Стрига - Striga

Не путать с Стшига, Стригои, или же Штрига.

Стрига
Striga bilabiata MS4167.jpg
Научная классификация е
Королевство:Plantae
Clade:Трахеофиты
Clade:Покрытосеменные
Clade:Eudicots
Clade:Астериды
Заказ:Lamiales
Семья:Orobanchaceae
Племя:Buchnereae
Род:Стрига
Лур.

Стрига, широко известный как ведьма,[1] это род из паразитические растения которые встречаются в природе в некоторых частях Африки, Азии и Австралии. Это в семье Orobanchaceae. Некоторые виды серьезны патогены зерновых культур, с наибольшим эффектом 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 Северной и Южной Америке.

Для ведьминых водорослей характерны ярко-зеленые стебли и листья, а также маленькие, ярко окрашенные и привлекательные цветы.[2] Они есть облигатные гемипаразиты корней и нуждаются в живом хозяине для прорастания и начального развития, хотя затем они могут выжить самостоятельно.[3]

Род относится к семейству Orobanchaceae,[4] хотя более старые классификации помещают его в Scrophulariaceae.[5]

Число видов неизвестно, но по некоторым подсчетам может превышать 40.[3][6]

Хозяева и симптомы

Хотя большинство видов Стрига не являются патогенными микроорганизмами, влияющими на сельское хозяйство человека, некоторые виды оказывают разрушительное воздействие на сельскохозяйственные культуры, особенно посаженные натуральные фермеры.[7] Наиболее часто поражаются культуры: кукуруза, сорго, рис и сахарный тростник.[2][8] Наибольший ущерб наносят три вида: Striga asiatica, С. gesnerioides, и S. hermonthica.

Witchweed паразитирует на кукурузе, просе, сорго, сахарном тростнике, рисе, бобовых и ряде сорных трав.[9] Он способен значительно снизить урожайность, а в некоторых случаях полностью уничтожить урожай.[2]

Симптомы растения-хозяина, такие как задержка роста, увядание, и хлороз, аналогичны тем, которые наблюдаются при сильном поражении засухой, дефиците питательных веществ и сосудистых заболеваниях.[2][9][10]

Жизненный цикл

Фото корней растений с подключенными Стрига растение

Каждый завод способен производить от 90 000[11] и 500 000 семян, которые могут оставаться всхожими в почве более 10 лет.[12] Большинство произведенных семян нежизнеспособны.[11] Зимует однолетнее растение, в семенной стадии.[2] Его семена прорастают в присутствии корня хозяина. экссудат, и развивать гаустория которые проникают в клетки корня хозяина.[2] Экссудат корня хозяина содержит стриголактоны, сигнальные молекулы, способствующие прорастанию семян стриги.[13] Колоколообразная опухоль образуется там, где паразитические корни прикрепляются к корням хозяина.[9] Патоген развивается под землей, где он может провести следующие четыре-семь недель до появления всходов, когда быстро цветет и дает семена.[9] Семена ведьмино легко распространяются ветром и водой, а в почве - животными-переносчиками.[9] Однако главным средством расселения является деятельность человека с помощью машин, инструментов и одежды.[9][12]

Разработка Haustorium

Как только прорастание стимулируется, Стрига семя посылает начальный корень, чтобы исследовать почву на предмет корня хозяина. Начальный корень выделяет окислительный фермент, который переваривает поверхность корня хозяина, высвобождая хиноны.[14] Если хиноновый продукт находится в соответствующих концентрациях, из первоначального корня разовьется гаусторий. Гаусторий растет к корню хозяина, пока не соприкасается с поверхностью корня, устанавливая паразитический контакт в относительно короткие сроки. В течение 12 часов после начального роста гаустория гаустория распознает корень хозяина и начинает быстрое деление и удлинение клеток.[15] Гаусторий имеет форму клина и использует механическую силу и химическое расщепление, чтобы проникнуть в корень хозяина, отталкивая клетки хозяина в сторону.[15][16] В течение 48–72 часов гаусторий проник в корень хозяина. кора.[15] Пальцевидные образования на гаустории, называемые оскула (от лат. оскулюм, «ротик») проникают в ксилему хозяина через ямки в мембране.[16] Затем оскула набухает, чтобы закрепить свое положение в мембране ксилемы. Стрига ситовые трубки развиваются вместе с оскулой. Вскоре после проникновения в ксилему хозяина Стрига ситчатые пробирки развиваются и подходят к флоэме хозяина в пределах восьми клеток.[17][18] Этот восьмиклеточный слой обеспечивает неспецифический транспорт питательных веществ от хозяина к Стрига саженец.[17][18] В течение 24 часов после постукивания ксилемы и флоэмы хозяина Стрига семядоли выходят из семян.[15]

Среда

Температура от 30 до 35 ° C (от 86 до 95 ° F) во влажной среде идеально подходит для прорастания.[9] Witchweed не развивается при температуре ниже 20 ° C (68 ° F). Сельскохозяйственные почвы с легкой текстурой и низким содержанием азота, как правило, способствуют развитию стриги.[19] Тем не менее, ведьмино-водоросль продемонстрировала широкую переносимость для разных типов почвы, если температура почвы благоприятно высока.[2] Было показано, что семена выживают в мерзлой почве при температурах до -15 ° C (5 ° F), что свидетельствует об их способности как перезимовка конструкции.[2]

Температура почвы, температура воздуха, фотопериод, тип почвы, а также уровни питательных веществ и влажности почвы не сильно сдерживают развитие ведьминой травы.[2] Эти результаты, хотя и ограничены Каролиной в Соединенных Штатах, по-видимому, предполагают, что патоген может успешно заразить массивные посевы кукурузы на Среднем Западе Америки.[2]

Управление

Управлять ведьминым водорослем сложно, потому что большая часть его жизненного цикла проходит под землей. Если он не обнаружен до появления всходов, снижать потери урожая уже поздно.[9] Чтобы предотвратить распространение ведьминой травы, необходимо сажать незагрязненные семена и очищать почву и растительный мусор от машин, обуви, одежды и инструментов перед выходом на поля.[9][19] Если численность малочисленная, возможна прополка вручную до получения семян.

Стрига в Соединенных Штатах контролируется с помощью нескольких стратегий управления, включая карантин, введенный в пораженные районы, контроль перемещения сельскохозяйственного оборудования между зараженными и неинфицированными районами, применение гербицидов и принудительное «самоубийственное прорастание». Что касается последнего, то на полях, которые еще не засеяны, семена, присутствующие в почве, стимулируются к прорастанию путем инъекции Этилен газ, который имитирует естественную физиологическую реакцию, связанную с распознаванием хозяина. Поскольку корни-хозяева отсутствуют, сеянцы погибают. К сожалению, каждый Стрига растение может производить десятки тысяч крошечных семян, которые могут оставаться в состоянии покоя в почве в течение многих лет.[20] Таким образом, такие обработки не удаляют все семена из почвы. Более того, этот метод дорог и недоступен для фермеров в развивающихся странах Африки и Азии.

Другой метод называется обрезка ловушки включает в себя посадку вида в зараженном поле, которое вызовет Стрига семена прорастают, но не поддерживают прикрепление паразита. Этот метод был использован на плантациях сорго путем посадки Celosia argentea между рядами сорго.[21] Хлопок, подсолнечник и льняное семя также являются эффективными ловушками.[9] Посадка чернолистного десмодиума (Десмодиум uncinatum), как это сделано в двухтактное пересечение, подавляет прорастание семян стриги и эффективно работает при пересадке кукурузы.[22][23]

Повышение уровня азота в почве, выращивание устойчивых к стриге сортов, выращивание ловушек и посадка восприимчивых культур, собранных до получения семян ведьминого водоросля, являются доказанной тактикой против стриги.[19] Покрытие семян кукурузы грибами или гербицидом также представляется многообещающим подходом. Примером является TAN222, сорт кукурузы, устойчивый к стриге, который покрыт системным гербицидом. имазапыр, к которому он устойчив. Любые семена стриги, прорастающие, когда кукуруза находится в стадии прорастания, отравляются, когда их гаустории внедряются в корни саженца.[24][25]

Некоторые сорта сорго обладают высокой устойчивостью в местных условиях, в том числе N-13, Framida и Serena.[26][27] Сорта проса «Бурума», «Шибе», «Окоа» и «Серере 17» считаются устойчивыми в Танзании.[27] Некоторые сорта кукурузы демонстрируют частичную устойчивость к ведьминой траве, в том числе «Катумани» в Кении.[27] У ряда сортов риса, включая некоторые сорта НЕРИКА (новый рис для Африки), были выявлены эффективные механизмы устойчивости до и после прикрепления.[28][29][25] Было показано, что устойчивая к гербицидам пропитанная гербицидами кукуруза «StrigAway» сокращает запас семян стриги на 30% за два сезона.[25]

Важность

Посевы кукурузы, сорго и сахарного тростника, пораженные ведьминой травой в Соединенных Штатах, оцениваются более чем в 20 миллиардов долларов.[2] Кроме того, ведьма способна уничтожить весь урожай.[9] На самом деле, он настолько плодовит, что в 1957 году Конгресс выделил деньги на попытку искоренить ведьмино растение. Благодаря Стриге Служба ветеринарной инспекции (APHIS ) Министерства сельского хозяйства США создали исследовательскую станцию ​​и методы контроля.[12] Благодаря картированию заражения, карантину и мероприятиям по контролю, таким как уничтожение зараженных семян, площади, зараженные ведьминым сорняком, сократились на 99% с момента его обнаружения в Соединенных Штатах.[12] APHIS даже предлагал денежное вознаграждение тем, кто идентифицирует и сообщает о сорняках, а также призывает землевладельцев проверять свои посевные площади.[12]

Змеевик, паразитирующий на важных экономических растениях, является одним из самых разрушительных патогенов в Африке.[10] Фактически, ведьмино растение поражает 40% пахотных саванн в Африке, в результате чего ежегодно теряется до 13 миллиардов долларов.[27] Только в Африке к югу от Сахары стрига затрагивает 40 миллионов гектаров (98 842 153 акра) сельскохозяйственных культур.[25] Заражение ведьминым водорослем настолько сильно в некоторых частях Африки, что некоторым фермерам приходится переезжать каждые несколько лет.[30] Большинство сельскохозяйственных культур в Африке выращивается натуральными фермерами, которые не могут позволить себе дорогостоящие средства борьбы с ведьминым сорняком, и поэтому сильно страдают от этого патогена.[30]

Разновидность

Общие паразиты сельскохозяйственных культур

Фотография Striga asiatica растение (ведьмино)
Striga bilabiata
  • Striga asiatica имеет очень широкое географическое распространение - от Африки через южную и восточную Азию до Австралии. С 1950-х годов известен также из США. Это внедрение, вероятно, в результате деятельности человека, привело к заражению кукурузы (кукуруза ) во многих округах Северной и Южной Каролины. Министерство сельского хозяйства США и государственные агентства ввели карантин в этой области, чтобы контролировать его распространение - процесс, который, по всей видимости, был успешным.
  • Striga gesnerioides, вигна ведьма, как следует из названия, является паразитом вигна (Vigna unguiculata ), который является не травой, а членом семейства бобовых (Fabaceae или же Бобовые ). Этот вид также был случайно завезен во Флориду в США, где был обнаружен паразитирующий Индигофера хирсута (волосатый индиго, другое бобовое).
  • Striga hermonthica (пурпурный водоросль) также является паразитом, поражающим травы, особенно сорго и жемчужное просо в Африке к югу от Сахары (от Сенегала до Эфиопии, Демократической Республики Конго и Танзании, Анголы, Намибии).

Список видов

Следующее указано как "Принято" на Список растений.[31]

Галерея

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ "Стрига". Служба охраны природных ресурсов База данных РАСТЕНИЙ. USDA. Получено 4 декабря 2015.
  2. ^ а б c d е ж грамм час я j k Сэнд, Пол, Роберт Эпли и Рэнди Уэстбрукс. Witchweed Research and Control в Соединенных Штатах. Шампейн, Иллинойс: Американское общество по изучению сорняков, 1990.[страница нужна ]
  3. ^ а б Witchweeds - красивые, но смертоносные, в The Horticulturalist, Vol. 21-4 октября 2012 г.[страница нужна ]
  4. ^ Янг, Нельсон Д .; Steiner, Kim E .; dePamphilis, Клод В. (осень 1999 г.). «Эволюция паразитизма у Scrophulariaceae / Orobanchaceae: последовательности пластидных генов опровергают серию эволюционных переходов» (PDF). Летопись ботанического сада Миссури. 86 (4): 876–93. Дои:10.2307/2666173. JSTOR  2666173.
  5. ^ Например, Интегрированная система таксономической информации от 16 сентября 2007 г.
  6. ^ Mohamed, Kamal I .; Массельман, Литтон Джон; Богатство, Чарльз Р. (зима 2001 г.). «Род Striga (Scrophulariaceae) в Африке». Летопись ботанического сада Миссури. 88 (1): 60–103. Дои:10.2307/2666132. JSTOR  2666132.
  7. ^ Никрент, Д. Л .; Массельман, Л. Дж. (2004). «Введение в паразитические цветущие растения». Инструктор по охране здоровья растений. Дои:10.1094 / PHI-I-2004-0330-01.
  8. ^ Роденбург, Йонне; Riches, Charles R .; Кайеке, Джума М. (2010). «Решение текущих и будущих проблем паразитических сорняков в рисе». Защита урожая. 29 (3): 210–221. Дои:10.1016 / j.cropro.2009.10.015.
  9. ^ а б c d е ж грамм час я j k Джонсон, Энни. Новый Южный Уэльс. Witchweed. 2005 г. http://www.wyong.nsw.gov.au/environment/Weeds_category_one_Witchweed.pdf В архиве 2007-08-31 на Wayback Machine
  10. ^ а б Агриос, Джордж Н. Патология растений. 5-е изд. Лондон: Elsevier Academic Press, 2005.[страница нужна ]
  11. ^ а б Фаиз Ф. Бебави, Роберт Э. Эпли и Ребекка С. Норрис (март 1984 г.). "Влияние размера и веса семян на прорастание, прорастание семян и паразитирование хозяев" Witchweed (Striga asiatica). Наука о сорняках. 32 (2): 202–205. Дои:10.1017 / S0043174500058811. JSTOR  4043831.CS1 maint: использует параметр авторов (связь)
  12. ^ а б c d е Соединенные Штаты. Witchweed: паразитический вредитель. Округ Колумбия: USDA, 2011. https://www.aphis.usda.gov/publications/plant_health/2011/witchweed_parasitic_pest.pdf[страница нужна ]
  13. ^ Матусова, Радослава; Рани, Кумкум; Verstappen, Francel W.A .; Franssen, Maurice C.R .; Бил, Майкл Х .; Бауместер, Харро Дж. (2005). "Стимуляторы прорастания стриголактон паразитических растений Striga и Orobanche spp. Получены каротиноидным путем". Физиология растений. 139 (2): 920–34. Дои:10.1104 / стр.105.061382. ЧВК  1256006. PMID  16183851.
  14. ^ Чанг, М. (1986). «Гаусторий и химия распознавания хозяина у паразитических покрытосеменных». Журнал химической экологии. 12 (2): 561–579. Дои:10.1007 / bf01020572. PMID  24306796.
  15. ^ а б c d Худ, M.E. (1997). «Первичное гаусториальное развитие и Striga asiatica на хозяйских и нехозяевах». Фитопатология. 88 (1): 70–75. Дои:10.1094 / PHYTO.1998.88.1.70. PMID  18945002.
  16. ^ а б Дорр, Инге (1996). «Как Striga паразитирует на своем хозяине: исследование TEM и SEM». Анналы ботаники. 79 (5): 463–472. Дои:10.1006 / anbo.1996.0385.
  17. ^ а б Элементы сита: сравнительная структура, индукция и развитие. Springer-Verlag Berline Heidelberg. 1990. С. 239–256.
  18. ^ а б Дорр, Инге (1995). «Симпластическая непрерывность элементов сита между Orobanche и его хозяином». Ботаника Acta.
  19. ^ а б c Калифорнийский департамент продовольствия и сельского хозяйства. Witchweed. http://www.cdfa.ca.gov/phpps/ipc/weedinfo/striga.htm
  20. ^ ван Моурик, Томас А (2007). Количественная оценка и моделирование динамики банка семян Striga hermonthica (Кандидатская диссертация). Вагенингенский университет. ISBN  978-90-8504-692-9.[страница нужна ]
  21. ^ Олупот, Дж. Р.; Осиру, D.S.O .; Ореокоть, Дж; Гебрекидан, Б. (2003). «Эффективность Celosia argentia (Striga 'chaser') для борьбы с 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.
  22. ^ Khan, Zeyaur R .; Хассанали, Ахмед; Оверхолт, Уильям; Khamis, Tsanuo M .; Хупер, Энтони М .; Пикетт, Джон А .; Wadhams, Lester J .; Вудкок, Кристин М. (2002). «Борьба с ведьминым водорослем Striga hermonthica путем скрещивания с Desmodium spp. И механизм, определяемый как аллелопатический». Журнал химической экологии. 28 (9): 1871–85. Дои:10.1023 / А: 1020525521180. PMID  12449513.
  23. ^ Рэдфорд, Тим (18 сентября 2003 г.). «Идеальная кукуруза за три простых шага». Хранитель. Лондон. Получено 24 мая, 2010.
  24. ^ Коммуникации, Корпоративное право. «Новая кукуруза дает надежду фермерам в зараженных стриги регионах Танзании и Уганды». СИММИТ: Международный центр улучшения кукурузы и пшеницы. СИММИТ. Получено 2 декабря 2016.[постоянная мертвая ссылка ]
  25. ^ а б c d «Контроль Witchweed в Африке к югу от Сахары». Интернет. 7 декабря 2010г. <http://www.aatf-africa.org/UserFiles/File/Controlling%20witchweed%20in%20SSA_AATF_Annual-Report_2005.pdf >
  26. ^ Роденбург, Дж .; Bastiaans, L .; Weltzien, E .; Гесс, Д. (2005). «Как можно улучшить полевой отбор на устойчивость и переносимость стриги у сорго?» (PDF). Исследования полевых культур. 93 (1): 34–50. Дои:10.1016 / j.fcr.2004.09.004.
  27. ^ а б c d «Пурпурная ведьма». Инфонет-биовидение. N.p., 14 сентября 2009 г. Web. 7 декабря 2010г. <«Архивная копия». Архивировано из оригинал в 2010-11-24. Получено 2010-12-08.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (связь)>.
  28. ^ Джамиль, Мухаммад; Роденбург, Йонне; Чарнихова, Татьяна; Баумейстер, Харро Дж. (2011). «Устойчивость к Striga hermonthica сортов New Rice for Africa (NERICA) до прикрепления, основанная на низком производстве стриголактона». Новый Фитолог. 192 (4): 964–75. Дои:10.1111 / j.1469-8137.2011.03850.x. PMID  21883233.
  29. ^ Сиссоко, Мамаду; Буаснар, Арно; Роденбург, Йонне; Press, Malcolm C .; Скоулз, Джули Д. (2011). «Сорта нового риса для Африки (NERICA) демонстрируют разные уровни устойчивости к паразитическим сорнякам Striga hermonthica и Striga asiatica после прикрепления». Новый Фитолог. 192 (4): 952–63. Дои:10.1111 / j.1469-8137.2011.03846.x. PMID  21883232.
  30. ^ а б Самаррай, Фарисс. «Ученые из Университета Вирджинии определили ген устойчивости к паразитическому 'Witchweed'». UVaToday. N.p., 27 августа 2009 г. Web. 7 декабря 2010г. <[1] >
  31. ^ «Результаты поиска - Список растений». www.theplantlist.org. Получено 15 января 2018.

дальнейшее чтение

  • Кларк, Лоуренс Дж .; Шоу, Кейт Дж .; Hoffmann, Gŕrard; Стюарт, Джордж Р. (1994). «Влияние Striga hermonthica (Del.) Benth. Инфекция на характеристики газообмена и урожайность сорго-хозяина, измеренная в поле в Мали». Журнал экспериментальной ботаники. 45 (2): 281–3. Дои:10.1093 / jxb / 45.2.281.
  • Жерар, Хоффманн; Лойзель, Роджер (1994). Вклад в исследование паразитов Phanérogames в Буркина-Фасо и Мали: аспекты борьбы с экологией, биологией и методами борьбы [Вклад в изучение паразитических фанерогамов Буркина-Фасо и Мали: некоторые аспекты их экологии, биологии и техники борьбы] (Докторская диссертация) (на французском языке). OCLC  489977820. ИНИСТ:163863.
  • Жерар, Хоффманн; Диарра, К; Дембеле, Д. (1994). «Вспышки и новые рекорды: Striga asiatica, новый вредитель кукурузы в Мали». Бюллетень ФАО (Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных Наций) по защите растений. 42 (42): 214–5.
  • Жерар, Хоффманн; Marnotte, P .; Дембеле, Д. (1997). "Emploi d'herbicides pour lutter contre Striga hermonthica: Striga" [Использование гербицидов для борьбы с Striga hermonthica]. Сельское хозяйство и развитие (На французском). 13: 58–62. ИНИСТ:2781044.
  • Khan, Zeyaur R .; Хассанали, Ахмед; Оверхолт, Уильям; Khamis, Tsanuo M .; Хупер, Энтони М .; Пикетт, Джон А .; Wadhams, Lester J .; Вудкок, Кристин М. (2002). «Борьба с ведьминым водорослем Striga hermonthica путем скрещивания с Desmodium spp. И механизм, определяемый как аллелопатический». Журнал химической экологии. 28 (9): 1871–85. Дои:10.1023 / А: 1020525521180. PMID  12449513.
  • Khan, Zeyaur R .; Midega, Charles A. O .; Хассанали, Ахмед; Пикетт, Джон А .; Wadhams, Лестер Дж. (2007). «Оценка различных зернобобовых культур для борьбы с кукурузой и сорго». Растениеводство. 47 (2): 730–4. Дои:10.2135 / cropci2006.07.0487.
  • Мур, Т. Х. М .; Lane, J. A .; Чайлд, Д. В .; Арнольд, Г. М .; Bailey, J. A .; Хоффманн, Г. (1995). «Новые источники устойчивости вигны (Vigna unguiculata) к Striga gesnerioides, паразитическому покрытосеменному». Euphytica. 84 (3): 165–74. Дои:10.1007 / BF01681808.

внешняя ссылка