A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
Allelopathy הראו הבטחה כאסטרטגיה משלימה שליטה בקרת עשבים במערכות חיתוך. כדי לקבוע את הפוטנציאל האללופתיה של הדגימה הרצויה של הצמח, שיטת ההקרנה בשלב המדרגה מסופקת.
תחרות העשב תורמת באופן משמעותי להניב הפסדים במערכות חיתוך ברחבי העולם. האבולוציה של ההתנגדות במינים רבים עשב ליישם ברציפות קוטלי עשבים הציג את הצורך בשיטות ניהול נוספות. אלנופתיה היא תהליך פיזיולוגי שחלק ממינים הצמחיים מחזיקים בצמח המספק יתרון על פני שכנותיה. זנים אללופתיה היבול יהיה מצויד ביכולת לדכא את הצמיחה של המתחרים שמסביב, ובכך להפחית את אובדן התשואה פוטנציאלי עקב הפרעות עשב. מאמר זה מתמקד בבנייה ובתפעול של שיטת שלב המדרגה המשמשת להקרנת הפוטנציאל האללופתיה של מינים של תורמים (Oryza סאטיבה) נגד מינים של עשב (קוקפואולוקוא-גאלי) בסביבה של חממה. המבנה המתואר במאמר זה משמש כעמדה של דגימות הצמח ומשלבת מערכת השקיה מתוזמן להצטברות והפצה של allelochemicals. Allelochemicals המיוצרים על ידי שורשי הצמח מותר לזרום כלפי מטה דרך סדרה של ארבעה סירים בנפרד לתוך מיכל אוסף ממוחזר חזרה למפעל העליון באמצעות משאבות חשמל. שיטה זו של ההקרנה מספק שדרה עבור allelochemicals ממפעל התורמים להגיע צמחים מקלט ללא תחרות משאבים כלשהי, ובכך לאפשר מדידה כמותית של הפוטנציאל האללופתיה של המפעל הנבחר התורם. הפוטנציאל האללופתיה הוא מדיד באמצעות הפחתת גובה של צמחי המקלט. נתוני הסינון הראשוניים לאפקטיביות של שיטה זו הפגינו צמצום גובה במיני מקלט, בארמיטרים (E. crus-גאלי), ולכן הנוכחות של שאריות אללופתיה ממפעל התורמים, אורז חשישי (oryza סאטיבה).
אללופתיה היא תופעה טבעית ומורכבת, שהייתה מוקד מדעני צמחים רבים בעשורים האחרונים. המנגנונים הנוגעים לאלופתיה לשימוש ביבולים הינם נושא של מחקר רב מאז שנות השלושים, כאשר מוליש הבחין כי לצמח יש השפעה ישירה או עקיפה על מפעל שכן באמצעות ייצור והפרשת תרכובות כימיות לסביבה1. Allelopathy היא הייצור של מטבוליטים משני כי יש השפעות מעכבות על הצמיחה והנביטה של כמה מינים צמח. תרכובות כימיות שפורסמו לעזור לספק את צמחי התורם עם יתרון תחרותי על ידי הוספת פיטורעלים לסביבה סביבם2. גורמים רבים תורמים לפעילות האללופתיה. זה סלקטיבי ביעילותו ומשתנה בין זנים, תנאים סביבתיים, שלב צמיחה, מתח, סביבה, זמינות מזינים3.
בשנים האחרונות הודגש אלנופתיה במחקר כתוסף אפשרי למשבר בקרת העשב המתמיד והצומח. עם האוכלוסייה הגלובלית הגוברת, הביקוש למזון בר קיימא וייצור סיבים גדל4. בקרת גראס הוא אחד האיומים הגדולים ביותר לייצור בפני אגרונומים5,6. שיטות מסורתיות לבקרת עשבים מתמקדות בשיטות מכניות, כימיות ותרבותיות. השימוש המתמשך של קוטלי עשבים, בעוד יעיל, שימושי, ויעיל, קידם את האבולוציה של אוכלוסיות העשב עמידים בקצב מהר מדאיג7. הנדסה גנטית ושיטות רבייה שימשו ביעילות כדי להעניק יבולים היתרונות תחרותי מעל עשבים שוטים על ידי עיצוב אותם כדי לעמוד בפני יישומים כימיים כי השכנים שלהם לא יכול לשרוד7,8. למרות יעיל, טכנולוגיות אלה אינן תמיד קיימא ולפעמים להציב חששות החוצה9. בשיטות ניהול חשיש משלימה צריך להיות הציג אם המטרה של ייצור מזון הגדלת היא להיות נפגשו10. Allelopathy מראה הבטחה מצוינת ככלי הגנה חדשה עבור יבולים כדי לשפר את איכותם ולהאריך את המתחרים שלהם1,7.
Allelochemicals הם לעתים קרובות מוצרים משניים, ובגלל הייצור שלהם הוא מושפע מאוד על ידי גורמים סביבתיים, תרכובות ספציפיות הקשורות לדיכוי הצמח יכול להיות קשה לזהות3. גורמי ייצור כוללים גנטיקה ופעולה משותפת של מטבוליטים משניים שעשויים לפעול בסינגיסטי11,12. היא מאתגרת להפריד בין פעילות אללופתיה מהתחרות שקיימת באופן טבעי בתחום האינטראקציות של העשבים, ובגלל זה, כאשר ההקרנה עבור אלנופתיה חייבת להיות קבוצה סטנדרטית של תוצאות המצריכות את האפשרות לתקן את הקיום כחוקי וניתן לשחזור. להלן מערכת קריטריונים המצריכה ממצאים של אלנופתיה כפי שמתואר על ידי הלוופדוטר ואח '.12 1) מפעל אחד חייב להפגין דיכוי של צמח אחר בתבנית; 2) הכימיקלים המשוחררים לסביבה בסכומים ביו-אקטיביים חייבים להיות מיוצרים על ידי מפעל התורמים; 3) הכימיקלים המיוצרים חייבים להיות הניתנים להעברה למפעל המקלט; 4) מנגנון ספיגה כלשהו חייב להיות נוכח במפעל המקלט; 6) התבנית של העיכוב שנצפתה אינה חייבת להיות הסבר בלעדי אחר (למשל, תחרות על משאבים)12.
במאמץ להתגבר על המכשול בין חוסר הידע של המנגנונים התומכים באללופתיה ופיתוח מגוון, מאפיינים פנוטיתיים הקשורים לזנים אללופתיה יכולים להיות מזוהים ונבחרים לצורך מחקר ושימוש נוסף. צמחים מסוימים הידועים שיש להם איכויות אללופתיה הם שיפון, דורה, אורז, חמנית, לפתית, ו חיטה13. במהלך תצפיות מוקדמות של אלנופתיה בגידולים, בשל גבולות מכובדים של צמיחת עשב בניסויים בשטח, הוצע כי כימיקלים היו מעורבים ולא תחרות עבור משאבים14. עם זאת, רוב המחקרים היו ניסויים בשטח שגרמו לכך שאי אפשר היה לחסל את התחרות כגורם14. מאמצי חיסול התחרות העניקו דרך לניסויים במעבדה ובחממה בניסיונות להוכיח ולכמת פעילות אללופתיה באורז וביבולים אחרים. שדה ושיטות החממה כדי להקרין צמחים עבור אלנופתיה להפגין כי נטיות אללופתיה קיימים בשני התנאים גדל11,15. חלק מהמבקרים מאמינים כי הקרנות מעבדה יכולות להחזיק רק ערך מוגבל עקב חוסר תנאים טבעיים, אשר עשויים להשפיע על התוצאות15.
השיטה המוצעת להקרנה אללופתיה הפוטנציאל בצמחים מספק משאבים ומרחב נאותה ומבטלת את תחרות המשאבים עם השימוש במבנה צעד מדרגות11,17. השיטה הותאמה והשתנתה מניסויים קודמים בחקר אלפתיה בטורפגראס ושעורה17,18. מחקרים אלה מצאו כי מערכת דומה היתה מסוגלת לייצר תוצאות מדויקות על הפוטנציאל האללופתיה של מפעל היעד תוך הסרת כל הספקות כי התצפיות ניתן לייחס תחרות טבעית. השיטה שלב המדרגה יוצר מערכת הדם שבה פתרון תזונתי ממאגר יכול לעבור דרך כל צמח למגש דגירה דרך כמה צעדים. משאבה חשמלית מכן ממחזר את הפתרון יחד עם כל allelochemicals המיוצרים18. שיטה כגון זו יעילה בזמן, ברווח ובמשאבים. כמו כן, הוא מספק תנאי שדה דומים לצמחים ומבטל כל תחרות משאבים. השיטות והכלים המשמשים להקרנה מניפולציות בקלות כדי להתאים למטרות המחקר הרצויות, התנאים והמינים הספציפיים. מטרת מחקר זה היא לאשר את האלופתיה אורז הדגנים באמצעות מדידות לדיכוי גובה על בארמיטר עם שימוש בשיטת המדרגה.
1. עמידה בבנייה
הערה: מדידות העץ מפורטות בעובי x (m) רוחב x אינץ ' (ז).
איור 1: מבט מלפנים על מעמד עץ הבסיס. בסיס עץ משמש כדוכן לדגימות הצמחים. ניתן להרכיב חומרים למערכת ולהוסיף אותם בהתאם למספר הדגימות הדרושות לניסוי. במחקר זה, שני דוכנים שימשו בסיס עבור 31 דגימות. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
2. הרכבת המערכת
3. נטיעת
4. הצבת דגימה
איור 2: מפת השמה. דיאגרמה המתארת מיקומים של התורם (WR/R) ומתקני המקלט (BYG) במיקומים בהתאמה במערכת מדרגות המדרגה. שתי עמודות של מערכת שלב המדרגה עם צמחים במקום מהווים טיפול אחד. עמודה אחת של צמחי מקלט שימשה כפקד עבור שכפול אחד (מימין), עמודה בודדת של צמחי תורם כפקד עבור כל הצטרפות (מרכז), ועמודת הטיפול היתה מורכבת משני התורמים וממפעלי המקלט (שמאל רחוק). אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
איור 3: בניית המדרגה הסופית. מערכת השלבים התאספו עם הצמחים במקומם. המערכת הכילה ארבע שורות של דגימות צמחים ומיכל אוסף בתחתית הפתרון כדי לחזור לבקבוק העליון וכלפי מטה על ידי כוח הכבידה דרך כל סיר בהתאמה. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
5. מבצע
6. איסוף נתונים
7. ניתוח נתונים
שתי הקרנות ראשוניות המשתמשות בשיטה זו נערכו על תשע התסדרות אורז (B2, S33, B83, S97, S94, B81, B8, B34, B14) וחמישה קווי אורז מעובדים (PI338046, רקס, רונדו, PI312777, CL163). שורות אורז וקווי אורז נבחרו על בסיס הביצועים שלהם בהקרנות אללופתיה קודמות שנערכו על ידי Shrestha (2018)18. זרעי האורז והעשב נאספו. מרחבי המדינה...
ניצול אלנופתיה עשוי לשמש כשליטה ביולוגית לעשבים שקשה לנהל באופן מסוכן1,7,13. אללופתיה הראתה פוטנציאל גדול כפתרון אפשרי למשבר העשב באורז ומשמשת כחלופה או תוספת לכימיקלים ולנוהלי בקרת גראס5,13,1...
. למחברים אין מה לגלות
המימון לפרויקט זה סופק על ידי מענק יוזמת מחקר מיוחד בחסות תחנת הניסוי חקלאי מיסיסיפי החקלאות והוא מבוסס על העבודה הנתמכת על ידי המכון הלאומי של מזון וחקלאות, ארה ב. משרד ה חקלאות, פרויקט הצוהר. תחת מספר ההצטרפות 230060
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 |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved