Механизм устойчивости амаранта Палмера к гербицидам идентифицирован

Новое исследование с участием специалиста по сорнякам из Университета Иллинойса Патрика Транеля показывает, что популяции амаранта Палмера (Palmer amaranth) из Арканзаса стали устойчивы к классу гербицидов, известных как ингибиторы PPO.

• История проблемы: Ингибиторы PPO широко применялись в соевых бобах в начале 1990-х. С появлением культур, устойчивых к глифосату (Roundup Ready), фермеры перешли на него, а PPO использовали для довсходовой обработки почвы. Когда глифосат перестал действовать на щирицу водяную (waterhemp) и фермеры вернулись к PPO для послевсходовой обработки, они обнаружили, что в некоторых полях они больше не работают. Довсходовое применение создавало давление отбора и повышало устойчивость без ведома фермеров.

• Механизм устойчивости: Обычно устойчивость к гербицидам возникает из-за мутации в одном нуклеотиде. Однако у устойчивой к PPO щирицы водяной группа Транеля обнаружила другую мутацию — делецию (выпадение) трёх нуклеотидов. Эта редкая мутация стала возможной, потому что последовательность из трёх нуклеотидов повторялась, и этот повтор оказался в нужном месте генетического кода.

• Предсказание и подтверждение: Учёные проверили генетические последовательности родственных видов и обнаружили, что у большинства такого повтора нет. Но у амаранта Палмера повтор был. Транель предсказал, что рано или поздно у этого вида разовьётся устойчивость к PPO: «У Палмера есть этот повтор. Он предрасположен к устойчивости к PPO. Если щирица водяная смогла, то и Палмер сможет».

Вскоре коллеги начали получать сообщения от фермеров о неуязвимости амаранта Палмера к PPO. Тестирование образцов из Арканзаса и Теннесси подтвердило наличие той же мутации.

• Быстрое распространение: «Мы прогнозируем, что устойчивость к PPO будет очень быстро распространяться у Палмера, как это было у щирицы водяной. На данный момент устойчивый Палмер присутствует как минимум в трёх штатах. Если у фермера есть Палмер, ему не следует полагаться на PPO как на эффективный гербицид. Он может работать всего пару лет», — отмечает Транель.

Тесты эффективности ингибитора PPO фомесафена на популяции из Арканзаса показали, что в каждом последующем поколении частота мутации была выше, а для достижения 50%-ного снижения роста требовалось всё больше гербицида.

• Рекомендации фермерам: Транель говорит, что в долгосрочной перспективе фермерам стоит «молиться о новом гербициде». Пока же он предлагает использовать как можно больше различных довсходовых и послевосходовых гербицидов с максимальным количеством механизмов действия на каждом поле каждый год.

С научной точки зрения, быстрая эволюция устойчивости — уникальная возможность для изучения. «Вот почему устойчивость так интересна: это просто эволюция, — говорит Транель. — Мы можем изучать её на сверхскорости. Большинство тех, кто изучает эволюцию, имеют дело со шкалами в сотни или тысячи лет. Мы можем изучать эволюцию за пять или десять лет».