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David Jespersen
Author with expertise in Biogeochemical Cycling of Turf Grasses in the United States
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Impacts of environmental factors on seed germination and seedling emergence of white clover (Trifolium repens L.)

Lei Chu et al.Nov 24, 2020
Abstract White clover ( Trifolium repens L.) is cultivated as a forage crop and planted in various landscapes for soil conservation. There are numerous reports of failed white clover stands each year. A good understanding of seed germination biology of white clover in relation to environmental factors is essential to achieve successful stand establishment. A series of experiments were conducted to investigate the impacts of light, temperature, planting depth, drought, and salt stress on seed germination and emergence of white clover. White clover is negatively photoblastic, and seed germination averaged 63 and 66% under light and complete dark conditions at 4 weeks after planting (WAP), respectively. Temperature affected seed germination speed and rate. At 1 WAP, seeds incubated at 15 to 25 °C demonstrated significantly higher germination rate than the low temperatures at 5 and 10 °C; however, the germination rate did not differ among the temperature treatments at 4 WAP. Results suggest that white clover germination decreases with increasing sowing depths and the seeds should be sown on the soil surface or shallowly buried at a depth ≤1 cm to achieve an optimal emergence. White clover seeds exhibited high sensitivity to drought and salinity stress. The osmotic potential and NaCl concentration required to inhibit 50% seed germination was −0.19 MPa and 62.4 mM, respectively. Overall, these findings provide quantifiable explanations for inconsistent establishment observed in field conditions. The findings obtained in this research can be used to develop effective planting strategies and support the successful establishment of white clover stands.
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Evaluating canopy morphology as predictive indicators of shade tolerance in three warm‐season turfgrass species

Lewis Baxter et al.Aug 21, 2024
Abstract Improving shade tolerance is critical for development of new turfgrass cultivars in the United States. Comparing turfgrass coverage under reduced sun exposure is a popular and effective method for determining shade tolerance, but requires years to evaluate. The objectives were to (i) compare phenotypical differences of experimental genotypes and cultivars of bermudagrass ( Cynodon spp.), St. Augustinegrass ( Stenotaphrum secundatum ), and zoysiagrass ( Zoysia spp.) grown under 73% shade and (ii) identify whether genetic improvement for shade adaptation was made in these species. This 3‐year study conducted in Tifton, GA, found phenotypic differences among genotypes within species for turfgrass coverage when exposed to 73% shade. The experimental bermudagrass, 11‐T‐56, possessed the superior combination of high green turfgrass coverage, low canopy height, and season long dark green color under shade. Experimental genotypes in St. Augustinegrass exhibited genetic improvement compared to commercially available cultivars; however, these genotypes should be examined under more intense shade to elicit differences before further selection. Performance of experimental zoysiagrass genotypes from several turfgrass breeding programs did not indicate significant improvement in the shade persistence within Zoysia spp. There appears to be genetic differences in the speed at which newer zoysiagrasses can initially spread by rhizomes and stolons when grown under shade. Further research should be conducted to determine if juvenile growth is an indicator of shade tolerance under natural tree shade or structures. Overall, results indicated that canopy heights cannot be used to directly predict shade tolerance but can be used to identify turfgrasses with reduced mowing frequency requirements.
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Transcriptomic and metabolomic analysis reveal differentially expressed genes and metabolic pathways in bermudagrass under drought stress

Ravi Seelam et al.Nov 18, 2024
Abstract Drought stress poses a significant challenge to turfgrass growth, particularly in the regions like southern United States, where bermudagrass ( Cynodon sp.) is widely used for lawns and sports fields. Drought stress disrupts physiological processes, leading to reduced water availability, impaired photosynthesis, and oxidative stress. To understand the bermudagrass response to drought, we investigated the physiological differences and characterized the gene expression and metabolite profiles in two bermudagrass genotypes, TifTuf and Premier. Physiological measurements showed significant variations in green cover percentage, visual quality, and relative water content between the two genotypes. RNA sequencing revealed extensive gene expression changes, with differentially expressed genes that were upregulated in both genotypes. Gene ontology (GO) analysis highlighted biological processes such as transcription regulation, lipid metabolism, and cellular structure development pathways. KEGG pathway analysis indicated that TifTuf had significant changes in galactose metabolism, carotenoid biosynthesis, and plant hormone signal transduction pathways, while Premier showed enrichment in plant hormone signaling, lipid metabolism, and secondary metabolite biosynthesis pathways. Metabolomic analysis provided insights into metabolic reprogramming due to drought stress. Principal component analysis revealed distinct metabolic patterns between control and drought‐stressed samples, with both genotypes showing substantial alterations. Differential metabolite analysis identified key metabolites associated with stress adaptation, including the phytohormone ABA and various amino acids. This analysis elucidates the intricate physiological and molecular mechanisms underlying drought tolerance in bermudagrass genotypes. These findings enhance the understanding of drought stress adaptation strategies in bermudagrass and offer valuable insights for the development of drought‐tolerant genotypes.