Фермеры, выращивающие кукурузу, сою и хлопок, содрогаются при мысли о вторжении амаранта Палмера на их поля. Агрессивный родственник водяной конопли, который сам по себе является грозным противником, растет очень быстро, дает сотни тысяч семян на одно растение и устойчив ко многим классам гербицидов, включая глифосат.
Устойчивость Палмера к гербицидам, ингибирующим PPO, группе химических веществ, нарушающих синтез хлорофилла, особенно проблематична, когда глифосат исключен из поля зрения. Фермеры обращались к ингибиторам PPO в качестве эффективной альтернативы, пока устойчивость не была обнаружена у водяной конопли в 2001 году и у Палмера в 2011 году.
Пэт Транел из Университета Иллинойса в течение многих лет работал над пониманием механизмов устойчивости к ингибиторам PPO и первым обнаружил ключевые мутации у обоих видов сорняков. Теперь, в двух новых исследованиях, он идет дальше, чтобы объяснить злого гения Палмера.
Мы знали, что Палмер имел тот же молекулярный механизм, что и водяная конопля, чтобы противостоять ингибиторам PPO, генетическую мутацию, известную как делеция gly-210, и, по крайней мере, еще одну. Теперь мы знаем, что она развила делецию gly-210. самостоятельно, а не путем гибридизации с водяной коноплей», - говорит Транел, заместитель руководителя и профессор молекулярной науки о сорняках в Департаменте растениеводства Университета штата Иллинойс.
Это важно по двум причинам. Хорошо, что ученые не находят доказательств гибридизации двух суперсорняков, по крайней мере, пока. Но тот факт, что Палмер независимо развил ту же мутацию и, по крайней мере, еще одну, показывает, насколько коварна эта травка.
Транел и его команда определили эволюционное происхождение мутации gly-210, изучив генетику устойчивых растений обоих видов, которые росли вместе на поле в Кентукки. Нахождение в непосредственной близости в течение нескольких лет должно было создать возможность для гибридизации, если она должна была произойти.
«Из лабораторных экспериментов мы знаем, что они способны к гибридизации, поэтому тот факт, что этого не происходит в полевых условиях, - это хорошо. Чем больше они могут и действительно гибридизируют, тем больше у нас будет опасений», - говорит Транел.
Только около трети растений Palmer в Кентукки имели делецию gly-210. Остальные использовали другую мутацию - замену аргинина - для защиты от повреждения ингибитором PPO.
Вывод о том, что эта популяция Палмера имеет две разные мутации, вызывает беспокойство, потому что, если вы заглянете в будущее, у Палмера хорошие возможности для работы с будущими химическими составами PPO. Он может использовать тот, который более эффективен против нового ППО.
Кроме того, он имеет хорошие возможности для объединения двух мутаций для создания двойного мутанта с обеими мутациями в одной и той же копии хромосомы. Химия, предназначенная для уничтожения растений с делецией gly-210, не сможет убить двойные мутанты, - говорит Транел. «На мой взгляд, это всего лишь вопрос времени, когда мы увидим двойных мутантов в полевых условиях».
Второе новое исследование Транела объясняет, почему амаранту Палмера потребовалось на десятилетие больше времени, чем водяной конопле, чтобы развить делецию gly-210, и раскрывает еще одну дьявольскую правду об этом виде: амарант Палмера, по-видимому, естественно устойчив к послевсходовому ингибитору PPO. приложение.
Давно признано, что сроки применения PPO после появления всходов особенно важны для амаранта Палмера по сравнению с водяной коноплей. Если растения Палмера не опрыскивать до того, как они достигнут примерно 4 дюймов в высоту, все кончено.
Если вы будете ждать слишком долго, вы упустите их. И слишком долго может быть вопросом одного дня, потому что Палмер растет так быстро. 6-дюймовый завод буквально за день», - говорит Транел.
Для компании Tranel картина свидетельствует о естественной толерантности к послевсходовым ингибиторам PPO. Толерантность описывает способность вида обрабатывать вещество, в данном случае гербициды ПФО. С другой стороны, сопротивление возникает на уровне населения; в локализованных популяциях этого вида развиваются мутации в ответ на повторное воздействие вещества. Например, кукуруза устойчива к атразину. Он может выдержать опрыскивание, и ему не нужно развивать мутацию, чтобы справиться с ним в определенной популяции.
Идея состоит в том, что амарант Палмера имеет естественную толерантность к ингибиторам PPO и не нуждается в развитии резистентности. Вот почему для эволюции мутации gly-210 потребовалось больше времени. Но до сих пор никто специально не изучал толерантность Палмера к химии.
Транел подтвердил это, выращивая растения Палмера и водяной конопли с мутацией gly-210 и без нее и применяя различные составы довсходовых и послевсходовых ингибиторов PPO. Послевсходовые обработки проводились рано (менее 4 дюймов) или поздно (выше 4 дюймов).
«Мы обнаружили, что «чувствительные» растения Палмера без мутации выживали так же хорошо, как и устойчивые растения водяной конопли при послевсходовом опрыскивании», - говорит Транел.
С другой стороны, исследовательская группа обнаружила, что довсходовые составы эффективно контролируют оба вида.
«Разница в переносимости между Palmer и водяной коноплей исчезает на довсходовой стадии», - говорит Транел. «В конечном счете, это главная идея. Если вы имеете дело с этими сорняками, особенно с амарантом Палмера, и хотите использовать ингибитор PPO в качестве альтернативного эффективного способа действия, вам повезет больше, если вы использовать его в предварительном приложении."