Dieses Dokument gibt einen Überblick über die Biologie und Ökologie von Nostoc-ähnlichen Cyanobakterien (blau-grün algen) in feuchten Böden und diskutiert Methoden, um dieses Unkraut in Baumschulumgebungen zu verwalten. Hier vereinfachen und gruppieren wir alle makroskopischen, morphologisch Nostoc-ähnlichen Taxa in Nostoc. Was wir jedoch Nostoc auf dem Gebiet nennen, umfasst tatsächlich viele verschiedene Gattungen, wie Aliinostoc, Aulosira, Desmonostoc, Halotia, Isocystis, Mojavia, Nostoc und Trichormus. Es werden sehr allgemeine Kommentare zum Management abgegeben, da stammspezifische Eigenschaften, wie unterschiedliche Schleim- und Pigmentierungsgrade, zu Abweichungen zwischen der Anfälligkeit jedes Taxons für Kontrollmethoden führen können. Es ist wichtig, sich daran zu erinnern, dass die terrestrischen Algen auf dem Feld üblicherweise als komplexe Gemeinschaft mehrerer Arten von Cyanobakterien, Chlorophyten und Kieselalgen leben und in Assoziationen mit Pilzen leben und Flechten bilden.

Beschreibung

Stamm: Cyanobakterien

Klasse: Cyanophyceae

Unterklasse: Nostocophycidae

Ordnung: Nostocales

Familie: Nostocaceae

Typ Art: Nostocaceae Vaucher ex Bornet et Flahault (1888)

Allgemeine Namen: algen, Sterngelee, gemahlene Booger, Drachenrotz, Stuteneier

Nostoc-Kolonien bestehen aus aggregierten und verschränkten Trichomen (Zellketten), die zu makroskopischen Matten und gallertartigen Kolonien heranwachsen können, die blaugrün, gelbbraun oder dunkelbraun sein können. Kolonien sind normalerweise zu Beginn des vegetativen Stadiums kugelförmig und später unregelmäßig, blattförmig oder fadenförmig. Trichome sind einreihig, unverzweigt, biegsam oder gekrümmt und immer an den Querwänden verengt. Vegetative Zellen sind tonnenförmig bis zylindrisch. Heterozyten (spezialisierte N-fixierende Zellen) sind kugelförmig bis oval und meist solitär. Akineten (ruhende, nicht bewegliche, dickwandige Überlebenszellen) sind ungefähr doppelt so groß wie die vegetative Zelle und können in Reihen gefunden werden, die normalerweise ovale oder ellipsoide Zellen enthalten, aber selten vorhanden sind. Die Fortpflanzung erfolgt normalerweise durch bewegliche Hormogonien (bewegliche Filamente von Zellen, die während der asexuellen Fortpflanzung gebildet werden) während des kolonialen Zerfalls und seltener durch Akinetenkeimung. Derzeit gibt es mehr als 300 beschriebene Arten in der Gattung Nostoc (Komárek 2013).

Abbildung 1. Mikroskopische Aufnahmen von Nostoc zeigen a) Koloniebildung innerhalb von Schleim, b–f) Kolonien verschiedener Morphologien und Pigmentierung und g) einzelne Trichome von Zellen mit Heterozyten (HT), vegetativen Zellen (VG) und Akineten (AK). Skalenbalken repräsentieren a) 100µm, b–f) 50µm und g) 20µm.
Kredit:

David E. Berthold, UF/ IFAS

Lebensraum und Verbreitung

Nostoc-ähnliche Blaualgen gehören zu den häufigsten und am weitesten verbreiteten Cyanobakterien in feuchten Substratumgebungen. Arten dieser Gruppe sind aquatisch, subaerophytisch, endobiotisch, symbiotisch und / oder terrestrisch. Sie kommen in tropischen, gemäßigten und polaren Umgebungen vor und sind häufig auf Kies, Bodentüchern, Gängen und unzähligen anderen Produktionsbereichen von Baumschulen und Gewächshäusern zu finden.

Biologie

Nostoc-ähnliche Cyanobakterien wachsen auf der Oberfläche von Erde, Kies, Zement und sogar Kunststoffbehältern und produzieren makroskopische Matten.

Abbildung 2. Bilder von makroskopischen Nostoc-Kolonien, die häufig auf dem Feld auf a) Plastikbehältern, b) Gewächshausplanen und c) Sand- und Kalksteinboden zu finden sind.
Kredit:

David E. Berthold, UF / IFAS

Diese Matten trocknen aus und werden in Trockenperioden schuppig, aber in Gegenwart von Wasser oder Feuchtigkeit quellen sie zu dicken, dunkelgrünen, gallertartigen Massen auf, die die Produktionsbereiche der Behälter vollständig bedecken können. Dieses Taxon ist unansehnlich, aber was noch wichtiger ist, es ist extrem rutschig und nass. Dies stellt eine ernsthafte Gesundheitsgefährdung für die Mitarbeiter des Kindergartens dar. Ein weiteres Problem ist ihre Fähigkeit, Cyanotoxine und allelopathische Verbindungen zu produzieren (Kleinteich et al. 2018), die das Pflanzenwachstum und die Physiologie beeinflussen können. Obwohl Cyanobakterienmatten ein Ärgernis sein können, sind sie aufgrund ihrer Wasserhaltekapazität und ihrer Fähigkeit, atmosphärischen Stickstoff zu fixieren und Kohlenstoff in Böden zu binden, ein wichtiger Bestandteil von Böden (Sangeetha et al. 2013; Singh et al. 2016). Bestimmte Nostoc-Arten können auch symbiotische Beziehungen mit Pflanzen (z. B. N. cycadeae A.M.Watanabe et Kiyohara) oder Pilzen eingehen, um Flechten zu bilden (z. B. N. lichenoides Vaucher ex Řeháková et Johansen). Darüber hinaus wurde festgestellt, dass die Spezies N. ellipsosporum Rabenhorst ex Bornet et Flahault ein Protein namens Cyanovirin-N mit antiviralen Aktivitäten gegen HIV (Human Immunodeficiency Virus), FIV (feline Immunodeficiency Virus) und Herpes produziert (Dey et al. 2000).

Management

Nostoc-ähnliche Cyanobakterien können über Fußverkehr, Gartengeräte, Lufttransport oder Bewässerungssysteme, die mit Algen kontaminiertes Wasser verwenden, in Baumschulen und Gewächshäuser gelangen. In einem Gewächshaus können sie aufgrund von Nährstoffen aus Düngemitteln und Bewässerung, Licht, hoher Luftfeuchtigkeit und warmen Temperaturen schnell wachsen und große Biomasse produzieren (Latimer et al. 1996).

Kulturelle und physikalische Kontrolle

Die Erhöhung der Drainage und die Verringerung der Überkopfbewässerung können das Auftreten von Nostoc-ähnlichen Cyanobakterien verringern, dies ist jedoch möglicherweise nicht in jeder Situation möglich. Einige Baumschulen hatten Erfolg bei der physischen Entfernung der Cyanobakterien durch Harken oder Trocknen der Fläche und der Verwendung von Gebläsen, um sie aus den Produktionsbereichen zu blasen. Diese Methoden bieten nur eine kurzfristige Kontrolle, da diese Algen schließlich zurückkehren werden. In Nicht-Erntebereichen, wie Gehwegen zwischen Container-Pads, haben Baumschulen eine erfolgreiche Bewirtschaftung nach der Pflanzung von Bahiagras (Paspalum notatum Flueggé) in Gebieten gemeldet, die zuvor kahl geblieben waren. Die Verwendung von Bahiagras oder anderen Bodendecken kann die Menge an stehendem Wasser auf der Bodenoberfläche verringern und den Überfluss an Nostoc durch Konkurrenz verringern. Die Verwendung von Solarisations- oder Flammenjäten war in einigen Fällen ebenfalls wirksam (Parke und Stoven 2014).

Chemische Kontrolle

Es gibt nur wenige Berichte über die Reaktion von Nostoc auf chemische Kontrollstrategien. Die Ergebnisse sind auch variabel von Studie zu Studie, mit Autoren berichten oft unterschiedliche Ergebnisse für die gleichen Behandlungen. Dies ist wahrscheinlich auf Unterschiede zwischen den Nostoc-ähnlichen Arten oder Gattungen zurückzuführen, die in verschiedenen Studien untersucht wurden.

Am Institut für Lebensmittel- und Agrarwissenschaften der Universität von Florida (UF / IFAS) wird geforscht, um effektive Nostoc-Managementmethoden zu ermitteln. Unsere Forschung im Feld und mit Nostocor im Labor hat gezeigt, dass die chemische Wirksamkeit von der Chemikalie und der Oberfläche abhängt, auf die die Chemikalie aufgetragen wird. Zu den wirksamen Behandlungen auf Kiesoberflächen gehörten Zerotol 2.0 (Wasserstoffperoxid + Peroxyessigsäure), TerraCyte PRO (Natriumcarbonatperoxyhydrat) und generisches keimtötendes Bleichmittel. Auf Plastikplanen haben wirksame Behandlungen TerraCyte PRO, keimtötendes Bleichmittel und Sense (Pelargonsäure) enthalten. Es wurde auch berichtet, dass Scythe in anderen Studien wirksam ist (Parke und Stoven 2014). Kupfersulfat, das als mögliche Lösung vorgeschlagen wurde, aber nicht für die Bodenanwendung markiert wurde, stimulierte tatsächlich das Wachstum in Forschungsversuchen.

Bei Anwendung mit empfohlenen hohen Etikettenraten war TerraCyte PRO die effektivste chemische Option für das Management. In einigen Fällen waren jedoch auch Zerotol 2.0, keimtötendes Bleichmittel und Sense wirksam. Abhängig von der Art von Nostoc (oder anderen morphologisch ähnlichen Gattungen) können auch andere Optionen wirksam sein. In vielen Fällen sind Folgeanwendungen für die vollständige Kontrolle erforderlich. Alle diese Produkte sind für den Einsatz in Baumschulen und Gewächshäusern gekennzeichnet.

Befolgen Sie die Anweisungen auf dem Etikett, wenn Sie Produkte verwenden. Es sollten Sicherheitsausrüstungen verwendet werden, die auf dem Etikett und nach Bundes- oder Landesrecht vorgeschrieben sind. Pestizidregistrierungen können sich ändern, daher liegt es in der Verantwortung des Benutzers, festzustellen, ob ein Pestizid von den zuständigen staatlichen und bundesstaatlichen Stellen für seine beabsichtigte Verwendung registriert ist.

Dey, B., D. L. Lerner, P. Lusso, M. R. Boyd, J. H. Elder und E. A. Berger. 2000. „Multiple antivirale Aktivitäten von Cyanovirin-N: Blockierung der Interaktion des humanen Immundefizienzvirus Typ 1 gp120 mit CD4 und Corezeptor und Hemmung verschiedener umhüllter Viren.“ Zeitschrift für Virologie 74 (10): 4562-4569. https://doi.org/10.1128/JVI.74.10.4562-4569.2000

Kleinteich, J., J. Puddick, S. A. Wood, F. Hildebrand, H. D. Laughinghouse IV, D. A. Pearce, D. R. Dietrich und A. Wilmotte. 2018. „Toxic cyanobacteria in Svalbard: Chemical diversity of microcystins detected using a liquid chromatography mass spectrometry precursor ion screening method.“ Kapitel 10: e147. https://doi.org/10.3390/toxins10040147

Komárek, J. 2013. „Cyanoprokaryota 3. Heterozytäre Gattungen.“ In Sübwasserflora Von Mitteleuropa/Freshwater Flora of Central Europe, herausgegeben von G. Gärtner, L. Krienitz und M. Schagerl. 1130. Heidelberg: Springer.

Latimer, J. G., R. B. Beverly, C. D. Robacker, O. M. Lindstrom, R. D. Oetting, D. L. Olson, S. K. Braman, et al. 1996. „Verringerung des Verschmutzungspotentials von Pestiziden und Düngemitteln in der Umweltgartenbauindustrie: I. Gewächshaus-, Kindergarten- und Grasproduktion.“ HortTechnology 6(2): 115-124.

Parke, J. und H. Stoven 2014. „Management des Cyanobakteriums Nostoc in gärtnerischen Baumschulen.“ Bagger 58: 25-29.

Sangeetha, B. M., S. Aarthi, R. Niranjana und R. V. Lakshmi. 2013. „Rolle von Cyanobakterien und Azolla bei der anorganischen Kohlenstoffbindung und Nährstoffanreicherung im Boden.“ Internationale Zeitschrift für Ingenieurforschung & Technologie 2(6): 2130-2137.

Singh, J. S., A. Kumar, A. N. Rai und D. P. Singh. 2016. „Cyanobakterien: eine wertvolle Bio-Ressource in der Landwirtschaft, Ökosystem und ökologische Nachhaltigkeit.“ Grenzen in der Mikrobiologie 7: 529. https://doi.org/10.3389/fmicb.2016.00529

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