Határok a növénytudományban

Funkcionális növényökológia

Ez a cikk a kutatási téma része

A vízi növények természetvédelmi ökológiája Az összes 49 cikk megtekintése

Szerkesztette
Rossano Bolpagni

Parmai Egyetem, Olaszország

Felülvizsgálta
Rudra D. Tripathi

Nemzeti Botanikai Kutatóintézet (CSIR), India

Khawar Jabran

Niğde Ömer Halisdemir Egyetem, Törökország

A szerkesztő és a lektorok kapcsolatai a legfrissebbek a Loop kutatási profiljukban, és nem feltétlenül tükrözik a felülvizsgálat idején fennálló helyzetüket.

vagy

  • Cikk letöltése
    • PDF letöltése
    • ReadCube
    • EPUB
    • XML (NLM)
    • Kiegészítő
      Anyag
  • Exportálás
    • EndNote
    • Referencia menedzser
    • Egyszerű TEXT fájl
    • BibTex
OSZD MEG

Eredeti kutatás CIKK

  • 1 Biológiai Tanszék, Concordia Főiskola, Moorhead, MN, Egyesült Államok
  • 2 Analitikai Kémiai Tanszék, a Connecticuti Mezőgazdasági Kísérleti Állomás, New Haven, CT, Egyesült Államok

Bevezetés

Nagy az érdeklődés az olyan invazív vízi növények biológiai védekezési lehetőségei iránt is, mint pl M. spicatum (Reeves és mtsai, 2008; Havel és mtsai, 2017). Három rovar társult a csökkenéssel M. spicatum populációk (lásd Newman, 2004 áttekintését). Cricotopus myriophylli Kimutatták, hogy Oliver (Diptera: Chironomidae) fogyaszt M. spicatum merisztémák és elnyomja a növekedést. Acentria ephemerella (Denis és Schiffermüller) (Lepidoptera: Pyralidae) kimutatták, hogy csökken M. spicatum biomassza a mezokozmoszt kísérleteiben, és drámai csökkenésével jár M. spicatum biomassza a New York-i tavakban (Johnson és mtsai, 2000; Gross és mtsai, 2001). Euhrychiopsis lecontei (Dietz) (Coleoptera: Curculionidae) kontrollálható M. spicatum populációk, és különösen érdekes, mivel a legújabb tanulmányok kimutatták, hogy a zsizsik valóban az invazívat részesíti előnyben M. spicatum anyanyelvének, anyanyelvének (M. sibiricum Komarov) (Haloragaceae) (Solarz és Newman, 1996, 2001; Sheldon és Jones, 2001). Ugyanakkor a zsizsik válaszának késleltetési ideje miatt a M. spicatum a lakosság, az őshonos sokféleség károsodhat, a menyecske populációk problematikussá válhatnak.

Jelen tanulmány célja három különböző kezelési lehetőség közvetlen hatásának összehasonlítása volt M. spicatum ellenőrzött körülmények között. Két gyakran alkalmazott szisztémás gyomirtó szer felsorolva M. spicatum A kontrollt, a 2,4-diklór-fenoxi-ecetsavat és a fluridont összehasonlítottuk egy bevezetett biokontroll-szerrel, E. lecontei. Meghatároztuk ezeknek a kezeléseknek a milfoil biomasszára gyakorolt ​​hatását, valamint a polifenolok, szénhidrátok, keményítő, hamu és szén: nitrogén arányra jellemző szövetspecifikus tartalmat. Korábban nem végeztek közvetlen összehasonlítást a milfoil zsizsik és a herbicidek ellenõrzött körülmények között. Ez az összehasonlítás fontos tényező az optimális védekezési módszer meghatározásában a herbicidek használatának csökkentése, valamint a hosszú távú tervezés és helyreállítás ösztönzése érdekében.

Anyagok és metódusok

Mikrokozmosz tervezés

Kísérleti mikrokozmosztartályokat hoztak létre a Lockwood Farmban, Hamden, CT, Egyesült Államok. Tizenhat 387 L (132 cm × 69 cm × 71 cm, H × Sz × M) tartályt (Rubbermaid) rendeztek randomizált blokk-elrendezésben. Mindegyik tartályt 32 műanyag edénnyel (10,5 cm × 10,5 cm × 11 cm) módosítottuk, amely tó üledék/mezőgazdasági vályog (50:50) keveréket tartalmazott. A klórmentesített csapvizet lassan 30 cm mélységig adagoljuk. M. spicatum, gyűjtöttük a Quonnipaug-tóból, Guilford, CT, Egyesült Államok (lat. 41.388923 °, Lon. −72.698632 °), megvizsgáltuk sérülései szempontjából, megtisztítottuk a gerinctelenektől, 20 cm hosszúságúra vágtuk, és cserepenként négy szár sűrűségben ültettük. A növényeket kb. 3 hétig hagyták gyökerezni és megtelepedni. Az úszó vagy nem rögzített szárakat naponta cserélték. Az alganövekedés a kísérlet során minimális volt, de szükség esetén kézzel távolították el a tartályokból. A tartályokban a vízszintet körülbelül 60 cm-nél vagy 350 l-nél tartják.

Kísérleti terv

A milfoil zsizsik kultúrái E. lecontei, Dooley Pond-ból (Middletown, CT, Amerikai Egyesült Államok) gyűjtöttük (lat. 41.5116712 °, Lon. −72.6679638 °), laboratóriumunkban körülbelül 1 hónappal a kezelés előtt hoztuk létre. Annak érdekében, hogy a kívánt sűrűség elérje a száronként 1-2 zsizsikét, amelyekről ismert, hogy ellenőrizhetők M. spicatum (Newman, 2004), tíz felnőtt zsizsikét (legalább öt nőstényt) adtak mindegyik tartályhoz, és 10–14 napig hagyták peteérésüket. M. spicatum a merisztémákat naponta ellenőrizték, hogy száranként 1-2 tojás legyen a végső sűrűség. A zsizsik általában körülbelül 25 nap múlva jön ki a bábozásból (Mazzei et al., 1999); a populációkat a következő 40 napban követtük nyomon.

Annak ellenére, hogy a gerinceseket a kísérlet kezdetén gondosan megvizsgálták és eltávolították, néhány gerinctelen maradt a növényeken vagy az összegyűlt üledékben. Ezért a zsizsikek által okozott károk, valamint más gerinctelenek, például a csigák, a káposztafélék jellegzetes károsodásai, A. ephemerella, és Paraponyx sp. tudomásul vették. A gerinctelen állatok jelenlétét és károsodását kéthetente minden kezelés során összegyűjtött szár egyedi vizsgálatával határoztuk meg. A zsizsik jelenlétét az életszakasz felsorolta (tojás, lárva, báb, kifejlett). A zsibbadás teljes értékét bármely életszakasz vagy jellegzetes lárva károsodás jelenlétével értékeltük.

Növénynövekedés

Havi rendszerességgel minden ismétlődő tartályból véletlenszerűen kiválasztottak legalább két négy szárból álló cserepet a biológiai és kémiai paraméterek meghatározása céljából. Az elemzésekhez tankonként átlagértékeket használtunk. A megfigyelt biológiai paraméterek között szerepelt a zsizsik sűrűsége, a leghosszabb szárhossz (cm), a leghosszabb gyökérhossz (cm), a nedves és száraz tömeg (mg), valamint a növényenkénti merisztémák számának meghatározása. A növényeket növényi részekre osztották: a felső 15 cm-re („hegyek”), a fennmaradó talaj feletti részre („középső”) és a gyökerekre. A biomassza-elemzések során a föld feletti részeket (hegyeket és középső részeket) kombinálták, mint a föld feletti kezeléseket.

Növényi kémiai elemzés

A növényeket részekre (hegyek, középső és gyökerek) szétválasztottuk, liofilizáltuk, kávédarálóval (Braun) vagy mozsárral és mozsárral finom porrá őröltük, és lemértük a kémiai elemzésekhez. A kémiai elemzések magukban foglalták a szén, a nitrogén és az elemi szén: nitrogén arány, szénhidrátok, keményítő, szerves anyagok, polifenolok és hamu százalékos összetételének meghatározását. A milfoil szárak szén- és nitrogéntartalmát PerkinElmer II sorozatú, CHN/O Analyzer 2400 (Norwalk, CT, Egyesült Államok) segítségével elemeztük. Kiszámítottuk a C: N moláris arányát, és statisztikai elemzések során használtuk őket. Az összes fenolos vegyületet (TPC) a Folin-Ciocalteau assay-vel határoztuk meg, standardként csersavat használva (Bowyer és mtsai., 1983). Az eredményeket csersav-ekvivalensben fejeztük ki a száraz tömeg (TAE) alapján. A szénhidrát- és keményítőtartalmat szöveti emésztéssel, majd HPLC-analízissel határoztuk meg Gent (1984) módszerével; szénhidrátok esetében azonban az áramlási sebességet 0,6 ml/perc értékre módosítottuk. A glükóz-, fruktóz- és szacharózkoncentrációkat külön mértük, és összegeztük a szénhidrátkoncentrációkat. A hamutartalmat egy száraz növényi minta tömegének meghatározásával határoztuk meg 24 órán át 350 ° C-on történő melegítés előtt és után.

Herbicid elemzés

Gyomirtó szer mennyisége

Statisztikai analízis

Az adatokat SAS 9.1-vel (SAS Institute Inc., Cary, NC, Egyesült Államok) elemeztük. A Milfoil biomassza adatait a normális eloszlás (K – S teszt vagy Shapiro – Wilk teszt) és a variancia homogenitás (Levene teszt) szempontjából teszteltük. A szélsőséges értékeket eltávolítottuk. Logaritmus-transzformációt végeztünk olyan biomassza-adatokkal, amelyek nem feleltek meg a normalitás és a homogenitás tesztjeinek. A válaszváltozókat növényrészenként külön elemeztük. A statisztikai különbségeket kétirányú ANOVA-val (GLM eljárás) határoztuk meg a kezelés, a gyűjtés dátuma (DAT, a kezelés utáni napok) és a kezelés DAT kölcsönhatás alapján. Amikor a dátum szignifikánsan különbözött, a válaszváltozókat külön-külön elemeztük minden egyes DAT kezelésével. A 2,4-D-vel kezelt növények elhaltak a legutóbbi növénygyűjtés során, és kizárták őket a végső gyűjtés mintáinak elemzéséből. A csigák és a caddisflies jelenlétét log-lineáris modell (GENMOD eljárás, Poison eloszlás) alkalmazásával értékeltük, magyarázó változóként a kezelés és a gyűjtés dátumát.

Eredmények

A kezelés hatékonysága

A tüskés 2,4-D és a fluridon SPE-n keresztüli visszanyerése a vízből 103 ± 5,16% és 135 ± 13,6% volt. A nem tüskés kontroll vízmintákban és az előkezelő tartályos vízmintákban sem volt kimutatható a herbicid szint. Egy nappal az alkalmazás után a 2,4-D szint 0,41 mg/l volt; a nyolcadik napon a koncentráció 0,55 mg/l volt, és ezután csökkenésnek indult (1A. ábra). Az 53. napra a szintek csak kissé meghaladták a kimutatási határokat. Egy nappal az alkalmazás után a fluridon-koncentráció elérte a 49 μg/l-t, de a 28. napon folyamatosan csökkent 12 μg/l-re, amikor további fluridont adtak hozzá (1B. Ábra). A 38. napra a koncentráció 56 μg/l-re emelkedett, és a 84. napig folyamatosan 19 μg/l-re csökkent. Mindkét herbicid nem volt kimutatható szint a kontroll és a zsizsiktartályok vízében.

1.ábra. (A) 2,4-D (Navigate ®) koncentrációja a gyomirtó szerrel kezelt tartályok vízéből 2007.07.24. (B) Fluridon (Sonar TM) koncentrációja a gyomirtó szerrel kezelt tartályok vízéből 2007.07.24. A fluridon maradványokat a rendszeres kísérleten túl mértük, hogy biztosítsuk a dózis legalább 60 napig történő fenntartását.

Az expozíciós időszak alatt vett üledékmintákban egyik herbicid sem volt kimutatható. Ezenkívül a 2,4-D-t egyik betakarított növényzetben sem mutatták ki. A fluridont a kezelés után 14 és 48 nappal gyűjtött vegetációs mintákban detektáltuk. Az átlagos fluridon-koncentráció (száraz tömeg) a betakarított milfoil hajtásokban és gyökerekben 31,8 (± 20,3, ± 1 szórás) ng/g (száraz tömeg), illetve 14,3 (± 20,3, ± SD) ng/g (száraz tömeg) volt . A gyökér vagy hajtás fluridon tartalmában nem volt szignifikáns különbség a két mintavételi periódus között.

Stabil populáció E. lecontei minden beoltott tartályban képződik, elérve a 2 zsizska/szár célsűrűségét (2,08 ± 0,376, átlag ± 1 SE). A csigákat az összes tartályban alacsony számban találtuk a kísérlet során (0,49 ± 0,12), és nem különböztek szignifikánsan kezeléstől vagy a kezelés utáni dátumtól (χ 2 = 121,5, df = 131, P > 0,1). A caddisflies-eket sok tartályban találták és a napi ellenőrzések során eltávolították (0,12 ± 0,012), és nem különböztek szignifikánsan a kezelés vagy a kezelés utáni dátum szerint (χ 2 = 56,4, df = 131, P > 0,1).

Növénynövekedés

A rönktranszformált növényi biomassza (nedves tömeg) szignifikánsan magasabb volt a kontroll kezeléseknél, mint a herbiciddel vagy zsizsákkal kezelt tartályoknál (1. táblázat és 2. ábra). Az 53 napos kísérlet során a kontroll növények föld feletti nedves biomasszája 2,7-szeresére nőtt. Ezzel szemben a zsizsiknek vagy fluridonnak kitett hajtások nedves tömege 5,5, illetve 37% -kal csökkent. A 2,4-D-nek kitett növények tömegük 57% -át elvesztették az első 2 hét alatt, és a vizsgálat végére teljesen elhaltak. Hasonlóképpen, a nedves gyökér biomassza a kontroll növényeknél volt a legmagasabb, a fluridonnal és a zsizsével kezelt növényeknél a közepes, a legalacsonyabb a 2,4-D-vel kezelt növényeknél. A föld feletti száraz biomassza a kontroll és a zsizsával kezelt növényeknél volt a legmagasabb, a legalacsonyabb a 2,4-D és a fluridonnal kezelt növényeknél; a kontroll növények gyökérszáraz tömege nagyobb volt, mint az összes kezelt növényé, a kísérlet utolsó napján (P Kulcsszavak: szénelosztás, eurázsiai vízimalom, Euhrychiopsis lecontei, 2,4-D, fluridon

Idézet: Marko MD és White JC (2018) Herbicid vagy biológiai kezelés közvetlen összehasonlítása Myriophyllum spicatum Kontroll és biokémia. Elülső. Plant Sci. 9: 1814. doi: 10.3389/fpls.2018.01814

Beérkezett: 2017. szeptember 01 .; Elfogadva: 2018. november 22 .;
Publikálva: 2018. december 10.

Rossano Bolpagni, Istiluto per il Rilevamento Elettromagnetico dell’Ambiente (IREA), Olaszország

Khawar Jabran, Düzce Egyetem, Törökország
Rudra Deo Tripathi, Nemzeti Botanikai Kutatóintézet (CSIR), India