Striga hermonthica
|
|
| Fioletowe | |
|---|---|
| kwiaty czarownicy Striga hermonthica | |
| Klasyfikacja naukowa | |
| Królestwo: | Planty |
| Klad : | Tracheofity |
| Klad : | okrytozalążkowe |
| Klad : | Eudikotki |
| Klad : | Asterydy |
| Zamówienie: | Lamiales |
| Rodzina: | Orobanchaceae |
| Rodzaj: | strzyga |
| Gatunek: |
S.hermonthica
|
| Nazwa dwumianowa | |
|
Striga hermonthica (Delile) Benth.
|
|
Striga hermonthica , powszechnie znana jako czarownica purpurowa lub czarownica olbrzymia , jest rośliną półpasożytniczą należącą do rodziny Orobanchaceae . Niszczy główne uprawy, takie jak sorgo ( Sorghum bicolor ) i ryż ( Oryza sativa ). W Afryce Subsaharyjskiej oprócz sorgo i ryżu atakuje również kukurydzę ( Zea mays ), proso perłowe ( Pennisetum glaucum ) i trzcina cukrowa ( Saccharum officinarum ).
Striga hermonthica przeszła poziomy transfer genów z sorgo do swojego genomu jądrowego. Gen S. hermonthica , ShContig9483 , jest najbardziej podobny do genu Sorghum bicolor i dodatkowo wykazuje znaczące, ale mniejsze podobieństwo do genu z Oryza sativa . Nie wykazuje podobieństwa do żadnego znanego eudicot .
Gospodarz i objawy
Czarownica purpurowa poraża różne trawy i rośliny strączkowe w Afryce Subsaharyjskiej, w tym ryż, kukurydzę, proso, trzcinę cukrową i wspięgę. Objawy naśladują objawy suszy lub niedoboru składników odżywczych. Chloroza , więdnięcie i karłowatość wynikają ze zdolności czarownicy do wydobywania składników odżywczych z żywiciela. Objawy przedwschodowe są trudne do zdiagnozowania wtórnie do ich podobieństwa do ogólnego braku składników odżywczych. Po pojawieniu się rośliny szkody stały się zbyt poważne, aby je złagodzić.
Cykl pasożytniczy
Nasiona czarownicy zimują w glebie po tym, jak zostaną rozproszone przez wiatr, wodę, zwierzęta lub maszyny ludzkie. Gdy środowisko jest odpowiednie, a nasiono znajduje się w odległości kilku centymetrów od korzenia żywiciela, zacznie kiełkować. Kiełkująca roślina rośnie w kierunku hormonów, zwanych strigolaktonami , uwalnianymi z korzenia żywiciela. Roślina rozwija gradient stężenia tych strigolaktonów. W przypadku braku strigolaktonu nasiona nie wykiełkują. Rośliny z nokautem strigolaktonu zostały użyte w celu zapobieżenia infekcji poprzez unikanie kiełkowania. W kontakcie z korzeniem czarownica wytwarza haustorium ustanowienie pasożytniczego związku z rośliną. Pozostaje pod ziemią przez kilka tygodni, wydobywając składniki odżywcze. Łodyga pod ziemią jest okrągła i biała. Po tym etapie wyłania się z ziemi i szybko kwitnie i wytwarza nasiona. Kwiaty przed otwarciem ulegają samozapyleniu. Po wschodach roślina może przeprowadzać fotosyntezę, aby zwiększyć swoje zapotrzebowanie metaboliczne.
Środowisko
Idealna temperatura kiełkowania Witchweed wynosi 30-35°C. Poniżej 20°C nasiona nie kiełkują. Nasiona mogą przetrwać mrozy. Jednak długowieczność nasion jest przedmiotem dyskusji. Większość twierdzi, że w idealnych warunkach nasiona mogą zachować żywotność do 14 lat, ale wilgotne gleby znacznie zmniejszają odporność nasion. Najwyżej w ciągu jednego roku 74% zdolnych do życia nasion zostało utraconych wtórnie do mokrej gleby.
Kierownictwo
Biokontrola
Witchweed jest historycznie jedną z najtrudniejszych do zwalczania roślin pasożytniczych. Fusarium oxysporum może być stosowany jako możliwa biokontrola czarownicy, a jego specyficzność żywicielska czyni go dobrym kandydatem. Uważa się, że grzyb ten infekuje wczesne układy naczyniowe strzygi . Zastosowanie rodzimych szczepów Fusarium oxysporum nie wykazało odpowiedniej odbudowy upraw. Jednak użycie szczepów wybranych ze względu na ich zdolność do nadprodukcji określonych aminokwasów przyniosło bardzo skuteczne wyniki. Dane o 500 strzygach porażonych gospodarstw uzyskano w próbach na parach działek w ciągu dwóch sezonów wegetacyjnych w latach 2014-2015, stosując nasiona hybrydowe i nawóz w porównaniu z nasionami hybrydowymi, nawozem i FoxyT14 (trzy szczepy Fusarium o zwiększonej zjadliwości ) . Większość (99,6%) rolników miała takie same lub większe plony na swoich poletkach Foxy T14 w stosunku do plonów na porównywalnych poletkach rolniczych bez Foxy T14. Średni plon kukurydzy w porze deszczowej marzec–czerwiec był wyższy o 56,5% na poletkach Foxy T14 w stosunku do poletek uprawianych przez rolnika ( p < 0,0001, parami t -test). Około jedna trzecia rolników podwoiła swoje plony w tym teście. Ten rozwój technologii nosi nazwę The Toothpick Project i opiera się na mechanizmie dostarczania szczepów grzybów drobnym rolnikom za pomocą wykałaczki, gdzie rolnik może zrobić świeże inokulum w gospodarstwie, hodując szczepy grzybów na gotowanym ryżu. Projekt rozpoczyna się w Kenii, a zespół naukowców z jedenastu innych krajów pracuje nad wyizolowaniem lokalnych szczepów pod kątem rozwoju.
Gruntowanie herbicydem
Innym potencjalnym rozwiązaniem problemu czarownicy purpurowej w uprawach prosa i sorgo jest nawożenie herbicydami. Kiedy nasiona odporne na herbicydy zostały namoczone w chemikaliach chwastobójczych przed sadzeniem, nastąpił spadek porażenia nawet o 80%. Stosowanie nawozów bogatych w azot zmniejsza częstość infekcji czarownicą. Chociaż mechanizm tego nie jest w pełni zrozumiały, uważa się, że obfitość azotu zakłóca aktywność reduktazy azotowej. Ma to efekt falowania, powodując rozregulowanie cyklu światła i ciemności rośliny, co prowadzi do śmierci strzygi.
W 2018 roku stwierdzono, że białko niezbędne do kiełkowania czarownicy konsekwentnie wiąże się z cząsteczkami detergentu Triton X-100 , który wydaje się hamować kiełkowanie nasion strzygi, zapobiegając wiązaniu się naturalnych strigolaktonów z ich zwykłym podłożem.
Uprawa współrzędna
Uprawa współrzędna z Desmodium spp. wykazano, że rolnictwo typu push-pull jest wysoce skuteczne w zwalczaniu strzygi . Allelochemikalia uwalniane przez korzenie desmodium prowadzą do „samobójczego kiełkowania” strzygi , zmniejszając w ten sposób bank nasion w glebie. Zaproponowano również, że syntetyczne strigolaktony mogłyby być stosowane w rolnictwie do wywoływania samobójczego kiełkowania nasion strzygi.
Uderzenie
Pod koniec lat 90. „szacowano, że 21 milionów hektarów zbóż w Afryce było zarażonych przez S. hermonthica , co doprowadziło do szacunkowej rocznej utraty ziarna na 4,1 miliona ton”.