Стрига гермонтика
| Фиолетовая ведьма | |
|---|---|
| |
| стриги гермоничной Цветки | |
Научная классификация 
| |
| Королевство: | Растения |
| Клэйд : | Трахеофиты |
| Клэйд : | покрытосеменные растения |
| Клэйд : | Эвдикоты |
| Клэйд : | Астериды |
| Заказ: | Ламьялес |
| Семья: | Оробанховые |
| Род: | Плакать |
| Разновидность: | С. гермонтика
|
| Биномиальное имя | |
| Стрига гермонтика (Делиль) Бент.
| |
Striga hermontica , широко известная как фиолетовая ведьма. [ 1 ] или гигантская ведьма , является полупаразитическим растением. [ 1 ] принадлежит к семейству Оробанховые . Это разрушительно для основных сельскохозяйственных культур, таких как сорго ( Sorghum bicolor ) и рис ( Oryza sativa ). [ 2 ] В странах Африки к югу от Сахары , помимо сорго и риса, он также поражает кукурузу ( Zea mays ), просо жемчужное ( Pennisetum glaucum ) и сахарный тростник ( Saccharum officinarum ). [ 3 ]
Striga hermontica претерпела горизонтальный перенос генов от сорго к своему ядерному геному. Ген S. hermontica , ShContig9483 , больше всего похож на ген Sorghum bicolor , а также демонстрирует значительное, но меньшее сходство с геном Oryza sativa . Он не имеет сходства ни с одним известным геном эвдикота . [ 2 ]
Хозяин и симптомы
[ редактировать ]Пурпурная ведьма поражает различные травы и бобовые в странах Африки к югу от Сахары, включая рис, кукурузу, просо, сахарный тростник и вигну. Симптомы имитируют симптомы засухи или дефицита питательных веществ. Хлороз , увядание и задержка роста являются результатом способности ведьминого растения извлекать питательные вещества из своего хозяина. Довсходовые симптомы трудно диагностировать из-за их сходства с общим недостатком питательных веществ. После появления растения ущерб стал слишком серьезным, чтобы его можно было смягчить. [ 4 ]
Паразитарный цикл
[ редактировать ]Семена ведьмы зимуют в почве после того, как они разносятся ветром, водой, животными или человеческой техникой. [ 5 ] Если окружающая среда правильная и семя находится в пределах нескольких сантиметров от корня-хозяина, оно начнет прорастать. Прорастающее растение растет в направлении гормонов, называемых стриголактонами , выделяемых из корня хозяина. [ 6 ] [ 7 ] Растение растет по градиенту концентрации этих стриголактонов. В отсутствие стриголактона семена не прорастут. Растения, нокаутирующие стриголактон, использовались в попытке предотвратить инфекцию, предотвращая прорастание. [ 7 ] При контакте с корнем ведьма образует гаусторию, устанавливающую паразитические отношения с растением. Он остается под землей в течение нескольких недель, добывая питательные вещества. Стебель под землей круглый и белый. После этого этапа он выходит из земли, быстро цветет и дает семена. Цветы самоопыляются перед раскрытием. После появления всходов растение может осуществлять фотосинтез, чтобы увеличить свои метаболические потребности. [ 6 ]
Среда
[ редактировать ]Идеальная температура для прорастания ведьмы – 30–35 °C. При температуре ниже 20°С семена не прорастут. Семена могут пережить отрицательные температуры. [ 8 ] Однако долговечность семян остается спорной. Большинство говорят, что в идеальных условиях семена могут сохранять всхожесть до 14 лет, однако влажная почва сильно снижает жизнестойкость семян. Максимум за один год 74% жизнеспособных семян было потеряно из-за влажной почвы. [ 9 ]
Управление
[ редактировать ]
Биоконтроль
[ редактировать ]Ведьма-трава исторически является одним из самых сложных растений-паразитов, с которыми трудно бороться. Fusarium oxysporum может использоваться в качестве возможного средства биологической борьбы с ведьминой травой, и специфичность его хозяина делает его хорошим кандидатом. Считается, что этот гриб поражает раннюю сосудистую сеть растения Striga . [ 10 ] Применение аборигенных штаммов Fusarium oxysporum не привело к адекватному восстановлению урожая. Однако использование штаммов, отобранных по их способности производить избыточное количество определенных аминокислот, [ 11 ] [ 12 ] показал весьма эффективные результаты. Данные о 500 фермах, зараженных Striga, были получены в ходе испытаний на парных участках в течение двух вегетационных сезонов в 2014-2015 гг. с использованием гибридных семян и удобрений по сравнению с гибридными семенами, удобрениями и FoxyT14 (три штамма с повышенной вирулентностью для Fusarium ). Большинство (99,6%) фермеров имели такую же или большую урожайность на своих участках Foxy T14 по сравнению с урожайностью на их сопоставимых фермерских участках без Foxy T14. Средняя урожайность кукурузы в сезон дождей с марта по июнь увеличилась на 56,5% на участках Foxy T14 по сравнению с участками фермерской практики ( p < 0,0001, парный t -критерий). В ходе этого теста примерно треть фермеров удвоила урожайность. [ 13 ] Эта технологическая разработка называется The Toothpick Project. [ 14 ] основан на механизме, используемом для доставки штаммов грибков мелким фермерам с помощью зубочистки, где фермер может приготовить свежий инокулят на ферме, выращивая штаммы грибов на приготовленном рисе. Проект запускается в Кении, и группа ученых из одиннадцати других стран работает над выделением местных штаммов для дальнейшего развития.
Гербицидное грунтование
[ редактировать ]Еще одним потенциальным решением проблемы фиолетовой ведьмы для посевов проса и сорго является грунтовка гербицидами. Когда устойчивые к гербицидам семена были пропитаны гербицидными химикатами перед посадкой, произошло снижение заражения до 80%. [ 15 ] Использование богатых азотом удобрений снижает уровень заражения ведьмой. Хотя механизм этого не до конца понятен, считается, что избыток азота нарушает активность азоторедуктазы. Это имеет волновой эффект, приводящий к нарушению регуляции цикла света и темноты растения, что приводит к гибели стриги. [ 16 ]
В 2018 году было обнаружено, что белок, необходимый для прорастания ведьмы, постоянно связывается с молекулами детергента Triton X-100 , который, по-видимому, подавляет прорастание семян стриги, не позволяя природным стриголактонам связываться с их обычным субстратом. [ 17 ]
Совмещение культур
[ редактировать ]Совмещение с Desmodium spp. Как и в случае с двухтактным сельским хозяйством, было доказано, что он очень эффективен в подавлении Стриги . [ 18 ] Аллелохимические вещества, выделяемые корнями десмодиума, приводят к «суицидальному прорастанию» стриги , тем самым сокращая банк семян в почве. [ 19 ] Было также предложено использовать синтетические стриголактоны в сельском хозяйстве, чтобы вызвать самоубийственное прорастание семян Striga. [ 20 ]
Влияние
[ редактировать ]В конце 1990-х годов «21 миллион гектаров зерновых в Африке, по оценкам, был заражен S. hermontica , что привело к предполагаемым ежегодным потерям зерна в 4,1 миллиона тонн». [ 3 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Министерство сельского хозяйства США, NRCS (nd). « Стрига гермонтика » . База данных PLANTS (plants.usda.gov) . Гринсборо, Северная Каролина: Национальная группа по данным о растениях . Проверено 4 декабря 2015 г.
- ^ Jump up to: а б Ёсида, Сатоко; Маруяма, Шиничиро; Нодзаки, Хисаёси; Ширасу, Кен (28 мая 2010 г.). «Горизонтальный перенос генов паразитическим растением Stiga hermontica ». Наука . 328 (5982): 1128. doi : 10.1126/science.1187145 . ПМИД 20508124 . S2CID 39376164 .
- ^ Jump up to: а б Аббашер, А.А.; Хесс, Делавэр; Зауэрборн, Дж. (1998). «Грибные патогены для биологической борьбы с Striga hermontica на сорго и просо в Западной Африке». Африканский журнал растениеводства . 6 (2): 179–188. дои : 10.4314/acsj.v6i2.27814 .
- ^ Джонсон, Энни. Новый Южный Уэльс. Ведьма. 2005. http://www.wyong.nsw.gov.au/environment/Weeds_category_one_Witchweed.pdf .
- ^ Сэнд, Пол, Роберт Эпли и Рэнди Уэстбрукс. Исследования и контроль над колдовством в Соединенных Штатах. Шампейн, Иллинойс: Американское общество науки о сорняках , 1990.
- ^ Jump up to: а б Агриос, Джордж Н. Патология растений. 5-е изд. Лондон: Elsevier Academic Press, 2005.
- ^ Jump up to: а б Матусова, Радослава; Рани, Кумкум; Ферстаппен, Франсель, Вашингтон; Франссен, Морис ЧР; Бил, Майкл Х.; Бауместер, Харро Дж. (2005). «Стимуляторы прорастания стриголактона растительно-паразитических видов Striga и Orobanche spp. происходят из каротиноидного пути».
- ^ Лейн, Дж. А., Мур, ТМ и Чайлд, Д. В. 1996. Характеристика вирулентности и географического распространения Striga gesnerioides на вигне в Западной Африке. Болезни растений 80: 299-301.
- ^ Гбехуну, Г., А. Х. Питерс и Ж. А. Верклей. «Пересмотр долговечности семян стриги: результаты полевого исследования фиолетовой ведьмы (Striga Hermontica) в Бенине». Weed Science 51.6 (2003): 940-6. ПроКвест. Веб. 11 ноября 2014 г.
- ^ Аббашер, А.А.; Хесс, Делавэр; Зауэрборн, Дж. (1998). «Грибные патогены для биологической борьбы с Striga hermontica на сорго и просо в Западной Африке». Африканский журнал растениеводства 6 (2): 179–188.
- ^ Пилджерам, Элис Л.; Сэндс, Дэвид К. (12 августа 2010 г.), «Биогербициды», Industrial Applications , Springer Berlin Heidelberg, стр. 395–405, doi : 10.1007/978-3-642-11458-8_19 , ISBN 9783642114571
- ^ Сэндс, Дэвид С; Пилгерам, Алиса Л. (май 2009 г.). «Методы выбора гипервирулентных средств биоконтроля сорняков: зачем и как». Наука борьбы с вредителями . 65 (5): 581–587. дои : 10.1002/ps.1739 . ПМИД 19288472 .
- ^ Нзиоки, Генри С.; Ойоси, Флоренция; Моррис, Синди Э.; Кая, Эйлюль; Пилджерам, Элис Л.; Бейкер, Клэр С.; Сэндс, Дэвид К. (8 августа 2016 г.). «Биоконтроль Striga с помощью зубочистки: легко реализуемый и недорогой метод для мелких фермеров» . Границы в науке о растениях . 7 : 1121. doi : 10.3389/fpls.2016.01121 . ISSN 1664-462X . ПМК 4976096 . ПМИД 27551284 .
- ^ «Зубочисткапроект» . зубочисткапроект . Проверено 25 мая 2019 г.
- ^ Дембеле, Б., Дембеле, Д., и Вествуд, Дж. (nd). Обработка семян гербицидами для борьбы с пурпурной ведьмой (Striga hermontica) на сорго и просо. Технология сорняков, 629–635.
- ^ Игбинноса, И. и П.А. Талуарн. «Активность фермента ассимиляции азота у ведьмы (Striga) в присутствии и отсутствии хозяев». Weed Science 44.2 (1996): 224–32. ПроКвест. Веб. 11 ноября 2014 г.
- ^ Умар Шахул Хамид, Имран Хайдер, Мухаммад Джамиль, Бубакар А. Кунче, Сянронг Го, Ранда А. Зарбан, Донджин Ким, Салим Аль-Бабили и Стефан Т. Арольд. «Структурная основа специфического ингибирования высокочувствительного рецептора ShHTL7» Отчеты EMBO (2018) e45619. DOI 10.15252/embr.201745619 http://embor.embopress.org/content/early/2018/07/18/embr.201745619
- ^ Хан, З.Р., САО Мидега, Д.М. Амудави, А. Хасанали и Дж. А. Пикетт. 2008. Оценка на фермах «тяни-толкай» технологии борьбы со стеблевыми растениями и сорняками стрига на кукурузе в западной Кении. Исследование полевых культур 106:224–233
- ^ Хан, З., САО Мидега, А. Хупер и Дж. Пикетт. 2016. Push-Pull: Комплексная технология борьбы с вредителями, основанная на химической экологии. J Chem Ecol 42:689–697.
- ^ Званенбург, Бинне; Мвакабоко, Алинанусве С.; Каннан, Чиннасвами (ноябрь 2016 г.). «Суицидальное проращивание для борьбы с паразитическими сорняками». Наука борьбы с вредителями . 72 (11): 2016–2025. дои : 10.1002/ps.4222 . ISSN 1526-4998 . ПМИД 26733056 .