Новый метод тестирования устойчивости сорняков к гербицидам
Исследователи из Университета Иллинойса разработали метод, позволяющий тестировать устойчивость сорняков к гербицидам без предварительного знания ответственных за это генов. Метод был опробован на водяной конопле (waterhemp) — широколистном сорняке, поражающем поля кукурузы и сои, у которого развилась устойчивость к атразину, мезотриону и другим гербицидам.
Проблема метаболической устойчивости
У растений есть два основных механизма устойчивости:
- Целевая (target-site) устойчивость: мутация гена мешает гербициду связываться с целевым белком. Её можно быстро выявить генетическими методами, если известен сайт мутации.
- Метаболическая устойчивость: растение использует ферменты (обычно из классов P450 или GST) для детоксикации гербицида до того, как он достигнет цели. Конкретные гены, ответственные за это, часто неизвестны, что делает невозможным традиционное генетическое тестирование.
Суть нового метода
Метод измеряет скорость метаболизма гербицида в изолированном листе:
- Небольшой фрагмент листа помещают в пробирку с радиоактивно меченым гербицидом.
- Через определённое время измеряют, какая часть гербицида осталась.
- Чем меньше осталось гербицида, тем выше устойчивость растения (быстрее метаболизм).
Результаты тестирования
Метод успешно протестирован на трёх популяциях водяной конопли с двумя гербицидами:
Мезотрион (мезотрион, ингибитор HPPD)
Примисульфурон-метил (primisulfuron-methyl, ингибитор ALS)
Разные популяции использовали разные биохимические механизмы детоксикации, но метод работал в обоих случаях. Он также показал работоспособность на листьях сои с третьим гербицидом.
Значение и перспективы
- Метод универсален: должен работать с разными гербицидами, сорняками и культурами, если лист или черешок помещается в пробирку.
- Он не идентифицирует конкретные гены, но указывает на общий класс ферментов и механизм устойчивости.
- Следующий шаг — идентификация конкретных генов для разработки маркеров быстрого генетического тестирования.
- Метод уже используется другими университетами и компаниями.
Исследование «Measuring rates of herbicide metabolism in dicot weeds with an excised leaf assay» опубликовано в Journal of Visualized Experiments. Авторы: Rong Ma, Joshua Skelton и Dean Riechers (Университет Иллинойса). Финансирование: Syngenta Crop Protection.