stringtranslate.com

Стрига

Стрига , широко известная как ведьма , [1] представляет собой род паразитических растений , которые в природе встречаются в некоторых частях Африки, Азии и Австралии. В настоящее время он отнесен к семейству Orobanchaceae , [2] хотя более старые классификации относят его к Scrophulariaceae . [3] Некоторые виды являются серьезными патогенами зерновых культур, при этом наибольшие последствия наблюдаются в сельском хозяйстве саванн в Африке. Он также вызывает значительные потери урожая в других регионах, включая другие тропические и субтропические культуры в его естественном ареале и в Америке. Родовое название происходит от латинского strīga, «ведьма». [4]

Ведьмины характеризуются ярко-зелеными стеблями и листьями, а также маленькими яркими и привлекательными цветками. [5] Они являются облигатными гемипаразитами корней и требуют живого хозяина для прорастания и начального развития, хотя затем они могут выжить самостоятельно. [6]

Число видов неизвестно, но по некоторым данным может превышать 40. [6] [7]

Хозяева и симптомы

Хотя большинство видов Striga не являются патогенами, влияющими на сельское хозяйство, некоторые виды оказывают разрушительное воздействие на сельскохозяйственные культуры, особенно те, которые выращивают фермеры, ведущие натуральное хозяйство . [8] Чаще всего поражаются кукуруза , сорго , рис и сахарный тростник . [5] [9] Наибольший ущерб наносят три вида: Striga asiatica , S. gesnerioides и S. hermontica .

Ведьма-сорняк паразитирует на кукурузе, просо, сорго, сахарном тростнике, рисе, бобовых и ряде сорных трав. [10] Он способен значительно снизить урожайность, а в некоторых случаях уничтожить весь урожай. [5]

Симптомы растения-хозяина, такие как задержка роста , увядание и хлороз , аналогичны симптомам, наблюдаемым при серьезном повреждении засухой, дефиците питательных веществ и сосудистых заболеваниях. [5] [10] [11]

Жизненный цикл

Корни растений с соединенным растением Стрига

Каждое растение способно дать от 90 000 [12] до 500 000 семян, которые могут оставаться жизнеспособными в почве более 10 лет. [13] Большинство произведенных семян нежизнеспособны. [12] Однолетнее растение, ведьма зимует в стадии семян. [5] Его семена прорастают в присутствии экссудата корня хозяина и развивают гаустории , которые проникают в клетки корня хозяина. [5] Экссудат корня хозяина содержит стриголактоны , сигнальные молекулы, которые способствуют прорастанию семян Striga . [14] В месте прикрепления корней паразита к корням хозяина образуется колоколообразная опухоль. [10] Возбудитель развивается под землей, где он может провести следующие четыре-семь недель перед появлением, когда он быстро цветет и дает семена. [10] Семена ведьмы легко распространяются ветром и водой, а также в почве через животных-переносчиков. [10] Однако главным средством расселения является человеческая деятельность с помощью машин, инструментов и одежды. [10] [13]

Развитие Хаустории

Как только прорастание стимулируется, семя Striga выпускает первоначальный корень, чтобы исследовать почву в поисках корня-хозяина. Первоначальный корень выделяет окислительный фермент, который переваривает поверхность корня-хозяина, выделяя хиноны . [15] Если хинонный продукт находится в соответствующих концентрациях, из исходного корня разовьется гаустория . Гаустория растет по направлению к корню хозяина, пока не вступит в контакт с поверхностью корня, устанавливая паразитический контакт в относительно короткие сроки. В течение 12 часов после первоначального роста гаустория распознает корень хозяина и начинает быстрое деление и удлинение клеток. [16] Гаустория имеет форму клина и использует механическую силу и химическое пищеварение, чтобы проникнуть в корень хозяина, оттесняя клетки-хозяева с пути. [16] [17] В течение 48–72 часов гаустория проникла в кору корня хозяина . [16] Пальцеобразные структуры на гаустории, называемые оскулами (от латинского osculum , «маленький рот»), проникают в ксилему хозяина через ямки в мембране. [17] Затем оскула набухает, чтобы закрепить свое положение внутри мембраны ксилемы. Вместе с оскулой развиваются ситовидные трубки стриги . Вскоре после проникновения в ксилему хозяина ситовидные трубки Striga развиваются и приближаются к флоэме хозяина в пределах восьми клеток. [18] [19] Этот восьмиклеточный слой обеспечивает неспецифический транспорт питательных веществ от хозяина к проростку Striga . [18] [19] В течение 24 часов после постукивания по ксилеме и флоэме хозяина из семени появляются семядоли Striga . [16]

Среда

Температура от 30 до 35 ° C (от 86 до 95 ° F) во влажной среде идеальна для прорастания. [10] Ведьма не развивается при температуре ниже 20 °C (68 °F). Сельскохозяйственные почвы с легкой текстурой и низким содержанием азота, как правило, благоприятствуют развитию. [20] Тем не менее, ведьма продемонстрировала широкую толерантность к типам почв, если температура почвы благоприятно высока. [5] Было показано, что семена выживают в мерзлой почве при температуре до -15 °C (5 °F), что свидетельствует об их способности служить зимующими структурами. [5]

Температура почвы, температура воздуха, фотопериод , тип почвы, а также уровень питательных веществ и влажности почвы не сильно сдерживают развитие ведьмы. [5] Эти результаты, хотя и ограничены Каролинами в Соединенных Штатах, похоже, предполагают, что патоген может успешно заразить огромные посевы кукурузы на Среднем Западе Америки. [5]

Управление

Борьба с ведьмой затруднена, поскольку большая часть ее жизненного цикла проходит под землей. Если его не обнаружить до появления всходов, то уже поздно сокращать потери урожая. [10] Чтобы предотвратить распространение ведьмы, необходимо сажать незагрязненные семена и очищать почву и растительный мусор от машин, обуви, одежды и инструментов перед выходом на поля. [10] [20] Если популяция невелика, можно провести ручную прополку перед выращиванием семян.

Стрига в Соединенных Штатах контролировалась с помощью нескольких стратегий управления, включая введение карантина в пораженных районах, контроль за перемещением сельскохозяйственного оборудования между зараженными и незараженными районами, применение гербицидов и принудительное «суицидальное прорастание». В последнем случае на полях, еще не засеянных сельскохозяйственными культурами, семена, присутствующие в почве, стимулируются к прорастанию путем введения газообразного этилена , который имитирует естественную физиологическую реакцию, связанную с распознаванием хозяина. Поскольку корней-хозяев нет, сеянцы погибают. К сожалению, каждое взрослое растение стриги может дать десятки тысяч крошечных семян, которые могут оставаться в почве в состоянии покоя в течение многих лет. [21] Таким образом, такие обработки не удаляют все семена из почвы. Более того, этот метод дорог и обычно недоступен для фермеров развивающихся стран Африки и Азии.

Другой метод, называемый выращиванием ловушек, включает в себя посадку видов на зараженном поле, которые вызывают прорастание семян Striga , но не способствуют прикреплению паразита. Этот метод использовался на плантациях сорго, высаживая Celosia argentea между рядами сорго. [22] Хлопок, подсолнечник и льняное семя также являются эффективными ловушками. [10] Посадка десмодиума серебристолистного ( Desmodium uncinatum ), как это делается при двухтактном совмещении культур , подавляет прорастание семян Striga и эффективно работает при совмещении кукурузы. [23] [24]

Повышение уровня азота в почве, выращивание сортов, устойчивых к Striga , выращивание в ловушках и посадка восприимчивых культур, собранных до того, как будут произведены семена ведьмы, являются проверенной тактикой. [20] Покрытие семян кукурузы грибами или гербицидами также представляется многообещающим подходом. Примером может служить TAN222, сорт кукурузы, устойчивый к Striga , который покрыт системным гербицидом имазапиром , к которому он устойчив. Любые семена ведьмы, прорастающие, когда кукуруза находится на стадии рассады, отравляются, когда их гаустории внедряются в корни рассады. [25] [26]

Некоторые сорта сорго имеют высокий уровень устойчивости в местных условиях, в том числе Н-13, Фрамида и Серена. [27] [28] Сорта проса «Бурума», «Шибе», «Окоа» и «Серере 17» считаются устойчивыми в Танзании. [28] Некоторые сорта кукурузы демонстрируют частичную устойчивость к ведьминому сорняку, в том числе «Катумани» в Кении. [28] У ряда сортов риса, включая некоторые сорта NERICA (Новый рис для Африки), были выявлены эффективные механизмы устойчивости до и после прикрепления. [29] [30] [26] Устойчивая к гербицидам, пропитанная гербицидами кукуруза StrigAway™ сокращает банк семян на 30% за два сезона. [26]

Важность

По оценкам, стоимость урожая кукурузы, сорго и сахарного тростника, пораженного ведьмой в Соединенных Штатах, превышает 20 миллиардов долларов. [5] Кроме того, ведьма способна уничтожить весь урожай. [10] Фактически, оно настолько плодовито, что в 1957 году Конгресс выделил деньги на попытку искоренить ведьму-траву. Из-за Стриги Служба инспекции здоровья животных и растений ( APHIS ) Министерства сельского хозяйства США создала исследовательскую станцию ​​и методы борьбы. [13] Благодаря картированию заражений, карантину и мерам по контролю, таким как уничтожение зараженных семян, площади, зараженные гамамелисом, сократились на 99% с момента его обнаружения в Соединенных Штатах. [13] APHIS даже предлагает денежное вознаграждение тем, кто выявляет сорняки и сообщает о них, а также призывает землевладельцев проверять свои посевные площади. [13]

Паразитируя на важных экономических растениях, ведьма-трава является одним из самых разрушительных патогенов в Африке. [11] Фактически, ведьма поражает 40% пахотных саванн Африки, в результате чего ежегодно теряется до 13 миллиардов долларов. [28] Стрига затрагивает 40 миллионов гектаров (98 842 153 акра) посевов только в странах Африки к югу от Сахары. [26] Заражение ведьминой травой в некоторых частях Африки настолько серьезно, что некоторым фермерам приходится переезжать каждые несколько лет. [31] Большинство сельскохозяйственных культур в Африке выращивают фермеры, ведущие натуральное хозяйство, которые не могут позволить себе дорогостоящие меры борьбы с ведьмой и поэтому сильно страдают от этого патогена. [31]

Разновидность

Распространенные паразиты сельскохозяйственных культур

Стрига азиатская
Стрига двугубная

Список видов

Следующие растения указаны как «Принятые» в Списке растений . [32]

Галерея

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Министерство сельского хозяйства США, NRCS (nd). «Стрига». База данных PLANTS (plants.usda.gov) . Гринсборо, Северная Каролина: Национальная группа по данным о растениях . Проверено 4 декабря 2015 г.
  2. ^ Янг, Нельсон Д.; Штайнер, Ким Э.; де Памфилис, Клод В. (осень 1999 г.). «Эволюция паразитизма у Scrophulariaceae/Orobanchaceae: последовательности пластидных генов опровергают серию эволюционных переходов» (PDF) . Анналы ботанического сада Миссури . 86 (4): 876–93. дои : 10.2307/2666173. JSTOR  2666173.
  3. ^ Например, Интегрированная система таксономической информации по состоянию на 16 сентября 2007 г.
  4. ^ «Латинское определение: striga, strigae (ID: 35801) - Латинский словарь и грамматические ресурсы» . Латдикт.
  5. ^ abcdefghijk Сэнд, Пол, Роберт Эпли и Рэнди Уэстбрукс. Исследования и контроль над ведьминой травой в Соединенных Штатах . Шампейн, Иллинойс: Американское общество науки о сорняках , 1990. [ нужна страница ]
  6. ^ ab «Ведьмины - красивые, но смертоносные», The Horticulturalist , Vol. 21-4 октября 2012 г. [ нужна страница ]
  7. ^ Мохамед, Камаль И.; Массельман, Литтон Джон; Ричес, Чарльз Р. (зима 2001 г.). «Род Striga (Scrophulariaceae) в Африке». Анналы ботанического сада Миссури . 88 (1): 60–103. дои : 10.2307/2666132. JSTOR  2666132.
  8. ^ Никрент, DL; Массельман, ЖЖ (2004). «Знакомство с паразитическими цветковыми растениями». Инструктор по здоровью растений . doi : 10.1094/PHI-I-2004-0330-01.
  9. ^ Роденбург, Йонне; Ричес, Чарльз Р.; Кайеке, Джума М. (2010). «Решение текущих и будущих проблем, связанных с паразитическими сорняками на рисе». Защита урожая . 29 (3): 210–221. дои : 10.1016/j.cropro.2009.10.015.
  10. ^ abcdefghijk Джонсон, Энни. Новый Южный Уэльс. Ведьма-трава. 2005. http://www.wyong.nsw.gov.au/environment/Weeds_category_one_Witchweed.pdf. Архивировано 31 августа 2007 г. в Wayback Machine.
  11. ^ аб Агриос, Джордж Н. Патология растений. 5-е изд. Лондон: Elsevier Academic Press, 2005. [ нужна страница ]
  12. ^ аб Фаиз Ф. Бебави; Роберт Э. Эпли; Ребекка С. Норрис (март 1984 г.). «Влияние размера и веса семян на прорастание, появление и паразитирование семян ведьмы (S triga asiatica )». Наука о сорняках . 32 (2): 202–205. дои : 10.1017/S0043174500058811. JSTOR  4043831. S2CID  89078686.
  13. ^ abcde США. Ведьма: паразитический вредитель. Округ Колумбия: Министерство сельского хозяйства США, 2011 г. https://www.aphis.usda.gov/publications/plant_health/2011/witchweed_parasitic_pest.pdf [ необходима страница ]
  14. ^ 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». Физиология растений . 139 (2): 920–34. дои : 10.1104/стр.105.061382. ПМК 1256006 . ПМИД  16183851. 
  15. ^ Чанг, М (1986). «Гаустория и химия распознавания хозяина у паразитических покрытосеменных». Журнал химической экологии . 12 (2): 561–579. дои : 10.1007/bf01020572. PMID  24306796. S2CID  30452898.
  16. ^ abcd Худ, Мэн (1997). «Первичное гаусториальное развитие и Striga asiatica у видов-хозяев и нехозяев». Фитопатология . 88 (1): 70–75. дои :10.1094/PHYTO.1998.88.1.70. ПМИД  18945002.
  17. ^ Аб Дорр, Инге (1996). «Как Стрига паразитирует на своем хозяине: исследование TEM и SEM». Анналы ботаники . 79 (5): 463–472. дои : 10.1006/anbo.1996.0385.
  18. ^ ab Элементы сита: сравнительная структура, индукция и развитие . Шпрингер-Верлаг Берлине Гейдельберг. 1990. стр. 239–256.
  19. ^ Аб Дорр, Инге (1995). «Непрерывность элемента симпластического сита между Оробанче и его хозяином». Ботаника Акта . 108 : 47–55. doi :10.1111/j.1438-8677.1995.tb00830.x.
  20. ^ abc Департамент продовольствия и сельского хозяйства Калифорнии. Ведьма. http://www.cdfa.ca.gov/phpps/ipc/weedinfo/striga.htm
  21. ^ ван Мурик, Томас А. (2007).Количественная оценка и моделирование динамики процесса банка семян Striga hermontica (кандидатская диссертация). Вагенингенский университет. ISBN 978-90-8504-692-9.[ нужна страница ]
  22. ^ Олупот, младший; Осиру, DSO; Ориокот, Дж; Гебрекидан, Б (2003). «Эффективность Celosia argentia ( Striga 'преследователь») для борьбы со Striga на сорго в Уганде». Защита урожая . 22 (3): 463–8. CiteSeerX 10.1.1.503.8991 . дои : 10.1016/S0261-2194(02)00181-3. 
  23. ^ Хан, Зейаур Р.; Хасанали, Ахмед; Оверхолт, Уильям; Хамис, Цануо М.; Хупер, Энтони М.; Пикетт, Джон А.; Уодхамс, Лестер Дж.; Вудкок, Кристин М. (2002). «Контроль над ведьмой Striga hermontica путем совмещения культур с видами Desmodium, и механизм, определенный как аллелопатический». Журнал химической экологии . 28 (9): 1871–85. дои : 10.1023/А: 1020525521180. PMID  12449513. S2CID  21834435.
  24. ↑ Рэдфорд, Тим (18 сентября 2003 г.). «Идеальная кукуруза за три простых шага». Хранитель . Лондон . Проверено 24 мая 2010 г.
  25. ^ Коммуникации, Корпоративные. «Новая кукуруза приносит надежду фермерам в зараженных стригой регионах Танзании и Уганды». CIMMYT: Международный центр улучшения кукурузы и пшеницы . СИММИТ . Проверено 2 декабря 2016 г.[ постоянная мертвая ссылка ]
  26. ^ abcd «Контроль над ведьмой в Африке к югу от Сахары». Веб. 7 декабря 2010 г. <http://www.aatf-africa.org/UserFiles/File/Controlling%20witchweed%20in%20SSA_AATF_Annual-Report_2005.pdf>
  27. ^ Роденбург, Дж.; Бастианс, Л.; Вельциен, Э.; Хесс, DE (2005). «Как можно улучшить отбор полей для устойчивости и толерантности сорго к Striga?» (PDF) . Исследование полевых культур . 93 (1): 34–50. дои : 10.1016/j.fcr.2004.09.004.
  28. ^ abcd «Фиолетовая ведьма». Инфонет-биовидение. Np, 14 сентября 2009 г. Интернет. 7 декабря 2010 г. < «www.infonet-biovision.org — Пурпурная ведьма». Архивировано из оригинала 24 ноября 2010 г. Проверено 8 декабря 2010 г.>.
  29. ^ Джамиль, Мухаммед; Роденбург, Йонне; Чарнихова Татьяна; Бауместер, Харро Дж. (2011). «Устойчивость к прикреплению Striga hermontica сортов нового риса для Африки (NERICA), основанная на низком производстве стриголактона». Новый фитолог . 192 (4): 964–75. дои : 10.1111/j.1469-8137.2011.03850.x . ПМИД  21883233.
  30. ^ Сиссоко, Мамаду; Буанар, Арно; Роденбург, Йонне; Пресс, Малкольм К.; Скоулз, Джули Д. (2011). «Новые сорта риса для Африки (NERICA) демонстрируют разные уровни устойчивости после прикрепления к паразитическим сорнякам Striga hermontica и Striga asiatica». Новый фитолог . 192 (4): 952–63. дои : 10.1111/j.1469-8137.2011.03846.x . ПМИД  21883232.
  31. ^ аб Самаррай, Фарисс. «Ученые Университета Вирджинии идентифицировали ген устойчивости к паразитарной «ведьминой траве».» UVaToday. Np, 27 августа 2009 г. Интернет. 7 декабря 2010 г. <[1]>
  32. ^ «Результаты поиска — Список растений» . www.theplantlist.org . Проверено 15 января 2018 г.

дальнейшее чтение

Внешние ссылки