlu pirinç ve pirinç çeşitleri arasında farklılık gösterdiğini göstermiştir.

DAT 14'te kaydedilen yükseklik ölçümleri, ahır otu yüksekliği azaltma yüzdesini hesaplamak için kullanılmıştır. Şekil 4'tede belirtildiği gibi, bir katılım, B81, öne bazı donör pirinç katılımlarında yükseklik azaltma% 30'a kadar oldu. Beş otlu pirinç katılımları Rondo daha daha önemli barnyardgrass yüksekliği azaltma görüntülenen, allelopatik pirinç standart. Weedy pirinç katılımları B8, S33, B14, B97% 25-30 oranında barnyardgrass yüksekliği azaltılmış. Weedy pirinç katılım B81 standart alleopatik pirinç, Rondo kadar yaklaşık 3x kadar% 74, en önemli barnyardgrass yüksekliği azalma sergiledi.

Figure 4
Şekil 4: Alıcı bitki yüksekliği azaltma verileri. Alıcı bitkilerin yükseklik azaltma yüzdeleri(E. crus-galli)X ekseni boyunca O. sativa 15 donör bitki katılımlarından allelopatik kalıntı ile tedavi edildiğinde artan sırada görüntülenir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Ot ve ekili pirinç katılımları Yükseklik azaltma da barnyardgrass herhangi bir alleopatik aktivite olup olmadığını belirlemek için kaydedildi. DAT 14'te toplanan verilerden, tedavi edilen kolondaki ahır otu allelokimyasalları nedeniyle otlu pirinç veya pirinçte önemli bir tespit edilebilir yükseklik azalması saptanamamiştir.

DAT 21'de toplanan verilerden elde edilen biyokütle azaltma yüzdesi, barnyardgrass biyokütle azaltma yüzde0-86 oranında bir aralık gösterdi. Ahır otu yüksekliğini en çok azaltan otlu pirinç katılımları arasında (S33, B97, B14, B8, B81), S33 ahır otu biyokütlesini yaklaşık %84 oranında azalttı Rondo ile karşılaştırıldığında %60(Şekil 5).

Figure 5
Şekil 5: Alıcı bitki biyokütle azaltma verileri. Alıcı bitkilerin biyokütle azaltma yüzdeleri(E. crus-galli)X ekseni boyunca O. sativa 15 donör bitki katılımlarından alleopatik kalıntı ile tedavi edildiğinde artan sırada görüntülenir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Tüm bitki örneklerinin klorofil düzeyleri DAT 7 ve 14'te kaydedildi. Barnyardgrass örneklerinde klorofil azalması pirinç kökü leachates maruz kaldığında% 1-14 arasında değişmektedir. Non-alleopatik ve alleopatik pirinç arasında klorofil azaltma düzeyleri arasında varyasyon vardı. Allelopatik otlu pirinç katılımları, B8 ve S33 en az klorofil azaltma (%10'dan az) gösterdi. Pirinç katılımlarında klorofil düzeyleri alleopatik olmayan ve alleopatik olmayan katılımlar arasındaki seviyelerdeki değişimle %0-30 arasında ydı.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

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 veya mahsul türlerinin katılımının belirlenmesi, bu teknolojiyi ot yönetimi stratejilerine dahil etme yolunda atılmış ilk adımdır. Bu çalışmada gösterildiği gibi, otlu pirinç ve pirinç bazı katılımları(O. sativa) barnyardgrass(E. crus-galli)daha fazla bastırma sergiler. Bu çalışmada en iyi performans gösteren katılımlar alleopati genetiği ve etki mekanizmaları üzerinde daha fazla araştırma için adaylardır.

Merdiven adım yöntemi pirinç alleopatik potansiyelini belirlemek için yararlı bir tarama tekniği olduğunu kanıtladı. Yöntemler herhangi bir donör veya alıcı bitki ile sınırlı değildir. Farklı bitkilerin çeşitli aynı anda taranır ve hedef ve alıcı kolayca doğru sonuçlar için değiştirilebilir. Alleopatik bileşiklere yatkınlık türler arasında değişir1. Bu yöntem alıcı bitkinin duyarlılık bir tarama sağlayabilir ve aynı zamanda donör bitkinin allelopatik potansiyelini belirlemek.

Alan koşullarını taklit eden deneylere daha fazla çaba harcanması gerektiği ileri sürüldü12. Faktörlerin çok sayıda allelopathic aktiviteye katkıda bulunur, çevre ve genetik arka plan gibi11,12. Sera taramaları kontrollü bir ortamda bir alan ayarı oluşturabilirsiniz. Toprak, agar gibi yapay medyanın aksine tercih edilen büyüme ortamıdır. Bu deneydeki kum, mevcut besinleri değiştirmeyen, çözeltinin pottan potaya temiz bir şekilde akmasını sağlayan ve sonuçları etkileyebilecek sınırlı mikrobiyal aktivite sağlayan bir ortam sağladı. Ayrıca, sıcaklık istenilen türler için ideal koşullarda ayarlanabilir. Merdiven adım yöntemi, bir bitki türünün alleopatik aktivitesini tanımlamanın ve ölçmenin kesin bir yolunu sağlar.

Merdiven adım yönteminin bir dezavantajı, iki bitki türünün ürettiği allelokimyasalların doğası ve miktarları arasındaki farklılıkların besin stresi olarak ortaya çıkan sonuçlar sunabileceğidir. Besin katkı maddelerinin kullanımı yeterli koşulları sağlamak için esastır. Türler farklı minerallere verdikleri tepkilerde farklılık gösterirler ve weed türleri20'desağlanan besinlere bir üründen daha iyi yanıt verebilir. Allelopati ek besinlerin varlığında bile inhibitör etkileri varsa doğrulanır20. Ayrıca, merdiven adım yöntemi sadece söz konusu bitki türleri allelopathically kök salgısı16ile aktif ise yararlıdır. Allelochemicals da yerüstü yaşayan veya ölü bitki parçaları veya kurutulmuş dokular21,22,23gaz ve leachates şeklinde salgılanabilir çünkü bazı türler, aktif kök alleopatik üretim yok. Bu yöntemin allelopatik inhibisyonu başarılı bir şekilde gösterebilmek için, taranmış numunenin kök alleopatik aktivitesi göstermesi gerekir, çünkü sistem toprak ortamından geçen kimyasalları hedefler.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Yazarların açıklayacak bir şeyi yok.

Acknowledgments

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

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

  1. Weston, L. A. History and Current Trends in the Use of Allelopathy for Weed Management. HortTechnology. 15, (3), 529-534 (2005).
  2. Pratley, J. E. Allelopathy in annual grasses. Plant Protection Quarterly. 11, 213-214 (1996).
  3. 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).
  4. Stevenson, G. R. Pesticide Use and World Food Production: Risks and Benefits. Environmental Fate and Effects of Pesticides. American Chemical Society. Chapter 15 261-270 (2003).
  5. 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).
  6. Jabran, K., Mahajan, G., Sardana, V., Chauhan, B. S. Allelopathy for weed control in agricultural systems. Crop Protection. 72, 57-65 (2015).
  7. 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).
  8. 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).
  9. 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).
  10. 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).
  11. 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).
  12. 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).
  13. 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).
  14. Jensen, L. B., et al. Locating Genes Controlling Allelopathic Effects against Barnyardgrass in Upland Rice. Agronomy Journal. 93, (1), 21-26 (2001).
  15. 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).
  16. 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).
  17. 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).
  18. Shrestha, S. Evaluation of Herbicide Tolerance and Interference Potential among Weedy rice germplasm. (2018).
  19. Kim, K. U., Shin, D. H. Rice allelopathy research in Korea. Allelopathy in Rice. IRRI. Olofsdotter, Chapter 4 (1998).
  20. Quasem, J. R., Hill, T. A. On difficulties with allelopathy. Weed Research. 29, 345-347 (1989).
  21. 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).
  22. 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).
  23. 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).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

    Usage Statistics