Все мы слышали о бактериях, которые становятся устойчивыми к различным типам антибиотиков. Это так называемые супербактерии, вызывающие недоумение и панику у медицинской науки. Аналогом растения может быть водяная конопля, широколиственный сорняк, распространенный на кукурузных и соевых полях Среднего Запада. Из-за устойчивости ко многим распространенным гербицидам водяную коноплю становится намного труднее убить.
В новом исследовании Университета Иллинойса ученые документируют устойчивость водяной конопли к еще одному классу гербицидов, известному как группа 15. Исследование представляет собой первую документальную информацию о нетравяном растении, устойчивом к гербицидам группы 15.
На рынке представлено множество гербицидов, но все они относятся к одному из 16 классов, описывающих их способ действия (MOA) или конкретную цель в растении, на которую воздействует химическое вещество. Из-за различных правил и биологических реалий меньшее количество гербицидов МОА можно использовать для любой конкретной культуры и набора сорняков, которые сопровождают ее. Исторически сложилось так, что около девяти из них были полезны для водяной конопли, а теперь сорняк оказался устойчивым как минимум к семи.
«В некоторых районах мы находимся в одном или двух МОА от полной потери химического контроля над водяной коноплей и другими устойчивыми к множеству гербицидов сорняками», - говорит Адам Дэвис, глава Департамента растениеводства в Иллинойсе и его коллеги. - автор исследования. «И новых гербицидов MOA не выпускается. Их не было уже 30 лет».
Ученый из Иллинойса и соавтор статьи Аарон Хагер добавляет: «Мы не хотим паниковать, но фермеры должны знать, что это реально. Это продолжается с проблемами, о которых мы предупреждали людей в течение многих лет.."
Исследовательская группа проверила эффективность почвенных гербицидов группы 15 на популяции округа Шампейн, уже устойчивой к пяти MOA. Они применили восемь составов Группы 15 в полевых условиях с заявленными дозами и выбрали три - неинкапсулированный ацетохлор (Harness), S-метолахлор (Dual Magnum) и пироксасульфон (Zidua) - для эксперимента по скорости титрования, в котором гербициды применялись в половине, в один, в два и в четыре раза больше, чем указано на этикетке.
Восемь продуктов Группы 15 различались по своей эффективности, при этом инкапсулированный ацетохлор (Warrant), S-метолахлор, метолахлор (Stalwart) и диметенамид-P (Outlook) показали худшие результаты. Эти продукты обеспечивали менее 25% контроля через 28 дней после применения и менее 6% контроля через 14 дней.
Об эксперименте по скорости титрования Хагер говорит: «Мы обнаружили, что можем применять дозу, значительно превышающую указанную на этикетке, и по-прежнему наблюдать резистентность». Например, S-метолахлор обеспечивал только 10 % контроля при стандартной дозе, указанной на этикетке, 20 % при 2-кратной дозе, указанной на этикетке, и 45 % при 4-кратной дозе, указанной на этикетке.
Хагер говорит, что фермеры могут не заметить плохую эффективность этих довсходовых гербицидов, вносимых в почву, потому что водяная конопля прорастает непрерывно в течение всего сезона. Когда сорняк прорастает в середине сезона, трудно точно сказать, когда он появился и подвергался ли он воздействию остаточных гербицидов, вносимых в почву.
Если вы думаете о том, как вы используете эти продукты, вы поймете, что они редко служат весь год. Их эффективность очень зависит от условий окружающей среды. Она может быть слишком влажной или слишком сухой. некоторые сорняки убегают. Но многие фермеры списывают это на проблемы с погодой. Если вы не думаете об этом, вы можете очень легко не заметить сопротивление», - говорит Хагер.
Чтобы подтвердить результаты, полученные в полевых условиях, команда провела тест доза-эффект в теплице. В этом тесте четырем популяциям водяной конопли - трем с устойчивостью ко многим гербицидам и одной, чувствительной ко всем гербицидам - вводили увеличивающиеся уровни S-метолахлора, ацетохлора, диметенамида-P и пироксасульфона. Популяции из округов Шампейн и Маклин выдержали более высокие уровни гербицидов группы 15, чем другие популяции.
Хагер подозревает, что растения расщепляют химические вещества до того, как они причинят вред, - трюк, известный как метаболическая резистентность. Все организмы могут включать клеточную защиту от токсинов, но довольно тревожно, когда сорняки и другие нежелательные вредители используют свою биологию против вмешательства человека.
«По мере того, как мы вступаем в эру метаболической резистентности, наша предсказуемость практически нулевая. Мы понятия не имеем, к чему устойчивы эти популяции, пока не получим их в контролируемых условиях», - говорит Хагер. «Это просто еще один пример того, как нам нужна более интегрированная система, а не только химия. Мы все еще можем использовать химию, но должны делать что-то дополнительно.
"Мы хотим, чтобы фермеры поняли, что мы должны переосмыслить то, как мы будем управлять водяной коноплей в долгосрочной перспективе."