Разработан генетический тест с точностью 99,9% для раннего выявления щирицы Палмера

Щирица Палмера — высокоинвазивный сорняк, нанесший сельскому хозяйству США ущерб в миллиарды долларов с момента распространения за пределы её естественного ареала на юго-западе США и северо-западе Мексики. За последние 20 лет она продвинулась дальше на север и теперь представляет серьёзную угрозу для производителей кукурузы, сои и хлопка на юге и Среднем Западе США.

В Миннесоте запрещена продажа любых семян, если партия содержит щирицу Палмера. Проблема в том, что этот инвазивный вид, способный уничтожить до 91% урожая кукурузы, 68% сои и 54% хлопка, сложно визуально отличить от других видов щирицы, что делает идентификацию зависимой от генетического тестирования.

В недавнем исследовании, опубликованном в Pest Management Science, учёные из Миннесотского университета и Университета штата Колорадо разработали новый тест для идентификации щирицы Палмера. Он более надёжен, прост в использовании и, что самое важное, показал точность 99,9%.

Из-за быстрого распространения устойчивости к гербицидам в популяциях щирицы Палмера предотвращение её появления важнее, чем когда-либо. Исследователи надеются сделать новую технологию тестирования коммерчески доступной для агрономических специалистов по всей территории США к концу 2021 года. Тест можно применять как к отдельным образцам, так и к смесям семян.

«Разработка инструментов и регулирование семян сорняков играют важную роль, но в конечном итоге всё возвращается к фермерам. Предотвращение распространения щирицы Палмера — это командная работа», — заявил ведущий автор Энтони Бруса.

Для разработки теста исследователи собрали образцы щирицы Палмера и родственных видов со всей территории США, а также из Мексики, Южной Америки и Африки. Затем они провели геномное секвенирование этих образцов и нашли специфические генетические различия между видами. Выявленные мишени использовали для создания набора из трёх генетических маркеров для идентификации ДНК щирицы Палмера на фоне ДНК родственных видов. Эти тесты были валидированы на самой масштабной на сегодняшний день панели образцов.

Точность маркеров составила от 99,7% до 99,9%, с одной-тремя ошибками на панели из 1250 образцов. Тестирование смесей семян показало надёжное обнаружение щирицы Палмера на уровне одного её семени в смеси из 200 семян других щириц.

«Мы надеемся, что это станет первым из многих молекулярных диагностических тестов для анализа семян сорняков», — сказал соавтор Эрик Паттерсон.

Исследователи видят потенциал теста для предотвращения заноса семян щирицы как загрязнителя в смесях для опылителей, птичьем корме и других партиях семян, а также для защиты экспорта кукурузы и сои путём верификации отсутствия сорняка в зерне.

В ближайшем будущем команда продолжает изучать новые подходы к контролю за щирицей Палмера, в том числе исследуя возможность использования геномного тестирования для выявления её присутствия в почвенном банке семян.