Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Подстилка из австралийской сосны полностью подавляет прорастание подлеска, как показано здесь, несмотря на относительную открытость кроны и обильные осадки (> 120 см / год) в этом месте.

Аллелопатия - это биологическое явление, при котором организм производит один или несколько биохимических веществ , влияющих на прорастание, рост, выживание и размножение других организмов. Эти биохимические вещества известны как аллелохимические вещества и могут оказывать положительное (положительная аллелопатия) или пагубное (отрицательная аллелопатия) воздействие на целевые организмы и сообщество. Allelochemicals являются подмножеством вторичных метаболитов , [1] , которые не требуется для обмена (т.е. роста, развития и воспроизводства) на аллелопатическом организме. Аллелохимические вещества с отрицательными аллелопатическими эффектами являются важной частью защиты растений от травоядных . [1] [2]

На производство аллелохимических веществ влияют биотические факторы, такие как доступные питательные вещества, и абиотические факторы, такие как температура и pH.

Аллелопатия характерна для некоторых растений , водорослей , бактерий , кораллов и грибов . Аллелопатические взаимодействия являются важным фактором в определении распределения и численности видов в растительных сообществах , а также считаются важными для успеха многих инвазивных растений . В качестве конкретных примеров см. Черный грецкий орех ( Juglans nigra ) , черную ворону ( Empetrum nigrum ), василек пятнистый ( Centaurea stoebe ), чесночную горчицу ( Alliaria petiolata ), Casuarina / Allocasuarina.виды , и орех .

Процесс, при котором растение получает больше доступных ресурсов (таких как питательные вещества, вода или свет) из окружающей среды без какого-либо химического воздействия на окружающие растения, называется конкуренцией за ресурсы . Этот процесс не является отрицательной аллелопатией, хотя оба процесса могут действовать вместе, повышая выживаемость видов растений.

История [ править ]

Термин аллелопатия из греческих -derived соединений allelo - ( ἀλληλο -) и - Pathy ( παθός ) ( что означает «взаимное вред» или «страдание»), был впервые использован в 1937 году австрийский профессор Ханс Молиш в книге Der Einfluss Einer Pflanze auf die andere - Allelopathie (Влияние растений друг на друга - Аллелопатия) опубликовано на немецком языке. [3] Он использовал этот термин для описания биохимических взаимодействий, посредством которых растение подавляет рост соседних растений. [4] В 1971 году Уиттакер и Фини опубликовали обзор в журнале Science., который предложил расширенное определение аллелохимических взаимодействий, которое будет включать все химические взаимодействия между организмами. [3] [5] В 1984 году Элрой Леон Райс в своей монографии по аллелопатии расширил определение, включив в него все прямые положительные или отрицательные эффекты одного растения на другое растение или на микроорганизмы за счет выделения биохимических веществ в естественную среду . [6]В течение следующих десяти лет этот термин использовался другими исследователями для описания более широких химических взаимодействий между организмами, и к 1996 году Международное общество аллелопатии (IAS) определило аллелопатию как «любой процесс с участием вторичных метаболитов, производимых растениями, водорослями, бактериями и грибами, которые влияет на рост и развитие сельского хозяйства и биологических систем ». [7] В последнее время исследователи растений начали возвращаться к исходному определению веществ, которые вырабатываются одним растением и которые подавляют действие другого растения. [3] Еще больше запутывая проблему, зоологи заимствовали этот термин для описания химических взаимодействий между беспозвоночными, такими как кораллы и губки .[3]

Задолго до того, как был использован термин аллелопатия, люди наблюдали негативные эффекты, которые одно растение могло оказывать на другое. Теофраст , который жил около 300 г. до н.э., заметил ингибирующее действие свиных сорняков на люцерну . В Китае примерно в первом веке нашей эры автор книги « Шеннонг Бен Цао Цзин» , посвященной сельскому хозяйству и лекарственным растениям, описал 267 растений, обладающих пестицидными свойствами, включая растения с аллелопатическим действием. [8] В 1832 году швейцарский ботаник Де Кандоль предположил, что экссудаты сельскохозяйственных культур являются причиной сельскохозяйственной проблемы, называемой почвенной болезнью .

Не все экологи принимают аллелопатию . Многие утверждали, что его эффекты нельзя отличить от конкуренции, которая возникает, когда два (или более) организма пытаются использовать один и тот же ограниченный ресурс в ущерб одному или обоим. Аллелопатия - это прямое отрицательное воздействие на один организм в результате попадания веществ в окружающую среду другим. В 1970-х годах одни исследователи приложили большие усилия для различения конкурентных и аллелопатических эффектов, в то время как в 1990-х другие утверждали, что эти эффекты часто взаимозависимы и их трудно отличить. [3]

Однако к 1994 г. Д.Л. Лю и Дж. В. Ловетт с кафедры агрономии и почвоведения Университета Новой Англии в Армидейле, Новый Южный Уэльс , Австралия, написали две статьи [9] [10] в Journal of Chemical Ecology , в которых были разработаны методы чтобы отделить аллелохимические эффекты от других конкурентных эффектов, используя растения ячменя и изобретая процесс непосредственного исследования аллелохимических веществ. В 1994 году М.-К. Нильссон из Шведского университета сельскохозяйственных наук в Умео в ходе полевого исследования показал, что аллелопатия, вызванная Empetrum hermaphroditum, снижает рост сеянцев сосны обыкновенной на c. 40%, и конкуренция за подземные ресурсыОстальное снижение прироста составило E. hermaphroditum . [11] Для этой работы она вставляла трубы из ПВХ в землю, чтобы уменьшить конкуренцию под землей, или добавляла древесный уголь на поверхность почвы, чтобы уменьшить влияние аллелопатии, а также лечение, сочетающее эти два метода. Однако использование активированного угля для заключения об аллелопатии само по себе подвергалось критике из-за способности угля непосредственно влиять на рост растений, изменяя доступность питательных веществ. [12]

Некоторые громкие работы по аллелопатии вызывают споры. Например, открытие, что (-) - катехин якобы ответственен за аллелопатические эффекты инвазивного сорняка Centaurea stoebe, было встречено с большой помпой после публикации в Science в 2003 году. [13] Был процитирован один ученый, доктор Аластер Фиттер. утверждая, что это исследование было «настолько убедительным, что оно« теперь снова вернет аллелопатию в центр внимания ». [13] Однако многие ключевые статьи, связанные с этими результатами, были позже отозваны или существенно исправлены после того, как было обнаружено, что они содержали сфабрикованные данные, показывающие неестественно высокий уровень катехина в почвах, окружающихC. maculosa . [14] [15] [16] Последующие исследования в исходной лаборатории не смогли воспроизвести результаты этих отозванных исследований, как и большинство независимых исследований, проведенных в других лабораториях. [17] [18] Таким образом, сомнительно, что уровни (-) - катехина, обнаруженные в почве, достаточно высоки, чтобы влиять на конкуренцию с соседними растениями. Предлагаемый механизм действия (закисление цитоплазмы через окислительное повреждение) также подвергался критике на том основании, что (-) - катехин на самом деле является антиоксидантом. [18]

Примеры [ править ]

Горчица с чесноком

Многие инвазивные виды растений влияют на местные растения из-за аллелопатии. [19] [20] Известный случай предполагаемой аллелопатии произошел в пустынных кустарниках . Одним из наиболее широко известных ранних примеров был Salvia leucophylla , потому что он был на обложке журнала Science в 1964 году. [21] Было высказано предположение, что оголенные зоны вокруг кустарников были вызваны летучими терпенами, испускаемыми кустарниками. Однако, как и многие исследования аллелопатии, оно было основано на искусственных лабораторных экспериментах и ​​необоснованных экстраполяциях на естественные экосистемы. В 1970 году журнал Science опубликовал исследование, в котором использование кустов в клетках для исключения грызунов и птиц позволило траве расти в голых зонах. [22]Подробную историю этой истории можно найти в Halsey 2004. [23]

Чесночная горчица - еще один инвазивный вид растений, который, возможно, частично обязан своим успехом аллелопатии. Его успех в североамериканских лесах умеренного пояса может быть отчасти из - за его экскреции глюкосинолатов как синигрин , которые могут мешать mutualisms между родными корнями деревьев и их микоризы . [24] [25]

Было показано, что аллелопатия играет решающую роль в лесах, влияя на состав роста растительности, а также дает объяснение закономерностей лесовозобновления. [26] черный орех (Juglans черный) производит allelochemical юглона , который влияет на некоторые виды в значительной степени , а другие нет вообще. Концентрация юглона, производимая черным грецким орехом, не влияет на другие растения. [27] Опавшие листья и корневые экссудаты некоторых видов эвкалиптов являются аллелопатическими для определенных почвенных микробов и видов растений. [28] дерево небес , Айлант высочайший, производит в своих корнях аллелохимические вещества, подавляющие рост многих растений. Темпы оценки аллелохимических веществ, выделяемых высшими растениями в природе, значительно ускорились, что дает многообещающие результаты в полевых исследованиях. [29]

Приложения [ править ]

Возможное применение аллелопатии в сельском хозяйстве является предметом многочисленных исследований. [30] Текущие исследования сосредоточены на влиянии сорняков на посевы, посевов на сорняки и сельскохозяйственных культур на посевы. [31] Это исследование раскрывает возможность использования аллелохимических веществ в качестве регуляторов роста и природных гербицидов для содействия устойчивому сельскому хозяйству. [32] Ряд таких аллелохимических веществ коммерчески доступны или находятся в процессе крупномасштабного производства. Например, лептоспермон является аллелохимическим веществом лимонной бутылочной щетки ( Callistemon citrinus ). Хотя в качестве коммерческого гербицида он оказался слишком слабым, его химический аналог, мезотрион.(торговая марка Callisto), оказался эффективным. [33] Он продается для борьбы с широколистными сорняками кукурузы, но также, кажется, является эффективным средством борьбы с крабовой травой на газонах . Sheeja (1993) сообщил об аллелопатическом взаимодействии сорняков Chromolaena odorata ( Eupatorium odoratum ) и Lantana camara на отдельных основных культурах.

Многие сорта сельскохозяйственных культур проявляют сильные аллелопатические свойства, из которых наиболее изучен рис ( Oryza sativa ). [34] [35] [36] Аллелопатия риса зависит от разновидности и происхождения: рис Japonica более аллелопатический, чем гибрид Indica и Japonica-Indica. Совсем недавно в критическом обзоре аллелопатии риса и возможности борьбы с сорняками сообщалось, что аллелопатические характеристики риса наследуются количественно и были идентифицированы несколько признаков, связанных с аллелопатией. [37]

См. Также [ править ]

  • Лесная патология
  • Алломон
  • Фитохимический
  • Полуохимический

Ссылки [ править ]

  1. ^ Б Stamp, Нэнси (март 2003), "Из трясины оборонных завода гипотез", Ежеквартальный обзор биологии , 78 (1): 23-55, DOI : 10,1086 / 367580 , PMID  12661508 , S2CID  10285393 .
  2. ^ Френкеля, Готфрид С. (май 1959), "Смысл существования вторичных растительных веществ", Science , 129 (3361): 1466-1470, Bibcode : 1959Sci ... 129.1466F , DOI : 10.1126 / science.129.3361 .1466 , PMID 13658975 . 
  3. ^ а б в г д Уиллис, Рик Дж. (2007). История аллелопатии . Springer. п. 3. ISBN 978-1-4020-4092-4. Проверено 12 августа 2009 .
  4. ^ Роджер, Мануэль Хоакин Рейгоса; Reigosa, Manuel J .; Педрол, Нурия; Гонсалес, Луис (2006), Аллелопатия: физиологический процесс с экологическими последствиями , Springer, стр. 1, ISBN 978-1-4020-4279-9
  5. ^ Whittaker, RH; Фини, PP (1971). «Аллелохимия: химические взаимодействия между видами» . Наука . 171 (3973): 757–770. Bibcode : 1971Sci ... 171..757W . DOI : 10.1126 / science.171.3973.757 . ISSN 0036-8075 . JSTOR 1730763 . PMID 5541160 . Проверено 20 октября 2020 .   
  6. ↑ Rice, Elroy Leon (1984), Allelopathy , (первое издание, ноябрь 1974 года тем же редактором) (второе издание), Academic Press, стр. 422 p, ISBN 978-0-12-587058-0
  7. ^ Роджер, Мануэль Хоакин Рейгоса; Reigosa, Manuel J .; Педрол, Нурия; Гонсалес, Луис (2006), Аллелопатия: физиологический процесс с экологическими последствиями , Springer, стр. 2, ISBN 978-1-4020-4279-9
  8. ^ Чанг-Хунг Chou, "Введение в аллелопатию" , 2006, часть 1, 1-9, DOI : 10.1007 / 1-4020-4280-9_1
  9. ^ Лю Д. и Ловетт Дж. (1994) Биологически активные вторичные метаболиты ячменя I. Разработка методов и оценка аллелопатии ячменя. Журнал химической экологии 19: 2217-2230.
  10. ^ Лю Д. и Ловетт Дж. (1994) Биологически активные вторичные метаболиты ячменя. II. Фитотоксичность аллелохимических веществ ячменя Journal of Chemical Ecology 19: 2231-2244.
  11. Перейти ↑ Nilsson, Marie-Charlotte (1994). «Разделение аллелопатии и ресурсной конкуренции бореальным кустарником Empetrum hermaphroditum Hagerup». Oecologia . 98 (1): 1–7. Bibcode : 1994Oecol..98 .... 1N . DOI : 10.1007 / BF00326083 . ISSN 0029-8549 . PMID 28312789 . S2CID 21769652 .   
  12. ^ Лау, Дженнифер А .; Puliafico, Kenneth P .; Копшевер, Джозеф А .; Стельцер, Хайди; Джарвис, Эдвард П .; Шварцлендер, Марк; Штраус, Шарон Й .; Хуфбауэр, Рут А. (2008). «Заключение об аллелопатии осложняется действием активированного угля на рост растений» . Новый фитолог . 178 (2): 412–423. DOI : 10.1111 / j.1469-8137.2007.02360.x . ISSN 1469-8137 . Проверено 29 ноября 2020 . 
  13. ^ a b Юн, Кэрол Кэсук (9 сентября 2003 г.). «Судебные ботаники находят смертельное оружие травы-убийцы - The New York Times» . Нью-Йорк Таймс . Архивировано из оригинала на 2019-12-12 . Проверено 29 ноября 2020 .
  14. ^ Брендан Боррелл. «Расследование NSF громких отказов заводов заканчивается двумя отстранениями» . Часы отзыва . Проверено 29 ноября 2020 .
  15. ^ Шеннон Палус. «Фальсификация образца приводит к седьмой ретракции ученого-растениеводства» . Часы отзыва . Проверено 29 ноября 2020 .
  16. ^ Наука, AA для А. оф. 2010. Исправления и уточнения. Наука 327: 781–781. Американская ассоциация развития науки.
  17. ↑ Perry, LG, GC Thelen, WM Ridenour, RM Callaway, MW Paschke и JM Vivanco. 2007. Концентрации аллелохимического (+/-) - катехина В почвах Centaurea maculosa. J Chem Ecol 33: 2337–2344.
  18. ^ a b Герцог, С.О., Ф. Э. Даян, Дж. Байса, К. М. Мипагала, Р. А. Хуфбауэр и А. К. Блэр. 2009. Дело против (-) - катехина причастности к аллелопатии Centaurea stoebe (василек пятнистый). Сигналы и поведение растений 4: 422–424. Тейлор и Фрэнсис.
  19. ^ Крейг, Мюррелл; Гербер Эстер; Кребс Кристин; и другие. 2011. ИНВАЗИВНЫЙ ЗАЗЕМЛЕНИЕ ВЛИЯЕТ НА ПРИРОДНЫЕ РАСТЕНИЯ ЧЕРЕЗ АЛЛЕПАТИЮ. АМЕРИКАНСКИЙ ЖУРНАЛ БОТАНИИ 98 (1): 38-43 doi : 10.3732 / ajb.1000135
  20. ^ Дуглас, Кэмерон Х., Лесли А. Уэстон и Дэвид Вулф. 2011. Фитотоксичность и потенциальная аллелопатия у бледных ( Cynanchum rossicum ) и чернополостных ( C. nigrum ) инвазивных растений, науки и управления 4 (1): 133-141
  21. ^ Muller, CH, Muller, WH и Haines, BL 1964. Летучие ингибиторы роста, продуцируемые ароматическими кустарниками. Наука 143: 471-473. [1]
  22. ↑ Bartholomew, B. 1970. Голая зона между кустарниками и лугами Калифорнии: роль животных. Наука 170: 1210-1212. [2]
  23. ^ Halsey, RW 2004. В поисках аллелопатии: эко-исторический взгляд на исследование химического ингибирования в калифорнийских прибрежных кустах шалфея и chamise chaparral. Журнал Ботанического общества Торри 131: 343-367. Chaparral Институт California также предлагает PDF версию -format этой статьи. [3]
  24. ^ Стинсон, KA, Кэмпбелл, С.А., Пауэлл, JR, Вулф, BE, Каллавей, RM, Телен, GC, Hallett, SG, Prati, D., и Klironomos, JN 2006. Инвазивные растения подавляют рост саженцев местных деревьев с помощью разрушая подпольный мутуализм. PLoS Biology [4]
  25. ^ Cipollini, D. 2016. Обзор чесночной горчицы (Alliaria petiolata, Brassicaceae) как аллелопатического растения. tbot 143: 339–348. Ботаническое общество Торри.
  26. ^ Ченг, Фанг; Чэн, Чжихуэй (17 ноября 2015 г.). «Прогресс исследований по использованию аллелопатии растений в сельском хозяйстве и физиологических и экологических механизмов аллелопатии» . Границы науки о растениях . 6 : 1020. DOI : 10.3389 / fpls.2015.01020 . ISSN 1664-462X . PMC 4647110 . PMID 26635845 .   
  27. ^ Чалкер-Скотт, Линда (2 марта 2019). «Имеют ли черные орехи аллелопатический эффект на другие растения?» - через research.wsulibs.wsu.edu. Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  28. ^ К. Сасикумар, К. Виджаялакшми и К. Т. Партибан 2001. Аллелопатические эффекты четырех видов эвкалипта на редграмме ( Cajanus cajan L.)
  29. ↑ Khanh, TD, Hong, NH, Xuan, TD Chung, IM 2005. Борьба с рисовыми сорняками с помощью медицинских и зернобобовых растений из Юго-Восточной Азии. Защита растений doi : 10.1016 / j.cropro.2004.09.020
  30. ^ Kong, CH, Li, HB, Hu, F., Xu, XH, Wang, P., 2006. Аллелохимические вещества, выделяемые корнями риса и остатками в почве. Растения и почва, 288: 47-56.
  31. ^ Kong, CH, Hu, F., Wang, P., Wu, JL, 2008. Влияние аллелопатических сортов риса в сочетании с вариантами управления культурой на сорняки рисовых полей. Наука о борьбе с вредителями, 64: 276-282.
  32. ^ Chen, XH, Hu, F., Kong, CH, 2008. Улучшение сортов при аллелопатии риса. Журнал аллелопатии, 22: 379-384.
  33. ^ Корнс, Д. 2005. Каллисто: очень успешный гербицид кукурузы, вдохновленный аллелохимией. Материалы Четвертого Всемирного конгресса по аллелопатии [5]
  34. ^ Pheng, S., Olofsdotter, M., Jahn, G. и Adkins, SW (2009-12) Потенциальные аллелопатические линии риса для борьбы с сорняками при производстве риса в Камбодже. Биология сорняков и борьба с ними, 9 4: 259-266 .
  35. ^ Pheng, S., Olofsdotter, M., Jahn, G., Nesbitt, H. и Adkins, SW (2009-12) Аллелопатический потенциал камбоджийских рисовых линий в полевых условиях. БИОЛОГИЯ И УПРАВЛЕНИЕ СОРНЯМИ, 9 4: 267-275 .
  36. ^ Пхенг, С. М. Olofsdotter, Г. Ян и С. Адкинс. 2010. Использование фитотоксичных растительных остатков риса для борьбы с сорняками. Сорняк. Биол. Управлять. 10: 176-184 .
  37. ^ Khanh, ТД, Суан, TDand Chung, IM2007. Аллелопатия риса и возможности борьбы с сорняками. Анналы прикладной биологии doi : 10.1111 / j.1744-7348.2007.00183.x

Дальнейшее чтение [ править ]

  • анон. (Индерджит). 2002. Многогранный подход к изучению аллелохимических веществ в экосистеме. В : Аллелопатия, от молекул к экосистемам , MJ Reigosa и N. Pedrol, Eds. Издательство Science Publishers, Энфилд, Нью-Гэмпшир.
  • Бховмик Н., Мани А., Хаят А. (2016), «Аллелопатический эффект экстракта листьев личи на прорастание семян гороха и лафы», Журнал сельскохозяйственной инженерии и пищевых технологий, 3 (3): 233-235.
  • Blum U, Shafer SR, Lehman ME (1999), «Доказательства ингибирующих аллелопатических взаимодействий с участием фенольных кислот в полевых почвах: концепции против экспериментальной модели», Critical Reviews in Plant Sciences , 18 (5): 673–693, doi : 10.1016 / S0735-2689 (99) 00396-2 .
  • Эйнхеллиг, Ф.А. 2002. Физиология аллелохимического действия: ключи и взгляды. В : Аллелопатия, от молекул к экосистемам , MJ Reigosa и N. Pedrol, Eds. Издательство Science Publishers, Энфилд, Нью-Гэмпшир.
  • Харпер, Дж. Л. 1977. Популяционная биология растений . Academic Press, Лондон.
  • Хосе С. 2002. Аллелопатия черного ореха: современное состояние науки. В : Химическая экология растений: аллелопатия в водных и наземных экосистемах , А.Ю. Маллик и др. (Индерджит), ред. Birkhauser Verlag, Базель, Швейцария.
  • Маллик, AU и анон. (Индерджит). 2002. Проблемы и перспективы изучения аллелохимических соединений растений: краткое введение. В : Химическая экология растений: аллелопатия в водных и наземных экосистемах , Маллик, Австралия и другие, ред. Birkhauser Verlag, Базель, Швейцария.
  • Мюллер СНА (1966), "Роль химического ингибирования (аллелопатия) в растительной композиции", Бюллетень Torrey ботанического клуба , 93 (5): 332-351, DOI : 10,2307 / 2483447 , JSTOR  2483447 .
  • Рейгоса, М.Дж., Н. Педрол, А.М. Санчес-Морейрас и Л. Гонсалес. 2002. Стресс и аллелопатия. В : Аллелопатия, от молекул к экосистемам , MJ Reigosa и N. Pedrol, Eds. Издательство Science Publishers, Энфилд, Нью-Гэмпшир.
  • Райс, EL 1974. Аллелопатия . Academic Press, Нью-Йорк.
  • Sheeja BD 1993. Аллелопатические эффекты Eupatorium odoratum L. и Lantana camara, L. на четырех основных сельскохозяйственных культурах. Диссертация М. Фил представлена ​​в Университет Манонманиам Сунданар, Тирунелвели.
  • Webster 1983. Девятый новый университетский словарь Вебстера . Merriam-Webster, Inc., Спрингфилд, Массачусетс.
  • Уиллис, RJ (1985), "Исторические основы концепции аллелопатия", журнал истории биологии , 18 : 71-102, DOI : 10.1007 / BF00127958 , S2CID  83639846 .
  • Уиллис, Р.Дж., 1999. Австралийские исследования аллелопатии эвкалипта : обзор. В : Принципы и практика в экологии растений: Аллелохимические взаимодействия , анон. (Индерджит), К.М.М. Дакшини и К.Л. Фой, ред. CRC Press и Бока-Ратон, Флорида.

Внешние ссылки [ править ]

  • Журнал аллелопатии
  • Международное общество аллелопатии