Festuca arundinacea - Festuca arundinacea

Festuca arundinacea
Starr 030603-0006 Festuca arundinacea.jpg
Научная классификация редактировать
Королевство:Plantae
Clade:Трахеофиты
Clade:Покрытосеменные
Clade:Однодольные
Clade:Коммелиниды
Заказ:Poales
Семья:Poaceae
Подсемейство:Pooideae
Род:Festuca
Разновидность:
F. arundinacea
Биномиальное имя
Festuca arundinacea
Синонимы
  • Schedonorus arundinaceus (Шреб.) Дюморт.
  • Щедонорус феникс
  • Festuca fenas
  • Festuca uechtritziana
  • Лолиум арундинацеум (Шреб.) Дарбыш.

Festuca arundinacea (син., Schedonorus arundinaceus и Лолиум арундинацеум) является разновидностью трава широко известный как овсяница высокая. Это многолетник прохладного сезона. C3 виды гроздь родной для Европа. Это важный корм травы по всей Европе, и многие сорта использовались в сельском хозяйстве. Это также декоративная трава в садах и фиторемедиация растение.

Преобладающий сорт на британских пастбищах - S170, эндофит -бесплатное разнообразие.[1] В своей родной европейской среде овсяница высокорослая встречается на влажных лугах, берегах рек и в прибрежных районах побережья.[2] Его распространение - это климатический фактор, эдафический или другие атрибуты окружающей среды.[3]

История

Festuca arundinacea была первоначально выведена в садах Кью в Соединенном Королевстве.[4]

В США.

Овсяница высокорослая была завезена в США в конце 19 века, но не зарекомендовала себя как широко используемый многолетний корм до 1940-х годов. Как и в Европе, овсяница высокорослая стала важной, хорошо адаптированной кормовой травой в прохладное время года для сельского хозяйства в США с множеством сортов. Помимо кормов, он стал важной травой для дерна и сохранение почвы. Овсяница высокорослая - самая жаростойкая из основных злаков прохладного сезона. Овсяница высокорослая имеет более глубокую корневую систему по сравнению с другими злаками холодного сезона. Этот не родной трава хорошо приспособлена к «переходной зоне» Средняя Атлантика и юго-восток США и в настоящее время занимает более 35000000 акров (140000 км2).[5]

Овсяница высокая стала инвазивные виды и ядовитый сорняк на лугах и местах обитания коренных жителей Калифорнии, таких как Калифорнийские прибрежные прерии растительное сообщество.

Доминирующим сортом, выращиваемым в США, является Кентукки 31. В 1931 г. профессор агрономии Э. Н. Фергюс Университет Кентукки, собрал семена у населения на склоне холма в Округ Менифи, Кентукки хотя формального выпуска сорта не происходило до 1943 года. Фергус услышал об этой "чудо-траве", когда судил сироп сорго соревнования в соседнем городе. Он хотел увидеть эту траву, потому что она была зеленой, пышной и хорошо росла на склоне холма во время засухи. Во время посещения места он был впечатлен и взял с собой образцы семян. С этим семенем он провел сортоиспытания, открыл питомники по увеличению семян и высоко оценил их эффективность. Он был выпущен как Kentucky 31 в 1943 году, и сегодня он доминирует над лугами во влажном юго-востоке США. В 1943 году Фергус и другие признали этот высокий сорт овсяницы сильнорослым, широко адаптируемым, способным противостоять плохим почвенным условиям, устойчивым к вредителям и засухе.[5] Он используется в основном на пастбищах и в ситуациях с низким уровнем обслуживания.

Селекционеры создали многочисленные сорта темно-зеленого цвета с желательно более узкими лопастями, чем светло-зеленый К-31 с крупными лопастями. Овсяница высокорослая - трава на Южная лужайка из белый дом.[6]

Описание

Овсяница высокорослая - многолетний многолетний вид грозди. Фотосинтез Листья образуют пучки, толстые и широкие, с выступающими жилками, идущими параллельно всей длине листа. Лезвия имеют «зубчатый» край, который можно почувствовать, если провести пальцами по краю пластинки. Нижняя сторона листа может быть блестящей. Листья скручиваются в бутоне без выпуклостей. язычок. Обратите внимание, что большинство трав складываются, а не скручиваются, что делает это ключевым признаком для идентификации овсяницы высокой. В ушные раковины обычно тупые, но иногда могут быть более когтистыми. В стебель круглый в поперечном сечении. Как правило, этот вид травы имеет длительный вегетационный период и имеет высоту от 2 до 4 футов (1,2 м) на стадии семян.[7]

Starr 040523-9001 Festuca arundinacea.jpg

Овсяница высокорослая разрастается кущение и передача семян - не столоны или же корневища, которые обычны для многих видов трав. Однако у овсяницы высокорослой может быть множество стерильных побегов, увеличивающих ширину каждой грозди. На фунт приходится примерно 227 000 семян.[8]

Типично встречающаяся в средней части Атлантического океана и на юго-востоке США, овсяница высокорослая лучше всего проявляет себя в почвах со значениями pH от 5,5 до 7. Рост может происходить круглый год при соответствующих условиях, но обычно рост прекращается, когда температура почвы опускается ниже 40 ° F (4 ° С).[8]

Таксономия

Festuca arundinacea впервые был описан немецким натуралистом Иоганн Кристиан Даниэль фон Шребер в 1771 г. Позднее перенесен в род Щедонор бельгийского ботаника Бартелеми Шарль Жозеф Дюмортье в 1824 г. и снова к роду Лолиум под именем Лолиум арундинацеум Стивеном Дж. Дарбиширом в 1993 году. Щедонор был воскрешен в 1998 году, и имя Schedonorus arundinaceus (Шреб.) Дюморт. был консервированный против более раннего названия Schedonorus arundinaceus Роэм. & Schult.[9] Наиболее известен по имени Festuca arundinacea, таксономисты не согласны с тем, Festuca подрод Щедонор больше связан с родом Лолиум или лучше всего возвести в ранг рода самостоятельно.[10]

Ассоциация эндофитов

Овсяницу высокорослую можно встретить на большинстве почв юго-востока, включая маргинальные, кислые и плохо дренированные почвы, а также в районах с низким плодородием, где возникают стрессы из-за засухи и перевыпаса.[11] Эти полезные свойства теперь известны как результат симбиотический ассоциация с грибком Neotyphodium coenophialum.[12]

Эта ассоциация между овсяницей высокорослой и грибковым эндофитом является мутуалистический симбиотические отношения (оба симбионта извлекают из этого пользу). Грибок остается полностью межклеточный, растущий между клетками надземных частей своего травяного хозяина. Грибок бесполый, и передается новым поколениям овсяницы высокорослой только через семена, этот способ известен как вертикальная передача.[12] Таким образом, в природе грибок не живет вне растения. Жизнеспособность грибка в семенах ограничена; как правило, через год или два хранения семян грибковый эндофит мицелий погибло, и из проросших семян получатся растения, свободные от эндофитов.[13]

Симбиоз высокорослой овсяницы и эндофита дает растению конкурентное преимущество. Овсяница высокорослая, инфицированная эндофитами, по сравнению с овсяницей высокорослой, не содержащей эндофитов, сдерживает травоядность насекомых и млекопитающих,[14] придает засухоустойчивость,[15] и устойчивость к болезням.[16] Взамен укрытия, передачи семян и питательных веществ эндофит производит вторичные метаболиты. Эти метаболиты, а именно алкалоиды, отвечают за повышение приспособленности растений. Алкалоиды в овсянице тростниковой эндофитной включают 1-аминопирролизидины (Lolines ), алкалоиды спорыньи (клавины, лизергиновые кислоты и производные алкалоидов) и пирролопиразин, перамин.

Основная структура 1-аминопирролизидинов (лолиновых алкалоидов), продуцируемых в овсянице высокой, инфицированной Neotyphodium coenophialum; R 'и R' 'обозначают переменную заместители что может включать метил, формил, и ацетил группы, дающие начало различным видам лолайн.

Лолинии - самые распространенные алкалоиды, их концентрация на 1000 выше, чем у алкалоидов спорыньи. Травы, не содержащие эндофитов, не образуют полос, и, как показано на примере близкородственного эндофита, обычно встречающегося в овсяница луговая, Neotyphodium uncinatum,[17] эндофит может производить морщинки в аксенический лабораторная культура. Однако хотя N. coenophialum обладает всеми генами биосинтеза лолина,[18] в культуре он не производит рожков.[17] Таким образом, в симбиозе овсяницы высокорослой только взаимодействие хозяина и эндофита производит лолинии.[12] Было доказано, что мордашки сдерживают травоядность насекомых и могут вызывать различные другие реакции у высших организмов. Несмотря на более низкие концентрации, алкалоиды спорыньи, по-видимому, значительно влияют на рост животных. Эрготы вызывают изменения в нормальных гомеостатических механизмах у животных, что приводит к токсичности, проявляющейся в снижении увеличения веса, повышении внутренние температуры, ограниченный кровоток, снижение производства молока и репродуктивные проблемы. Перамин, как и алкалоиды спорыньи, обнаруживается в организме хозяина в гораздо более низких концентрациях по сравнению с алкалоидами лолина. Было показано, что его активность в первую очередь инсектицидная и не связана с токсичностью для млекопитающих или других травоядных.[19]

Воздействие на животных, инфицированных эндофитами, типичной овсяницы

Кобылы и жеребята

Лошади особенно предрасположены к репродуктивным проблемам, связанным с овсяницей высокорослой, часто приводящей к гибели жеребенка, кобылы или того и другого.[20] Беременные лошади могут сильно пострадать от алкалоидов, вырабатываемых симбионтом овсяницы высокой. Кобылы что корм на инфицированной овсянице может иметь длительную беременность, затрудненное жеребление, утолщение плацента, или ослабленный кормление грудью. Кроме того, жеребята могут родиться ослабленными или мертвыми.[21] Для смягчения токсикоза рекомендуется вывести беременных кобыл с инфицированного высокорослого пастбища за 60–90 дней до вынашивания жеребят, так как проблемы с поздним вынашиванием являются наиболее распространенными.[22]

Крупный рогатый скот

Токсичность овсяницы у крупный рогатый скот летом шерсть становится шероховатой, не переносится жары. Крупный рогатый скот, пасущийся на овсянице высокой, в жаркую погоду с большей вероятностью будет оставаться в тени или бродить по воде. Зимой у крупного рогатого скота может появиться заболевание, известное как «овсяница». Это происходит из-за сужения кровеносных сосудов, особенно в конечностях, и вызывает гангренозный условие. Если не лечить, копыто может отвалиться. Кроме того, у крупного рогатого скота может наблюдаться снижение прибавки в весе и снижение продуктивности молока при интенсивном выпасе инфицированного высокорослого пастбища.[5] Для предотвращения токсикоза крупному рогатому скоту следует давать альтернативный корм, чтобы уменьшить потребление инфицированной овсяницы.

Бассейны с питательными веществами под высокорослым овсяницей

Круговорот углерода в наземных экосистемах является основным направлением исследований. Наземный связывание углерода представляет собой процесс удаления углекислого газа из атмосферы посредством фотосинтеза и хранения этого углерода в углеродных пулах растений или почвы. Увеличение содержания органического углерода в почве способствует агрегации почвы, увеличению инфильтрации, уменьшению эрозии, повышению плодородия почвы и действует как долгоживущие скопления почвенного углерода. Многие исследования показали, что долгосрочные участки овсяницы, инфицированные эндофитами, увеличивают запасы углерода в почве за счет ограничения активности микробов и макрофауны по разрушению поступления инфицированного эндофитами органического вещества и увеличения поступления углерода через производство растений.[23] В то время как долгосрочные исследования, как правило, показывают увеличение накопления углерода, краткосрочные исследования этого не показывают. Однако краткосрочные исследования показали, что ассоциация эндофитов приводит к более высокому производству биомассы над- и подземных растений по сравнению с неинфицированными растениями,[23] а также уменьшение определенных микробных сообществ.[24] Для осознания экологической роли и потенциальных преимуществ овсяницы тростниковой и ассоциации эндофитов в связи с секвестрацией углерода необходимо дополнительно понять характеристики конкретных участков, такие как управление и климат.

Новые эндофиты

Новые сорта выращиваются и тестируются каждый год. Основное внимание в исследованиях уделяется выращиванию инфицированных эндофитами сортов овсяницы высокорослой, которые не оказывают вредного воздействия на домашний скот, сохраняя при этом эндофитические эффекты, заключающиеся в снижении травоядности насекомых, устойчивости к болезням, засухоустойчивости и увеличении вегетационного периода. Новые эндофиты, также называемые «дружественными» эндофитами, представляют собой симбиотические грибы, которые связаны с овсяницей высокорослой, но не продуцируют целевые алкалоиды в токсичных концентрациях. Широко используемый и проверенный новый эндофит называется MaxQ и выращивается на высокорослой овсянице-хозяине Georgia-Jesup.[25] Этот сорт овсяницы высокорослой - новая комбинация эндофитов, продуцирующая алкалоиды спорыньи почти на нулевом уровне, сохраняя при этом концентрацию других алкалоидов.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Гибсон, Д. Дж. И Дж. А. Ньюман. (2002). Festuca arundinacea Шребер (F. elatior L. ssp. арундинацея (Шребер) Хакель). Журнал экологии 89, 304-324.
  2. ^ Тутин Т.Г. и др., Флора Europaea. Издательство Кембриджского университета, Нью-Йорк, 1980. vol. 5. С. 132-133.
  3. ^ Сайккинен, К. (2000). Кентукки 31, далеко от дома. Наука 287, 1887.
  4. ^ Cougnon et al. (2013). Производительность и качество овсяницы высокорослой (Festuca arundinacea Schreb.) И райграса многолетнего (Lolium perenne L.), а также смесей обоих видов, выращенных с или без белого клевера (Trifolium repens L.) под контролем обрезки. Наука о траве и кормах 21, 111-138.
  5. ^ а б c Болл, Д. М., Дж. Ф. Педерсен, Г. Д. Ласфилд. (1993). Эндофит овсяницы обыкновенной. Американский ученый 81, 370-379.
  6. ^ "Дейл Хейни ведет" Спросите у Белого дома ". Georgewbush-whitehouse.archives.gov. 2008-10-16. Получено 2018-05-31.
  7. ^ Идентификация травы и бобовых культур. Расширение Великобритании.
  8. ^ а б «Овсяница высокая» (PDF). Получено 2018-05-31.
  9. ^ Соренг, Р.Дж., Э.Э. Террелл, Дж. Виерсема, С.Дж. Дарбишир. 2001. (1488) Предложение о сохранении названия. Schedonorus arundinaceus (Шреб.) Дюморт. против Schedonorus arundinaceus Роэм. & Schult. (Poaceae: Poeae). Таксон, 50(3): 915-917.
  10. ^ Саха, М. Овсяница высокая. В Cai, H., T. Yamada и C. Kole. Генетика, геномика и селекция кормовых культур. CRC Press: Бока-Ратон, Флорида. С. 58-89.
  11. ^ Руководство по идентификации и использованию кормов. 2000. AGR-175, Консультационная служба Великобритании.
  12. ^ а б c Сигел М. Р. и Л. П. Буш. (1997). Продукция токсинов в ассоциациях трава / эндофиты. Отношения с растениями. 185-207.
  13. ^ Информационная страница штата Орегон В архиве 2008-05-11 на Wayback Machine
  14. ^ Hoveland, C. S., et al. (1983). Управляйте производительностью и ассоциацией Acremonium coenophialum грибной эндофит на пастбище овсяниц высокорослой. Агрономический журнал 75: 821-824.
  15. ^ Уэст, К. П. и др. (1993). Влияние эндофитов на рост и устойчивость овсяницы высокорослой вдоль градиента водоснабжения. Агрон Дж 85: 264–270.
  16. ^ Защелка, Г. С. М. (1997). Обзор Неотифодиум-трава взаимодействия. п. 1–11. В К. В. Бэкон и Н. С. Хилл (ред.) Неотифодиум/ Взаимодействие травы. Пленум Пресс, Нью-Йорк.
  17. ^ а б Бланкеншип Дж. Д., Спиринг М. Дж., Уилкинсон Х. Х., Фаннин Ф. Ф., Буш LP, Шардл С. Л. (2001). "Производство алкалоидов лолина эндофитом травы, Neotyphodium uncinatum, в определенных носителях ". Фитохимия. 58 (3): 395–401. Дои:10.1016 / S0031-9422 (01) 00272-2. PMID  11557071.
  18. ^ Кутил Б.Л., Гринвальд С., Лю Дж., Спиринг М.Дж., Шардл К.Л., Уилкинсон Х.Х. (2007). «Сравнение кластеров генов алкалоидов лолина в эндофитах грибов: прогнозирование мотивов совместной регуляции последовательности и эволюционной истории». Грибковая генетика и биология. 44 (10): 1002–10. Дои:10.1016 / j.fgb.2007.04.003. PMID  17509914.
  19. ^ Роуэн, Д. Д., и Г. К. М. Защелка. (1994). Использование инфицированного эндофитами райграса многолетнего для повышения устойчивости к насекомым. п. 169–183. В К. У. Бэкон и Дж. Ф. Уайт-младший (ред.) Биотехнология эндофитных грибов трав. Бока-Ратон, Флорида. CRC Press.
  20. ^ Путнум и др. (1990). Влияние грибкового эндофита, Acremonium coenophialum в овсянице на беременных кобылах и жизнеспособности жеребят. Являюсь. J. Res. 52:2071
  21. ^ Понимание инфицированной эндофитами овсяницы и ее влияния на маточных кобыл. Расширение Великобритании
  22. ^ Лоуренс, Л.А. Кобылы, пасущиеся на высоких овсяницах пастбища или кормление сена на высоких овсяницах, требуют тщательного ухода и пристального наблюдения В архиве 2008-05-16 на Wayback Machine. 1996
  23. ^ а б Franzluebbers, A.J., et al. (1999). Запасы почвенного углерода и азота под овсяницей высокорослой, инфицированной низко- и высокоэндофитами. Журнал Общества почвоведов Америки 63, 1687–1694.
  24. ^ Дженкинс, М. Б., А. Дж. Францлубберс и С. Б. Хумаюн (2006). Оценка краткосрочных реакций прокариотических сообществ в насыпных и ризосферных почвах на заражение эндофитами овсяницы высокорослой. Растительная почва 289, 309–320.
  25. ^ Болл, Д. М.Новые эндофиты овсяницы большой В архиве 2005-11-10 на Wayback Machine
  • Фрибург, Х.А., Д. Б. Ханнауэй и К. П. Уэст (ред.). Овсяница высокорослая для XXI века. 539 с. Агрон. Моног. 53. ASA, CSSA, SSSA. Мэдисон, Висконсин.