Новое исследование, проведенное в соавторстве с Патриком Транелом, специалистом по сорнякам из Университета Иллинойса, показывает, что популяции амаранта Палмера из Арканзаса теперь устойчивы к классу гербицидов, известных как ингибиторы PPO (PPO).PPOs широко использовались в начале 1990-х годов в соевых бобах после того, как водяной конопли развил устойчивость к классу гербицидов, известных как ингибиторы ALS. Но когда появились культуры Roundup Ready, большинство фермеров перешли на использование глифосата с внесением PPO в почву до появления всходов сорняков.
Таким образом, когда глифосат перестал работать с водяной коноплей и фермеры вернулись к ОПО для послевсходового контроля, они были удивлены, обнаружив, что они больше не работали с водяной коноплей на некоторых полях.«Предвсходовые ОПП, применяемые до появления всходов, оказывали давление отбора и увеличивали устойчивость к ОПП, а фермеры об этом не знали. Это одна из причин, по которой мы думаем, что сейчас у нас так много устойчивости к ОПП», — объясняет Транель.
Но устойчивость к PPO водяной конопли — старая новость. Что интересно, так это механизм сопротивления PPOs.
Генетический код организма, определяющий все его физические характеристики, заключен в его ДНК в молекулах, известных как нуклеотиды. Обычно мутации в генетических последовательностях, которые вызывают устойчивость к гербицидам, происходят в масштабе одного нуклеотида.
Однако у устойчивой к PPO водяной конопли группа Транела обнаружила другую мутацию. Вместо замены одного нуклеотида они обнаружили делецию трех нуклеотидов. «Похоже, что эта конкретная мутация может произойти очень редко и сложно. Этого просто не должно происходить», — говорит Транель.
Но для водяной конопли это было так.Эта мутация, вероятно, произошла из-за повторения последовательности из трех нуклеотидов, и этот повтор оказался в нужном месте в генетическом коде водяной конопли.Итак, команда изучила генетические последовательности родственных сорняков, чтобы увидеть, есть ли у них повторы в нужном месте, и обнаружила, что у большинства их нет. Однако, когда они посмотрели на генетический код амаранта Палмера, они обнаружили повторение.
Они предсказывали, что когда-нибудь они увидят, что у амаранта Палмера развивается устойчивость к PPO.«У Палмера есть этот повтор.
Он предрасположен к устойчивости к PPO. Если водяная конопля может это сделать, то и Палмер может», — отмечает Транель.
Вскоре несколько коллег Транель начали слышать от фермеров сообщения об амаранте Палмера, который не был убит ОПП. Когда Транел проверил образцы, присланные из Арканзаса и Теннесси, он обнаружил мутацию. Его предсказание сбылось.
«Мы прогнозируем, что устойчивость к PPO будет очень быстро распространяться в Palmer, как это произошло в случае с водяной коноплей. К настоящему времени мы знаем, что устойчивый к PPO Palmer присутствует как минимум в трех штатах. Если у фермера есть Palmer, им не следует полагаться на PPO, поскольку — эффективный гербицид. Он может работать только пару лет », — говорит Транель.
Фактически, когда Транел и его коллеги протестировали эффективность ингибитора PPO fomesafen на популяции амаранта Palmer в Арканзасе, они обнаружили, что каждое последующее поколение имеет более высокую частоту мутации и требует применения все большего и большего количества PPO для достижения 50 процентное снижение роста.Быстрое распространение мутации в этих популяциях — плохая новость для фермеров, но интригующая с точки зрения эволюционной науки.«Вот почему сопротивление так круто: это просто эволюция», — говорит Транель. «Мы можем изучать это с высокой скоростью.
Большинству людей, изучающих эволюцию, приходится иметь дело с временными масштабами в сотни или тысячи лет. Мы можем изучать эволюцию через пять или десять лет».Как фермерам справиться с этой новой угрозой?
Транел говорит, что им следует «молиться о новом гербициде».Но пока он предлагает использовать как можно больше различных довсходовых и послевсходовых гербицидов с как можно большим количеством способов действия на каждом поле каждый год.
Битва продолжается.