알레오파시

Allelopathy
(오스트레일리아) 해안의 오크나무는 비교적 개방적인 캐노피와 충분한 강우량(연간 120cm 이상)에도 불구하고 아래층 식물의 발아를 완전히 억제한다.

대립 유전병은 한 유기체가 다른 유기체의 발아, 성장, 생존, 번식에 영향을 미치는 하나 이상의 생화학물질을 생성하는 생물학적 현상이다.이러한 생화학 물질들은 대립 유전 화학 물질로 알려져 있고 표적 유기체와 지역사회에 유익한 (양성 대립 유전병증) 또는 해로운 (음성 대립병증) 영향을 미칠 수 있다.알레오파시는 종종 식물들 사이의 화학적으로 매개되는 경쟁을 묘사하기 위해 좁게 사용되지만, 때로는 어떤 종류의 생물들 간에 화학적으로 매개되는 경쟁으로 더 광범위하게 정의되기도 한다.대립 유전화학은 2차 대사물의 서브셋으로, 대립 유전체 유기체의 대사([1]즉, 성장, 발달 및 재생산)에 직접 필요하지 않다.

대립 유전자 상호작용은 식물 군집 내 종 분포와 풍부함을 결정하는 데 중요한 요소이며, 또한 많은 침입 식물의 성공에 중요하다고 생각됩니다.구체적인 예로는 검은 호두(Juglans nigra), 천국의 나무(Ailanthus altissima), 검은 크로베리(Empetrum nigrum), 얼룩무늬 목초(Centaurea stoebe), 마늘 겨자(Alliaria petiolata), 카수아리나/Allocasarina spp, 견과류 등을 들 수 있다.

대립 유전병을 자원 경쟁과 구별하는 것은 종종 실제로 어려울 수 있다.전자는 환경에 유해한 화학 물질을 첨가하여 발생하는 반면, 후자는 필수 영양소(또는 물)의 제거에 의해 발생합니다.대부분의 경우 두 메커니즘이 동시에 작동할 수 있습니다.게다가, 일부 대립 유전 화학 물질은 영양소의 가용성을 감소시킴으로써 기능할 수 있다.이 문제를 더욱 혼란스럽게 하는 것은 대립 화학 물질의 생산 자체가 영양소의 가용성, 온도 및 pH와 같은 환경 요인에 의해 영향을 받을 수 있다는 것이다.오늘날, 대부분의 생태학자들은 대립 유전병의 존재를 인정하지만, 많은 특별한 사례들은 여전히 논란의 여지가 있다.

역사

The term allelopathy from the Greek-derived compounds allilon- (αλλήλων) and -pathy (πάθη) (meaning "mutual harm" or "suffering"), was first used in 1937 by the Austrian professor Hans Molisch in the book Der Einfluss einer Pflanze auf die andere - Allelopathie (The Effect of Plants on Each Other - Allelopathy) published in German.[2]그는 생화학적 상호작용을 묘사하기 위해 이 용어를 사용했다. 생화학적인 상호작용을 통해 식물은 [3]인접한 식물의 성장을 억제한다.[4] 1971년, 휘태커와 피니는 사이언스 저널에 리뷰를 발표했는데,[2][5] 그것은 유기체 사이의 모든 화학적 상호작용을 통합시킬 수 있는 대립 유전 화학 상호작용의 확장된 정의를 제안했다.1984년, 엘로이 리언 라이스는 대립 유전병증에 관한 그의 논문의 정의를 다른 식물이나 미생물에 대한 생화학 물질의 자연 [6]환경으로의 방출에 의한 직접적인 긍정적 또는 부정적 영향을 포함하도록 확대했다.이후 10년 동안 이 용어는 다른 연구자들에 의해 유기체 간의 광범위한 화학적 상호작용을 설명하기 위해 사용되었고, 1996년까지 국제알렐로파시학회(IAS)는 알레로파시를 "농업의 성장과 발전에 영향을 미치는 식물, 조류, 박테리아, 곰팡이에 의해 생산된 2차 대사물과 관련된 모든 과정"으로 정의했다.요관과 생물학적 시스템."[7]최근 들어 식물 연구자들은 다른 [2]식물을 억제하는 식물에 의해 생산되는 물질의 원래 정의로 되돌아가기 시작했다.동물학자들은 산호와 해면동물과 같은 무척추동물 [2]사이의 화학적 상호작용을 설명하기 위해 이 용어를 차용했다.

알레오파시라는 용어가 사용되기 훨씬 전에, 사람들은 한 식물이 다른 식물에게 끼칠 수 있는 부정적인 영향을 관찰했다.기원전 300년경에 살았던 테오프라스토스는 돼지풀의 알팔파 억제 효과를 알아챘다.서기 1세기 경 중국에서는 농업과 약용 식물에 관한 책인 신농벤차오징의 저자가 알레로파스 효과가 [8]있는 식물 등 살충 능력이 있는 식물 267종을 묘사했다.1832년, 스위스의 식물학자 드 칸돌은 농작물 삼출액이 토양병이라고 불리는 농업 문제의 원인이라고 제안했다.

알레오파시는 생태학자들 사이에서 보편적으로 받아들여지지 않는다.많은 사람들은 그 효과가 두 개 이상의 유기체가 한 개 또는 둘 다에게 피해를 입히도록 동일한 제한된 자원을 사용하려고 할 때 발생하는 착취 경쟁과 구별될 수 없다고 주장해왔다.1970년대에 일부 연구자들은 경쟁적이고 대립되는 효과를 구별하는 데 많은 노력을 기울였지만, 1990년대에는 그 효과가 종종 상호의존적이며 쉽게 [2]구별될 수 없다고 주장했다.하지만, 1994년에 의해, D.L. 류와 J.VLowett는 농학 및 토양 과학에서, 뉴 잉글랜드 대학교 아미 데일, 뉴 사우스 웨일스, 호주, 그리고 페이지의 주 발명 보리를 사용하여 필기장 화학 생태학의 방법은 다른 경쟁적 영향에서 타종 가해 화합물 효과를 분리할 때 두개 papers[9][10]을 썼다rocess유전 화학 물질을 직접 검사하는 거죠1994년 우메오에 있는 스웨덴 농업과학대학의 M.C. Nilsson은 현장연구에서 Empetrum hermaphroditum이 발휘한 대립 유전병증이 스코틀랜드 소나무 묘목의 성장을 최대 40% 감소시켰으며, Eermaphroditum에 의한 지하자원경쟁이 남아 있는 [11]것을 보여주었다.이 작업을 위해 그녀는 지하 경쟁을 줄이기 위해 PVC 튜브를 지면에 삽입하거나 대립 유전병의 영향을 줄이기 위해 토양 표면에 숯을 첨가하고 두 가지 방법을 결합한 치료법을 사용했습니다.그러나 활성탄을 사용하여 대립 유전병에 대한 추론을 하는 것 자체는 숯이 영양소의 [12]가용성을 변화시킴으로써 식물 성장에 직접적으로 영향을 미칠 수 있는 가능성 때문에 비판을 받아왔다.

알레오파시에 대한 몇몇 저명한 연구가 논란에 휩싸였다.예를 들어, (-)-카테킨이 침습성 잡초 센타우레아 스토베의 알레로패스 영향의 원인이라는 발견은 2003년 [13]사이언스에 발표된 후 많은 환영을 받았다.어느 과학자,라고 앨러스 테어 피터 소버린 사장 이 연구가``너무 커서 'now 단단히 다시 중심 무대에 알렐로 파시를 배치할 것 설득력 있는 말한 것으로 알려졌다.들이 위조된 데이터 부자연스럽게 높은 leve을 보여 주는 것을 포함한 발견되었다 '"[13] 하지만, 중요한 서류도 이 연구 결과에 관련된 많은 아니면 나중에 극도로 교정하고, 수축되었다.C.[14][15] stoebe 주변 토양에 카테킨이 함유되어 있습니다[16] 원래 실험실의 후속 연구는 이러한 철회된 연구의 결과를 복제할 수 없었고, 다른 [17][18]실험실에서 대부분의 독립적 연구가 수행되지 않았다.따라서 토양에서 발견되는 (-)-카테킨의 수치가 인접 식물과의 경쟁에 영향을 미칠 정도로 높은지는 의심스럽다.제안된 작용 메커니즘(산화적 손상을 통한 세포질의 산성화)은 또한 (-)-카테킨이 실제로 [18]항산화제라는 것을 근거로 비판되어 왔다.

예

마늘 겨자

식물

많은 침입 식물 종들은 대립 [19][20]유전병을 통해 토종 식물들을 방해한다.대립 유전병의 유명한 사례는 사막의 관목에서 발견된다.가장 널리 알려진 초기 사례 중 하나는 살비아 레우코필라였는데,[21] 1964년 사이언스지의 표지에 실렸기 때문이다.관목 주변의 벌거벗은 구역은 관목에서 방출되는 휘발성 테르펜에 의해 발생한다고 가정되었다.하지만, 많은 대립 유전병리 연구들처럼, 그것은 인공 실험과 자연 생태계에 대한 보증되지 않은 외삽에 기초했습니다.1970년, 사이언스는 설치류와 새를 제외하기 위해 관목들을 케이지하는 것이 맨땅에서 [22]풀을 자라게 하는 연구를 발표했다.이 이야기의 자세한 역사는 Halsey [23]2004에서 찾을 수 있다.

마늘 겨자는 유전병리 때문에 부분적으로 성공을 거둘 수 있는 또 다른 침입 식물 종이다.북미의 온대 숲에서 그것의 성공은 부분적으로 토착 나무 뿌리와 균근균 [24][25]사이의 상호 작용을 방해할 수 있는 시니그린과 같은 글루코시놀레이트의 배설 때문일 것이다.

알레오파시는 식생 구성에 영향을 미치며 숲에서 중요한 역할을 하는 것으로 밝혀졌으며 산림 [26]재생 패턴에 대한 설명도 제공하고 있다.검은 호두는 대립 화학 물질인 저글론을 생성하는데, 이것은 어떤 종들은 영향을 많이 받는 반면 다른 종들은 전혀 영향을 받지 않습니다.그러나 저글론의 대립병리 효과에 대한 대부분의 증거는 실험실 분석에서 나온 것이므로 저글론이 현장 [27]조건 하에서 경쟁업체의 성장에 어느 정도 영향을 미치는지는 여전히 논란이 되고 있다.일부 유칼립투스 종의 잎 더미와 뿌리 삼출물은 특정 토양 미생물이나 식물 [28]종에 대해 대립각을 세운다.하늘의 나무인 아일란서스 알티시마는 뿌리에서 많은 식물의 성장을 억제하는 대립 유전 화학 물질을 생산한다.얼룩무늬나풀(센타우레아)은 알레오파시를 [29]이용하는 침습성 식물이다.

알레오파시의 또 다른 예는 기적의 나무로 알려진 Leucaena Leucocephala에서 볼 수 있다.이 식물은 다른 식물의 성장을 억제하는 독성 아미노산을 함유하고 있지만, 자신의 종들의 성장을 억제하지는 않는다.다른 농작물들은 이러한 대립 유전 화학 물질에 대해 다르게 반응하기 때문에, 밀 수확량은 감소하는 반면, 쌀은 L. Leucocephala가 [30][unreliable source?]있을 때 증가한다.

캡사이신은 향신료/음식 [31]공급원으로서 사람에 의해 재배되는 많은 고추에서 발견되는 대립 화합물이다.식물의 성장과 생존을 위해 필요하지 않고 대신 초식동물을 억제하고 바로 근처에 [32][dubious – discuss]다른 식물이 싹트지 못하도록 하기 때문에 대립 화학 물질로 여겨진다.연구 대상으로는 풀, 상추, 알팔파 등이 있으며 평균적으로 50% [32]정도 성장을 억제할 수 있다.캡사이신은 초식동물과 특정 기생충의 [33]활동을 억제하는 것으로 나타났다.애벌레와 같은 초식동물은 캡사이신이 많이 함유된 음식을 먹었을 때 발육이 저하된다.

적용들

알레글로화학은 [34]잡초를 억제하는 능력 때문에 지속 가능한 농업에 유용한 도구이다.농업에서 대립 유전병의 가능한 적용은 많은 [35]연구 주제이다.농업에서 대립 화학 생산 공장을 사용하는 것은 잡초와 다양한 해충을 현저하게 억제하는 결과를 초래한다.일부 식물은 심지어 다른 식물의 발아율을 50%[32]까지 감소시킨다.현재의 연구는 잡초가 농작물에 미치는 영향, 잡초에 미치는 영향, [36][37]농작물이 농작물에 미치는 영향에 초점을 맞추고 있다.이 연구는 지속 가능한 [38]농업을 촉진하기 위해 대립 유전 화학 물질을 성장 조절제 및 천연 제초제로 사용할 가능성을 더욱 높이고 있다.농업 관행은 [39]대립 화학 생산 공장의 활용을 통해 강화될 수 있다.올바르게 사용되면, 이 식물들은 [40]농약, 제초제, 그리고 항균성질을 농작물에 제공할 수 있다.그러한 대립 화학 물질의 수는 상업적으로 이용 가능하거나 대규모 제조 과정에 있다.예를 들어, 렙토스페르몬은 레몬 병브러쉬(Callistemon citrinus)의 대립 화합물이다.시판되는 제초제로는 너무 약한 것으로 밝혀졌지만, 이것의 화학유사물질인 메소트리온(상표명 칼리스토)이 효과가 [41]있는 것으로 밝혀졌다.옥수수의 활엽 잡초 방제용으로 판매되고 있지만, 잔디밭의 게풀 방제에도 효과적인 것 같습니다.Sheeja(1993)는 엄선된 주요 작물에 대해 크로몰레나 오도라타(Euporatium odoratum)와 란타나 카마라 잡초의 대립 유전병리 상호작용을 보고했다.

많은 작물 재배품종들은 강한 대립 유전병 특성을 보이며, 그 중 쌀(Oryza sativa)이 가장 많이 [42][43][44]연구되었다.쌀알레알로파시는 품종과 기원에 따라 다르다: 자포니카 쌀은 인디카와 자포니카-인디카 [citation needed]잡종보다 더 알레알로파스가 많다.최근 쌀알레알파시에 대한 비판적 검토와 잡초 관리 가능성에 따르면 쌀의 알레알로파시 특성은 정량적으로 유전되며 여러 가지 [45]알레알로파시에 관여하는 특성이 확인되었다.농업에서의 대립 화학 물질의 사용은 잡초들이 [34]잔류물을 남기지 않기 때문에 잡초 방제에 대한 보다 환경 친화적인 접근을 제공한다.현재 사용되는 살충제와 제초제는 수로로 유출되어 안전하지 않은 수질을 초래한다.이 문제는 강력한 제초제 대신 대립 유전 화학 물질을 사용함으로써 제거되거나 상당히 줄어들 수 있다.덮개 작물의 사용은 또한 토양 침식을 줄이고 질소 [46]중비료의 필요성을 줄여줍니다.

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추가 정보

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외부 링크

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