Молекулярные секреты щирицы Палмера раскрывают тревожный потенциал

Щирица Палмера — агрессивный сорняк, который быстро растет, производит сотни тысяч семян и устойчив к нескольким классам гербицидов, включая глифосат.

Особенно проблематична ее устойчивость к ингибиторам протопорфириногеноксидазы (PPO) — гербицидам, которые нарушают синтез хлорофилла. После появления устойчивости к глифосату фермеры стали использовать ингибиторы PPO как эффективную альтернативу, пока в 2001 и 2011 годах не была обнаружена устойчивость к ним у щирицы вонючей и щирицы Палмера соответственно.

Независимая эволюция устойчивости

Исследования Пэта Транеля из Университета Иллинойса показали, что щирица Палмера развила ключевую мутацию устойчивости к ингибиторам PPO, известную как делеция gly-210, независимо от щирицы вонючей, а не получила ее через гибридизацию.

Это важный вывод:

• Хорошая новость: ученые не нашли доказательств гибридизации двух суперсорняков в полевых условиях.
• Тревожная новость: независимое появление одной и той же мутации, а также наличие у щирицы Палмера как минимум еще одной мутации (аргининовой замены), демонстрирует ее высокую адаптивность.

В популяции щирицы Палмера в Кентукки только около трети растений имели делецию gly-210, остальные использовали аргининовую замену.

"Тот факт, что эта популяция щирицы Палмера имеет две разные мутации, вызывает беспокойство, потому что в будущем она может использовать ту, которая более эффективна против нового PPO-гербицида", — говорит Транель.

Еще больший риск представляет потенциальное объединение двух мутаций в одной хромосоме, создание двойного мутанта. Химикат, разработанный для уничтожения растений с делецией gly-210, не сможет убить двойных мутантов. По мнению Транеля, их появление в поле — лишь вопрос времени.

Естественная толерантность и тактика борьбы

Второе исследование объясняет, почему щирице Палмера потребовалось на десятилетие больше, чем щирице вонючей, чтобы развить делецию gly-210. Оказалось, что щирица Палмер обладает естественной толерантностью к послевсходовому применению ингибиторов PPO.

• Толерантность — это врожденная способность вида переносить вещество (как кукуруза переносит атразин).
• Устойчивость — это свойство популяции, которое развивается через мутации в ответ на повторяющееся воздействие.

Эксперименты подтвердили, что "чувствительные" растения щирицы Палмера (без мутации gly-210) выживали после послевсходовой обработки так же хорошо, как и устойчивая щирица вонючая. Критически важно время обработки: если опоздать и обработать растения выше 4 дюймов (≈10 см), контроль теряется.

"Если вы опоздаете на один день, вы можете их упустить. Щирица растет так быстро, что за день может вырасти с 4 до 6 дюймов", — отмечает Транель.

Ключевой практический вывод: разница в толерантности исчезает при довсходовом применении ингибиторов PPO.

"В конечном счете, вот главный вывод. Если вы боретесь с этими сорняками, особенно со щирицей Палмера, и хотите использовать ингибитор PPO в качестве альтернативного эффективного способа действия, у вас будет гораздо больше шансов на успех, если вы примените его довсходово", — заключает Транель.