Хитрые способы сорняков объяснены

Как и устойчивые к антибиотикам бактерии, некоторые устойчивые к гербицидам сорняки не могут быть уничтожены доступными химическими веществами. Эта проблема затрагивает не только случайные сорняки на наших дорогах; устойчивые к гербицидам сорняки угрожают нашему продовольствию, крадут ресурсы и превосходят посевы, которые составляют наши хлопья для завтрака и кормят домашний скот, сообщает ascania-nova.

Водоросли, представляющие наибольшую угрозу для производства кукурузы и сои на Среднем Западе, превзошли практически все виды гербицидов, представленных сегодня на рынке.

Ученые Иллинойского университета работают над раскрытием трюков Уотерхемпа. Благодаря многолетним исследованиям, они обнаружили, что сорняки могут увеличить производство детоксифицирующих ферментов, которые нейтрализуют определенные гербициды, прежде чем они могут нарушить важные клеточные процессы. Метаболическая резистентность, как известно об этой стратегии, является лишь одним из процессов, благодаря которым водяная конопля уклоняется от гербицидов. К сожалению, из-за того, что могут быть задействованы сотни детоксифицирующих ферментов, метаболическую резистентность трудно определить и еще труднее бороться.

В двух недавних исследованиях исследователи из Иллинойса объясняют метаболическую устойчивость к трем часто используемым гербицидам в водяном конопле, приближаясь к обнаружению важных генетических признаков. Результаты также подтверждают важность использования многопланового подхода к борьбе с водяным коноплем.

«Эти популяции водяного конопли приспосабливаются и развивают невероятные способности усваивать все. Это плохие новости, но, по крайней мере, мы лучше понимаем механизмы. И, в конечном счете, это понимание может потенциально использоваться для использования метаболического арсенала водяного конопли против самого себя», - говорит профессор Дин Ричерс. в отделе сельскохозяйственных культур в Иллинойсе и соавтор обоих исследований. «Это один интересный способ, которым наше исследование может быть непосредственно применено для борьбы с этим сорняком».

В прошлом году исследователи из Иллинойса зафиксировали устойчивость к гербицидам 15-й группы в водяном конопле. Эта группа гербицидов, включая S-метолахлор, предназначена для производства жирных кислот с очень длинной цепью в чувствительных растениях. Исследователи подозревали, что это был также случай метаболической резистентности, и команда Иллинойса во главе с аспирантом Сетом Стромом подтвердила это в исследовании, опубликованном в Pest Management Science.

«Мы были первой группой в мире, которая продемонстрировала устойчивость к гербицидам 15-й группы в водяном конопле, и теперь мы определили механизм, лежащий в ее основе», - говорит Ричерс. «Опять же, это не очень хорошая новость, потому что это означает, что у нас заканчиваются гербициды, и в этом случае это касается гербицидов до появления».

Исследование предполагает два класса детоксифицирующих ферментов, известных как GST и P450, которые, по-видимому, нейтрализуют S-метолахлор в устойчивом водяном конопле.

Гербициды группы 15 можно безопасно использовать в кукурузе, потому что культура использует GST для естественной детоксикации химических веществ; другими словами, кукуруза обладает естественной устойчивостью к этим химическим веществам. Исследования Строма предполагают, что водяной конопля не только может имитировать естественный механизм детоксикации кукурузы, но и развил дополнительный способ избежать вреда от S-метолахлора.

Однако отработка двух классов детоксицирующих ферментов - не конец истории. Поскольку у растений есть сотни энзимов в каждом классе, у исследователей впереди еще много работы, чтобы определить конкретные гены, которые активируются.

В отдельном исследовании Ричерс и другая группа ученых из Иллинойса раскрыли больше секретов метаболизма водяного конопли.

«За последние 10 лет мы знали, что всякий раз, когда мы видим водяного конопля с резистентностью к ингибитору HPPD в полевых условиях, такому как мезотрион, он также всегда демонстрирует метаболическую резистентность к атразину. Однако водяной конопль может быть устойчивым к атразину. а не мезотрион", говорит Ричерс.

Очевидная связь между мезотрионом и метаболической устойчивостью к атразину может быть случайной, но, учитывая, как часто встречаются резистентности, Ричерс полагал, что гены, контролирующие устойчивость к двум химическим веществам, могут быть общими или связанными.

В исследовании, опубликованном в Weed Science, аспирант Кип Джейкобс продемонстрировал совпадение генов, ответственных за метаболическую устойчивость к атразину и мезотриону. Поскольку исследователи уже знали единый ген метаболической резистентности к атразину, результаты приближают их к пониманию генов, обеспечивающих устойчивость к мезотриону.

«Всякий раз, когда мы выясняем, участвуют ли два, три или четыре гена в резистентности к мезотриону, наши результаты говорят нам, что одним из них должен быть ген метаболической устойчивости к атразину», - говорит Ричерс. «Мы знаем, кто это».

К сожалению, даже если исследователи смогут проследить каждую черту устойчивости до генетического уровня, это не обеспечит легкого решения проблемы. Эксперты говорят, что на рынке не появятся новые участки действия гербицидов, поэтому фермерам необходимо будет рассмотреть альтернативные методы борьбы с сорняками.

«С метаболической устойчивостью наша предсказуемость практически равна нулю. Мы понятия не имеем, к чему эти популяции устойчивы, пока мы не получим их в контролируемых условиях. Это просто еще один пример того, как нам нужна более интегрированная система, а не полагаться только на химию. Мы может по-прежнему использовать химию, но нужно что-то делать дополнительно », - говорит Аарон Хагер, доцент кафедры наук о растениях в Иллинойсе и соавтор исследования по изучению борьбы с вредителями. «Мы должны переосмыслить, как мы управляем водяной завесой в долгосрочной перспективе».


Предыдущая статья
Следущая статья


Вернуться