ООО «Издательство Агрорус»

Свежий номер # 07 за 2019 г.

Подписаться на бумажную версию газеты

Массовая устойчивость сорняков к гербицидам в результате новых мутаций не подтверждается

Новые данные, полученные учеными университета Иллинойса, сообщается в журнале Weed Science, свидетельствуют о том, что прежние представления об устойчивости сорняков к гербицидам придется пересмотреть. Способность сорных растений противостоять воздействию гербицидов с большой вероятностью связана с внутривидовым генотипическим разнообразием, а не обусловлено генными мутациями, как считалось ранее.

Ученые Иллинойского университета исследовали более 70 миллионов семян рода амаранта Amaranthus. Эти семена были отобраны с растений, которые, как считалось, проявили устойчивость к гербицидам. Оказалось, что среди этого огромного количества семян не смогли найти ни одного экземпляра с генетически обусловленной устойчивостью в результате мутаций. Предварительное изучение показало, что частота мутаций у растений амаранта вообще невелика. Поэтому применение гербицидов с низкими нормами расхода мало способствует (если вообще способствует) появлению новых мутаций.

После посева более 70 миллионов семян амаранта в грунт, обработанный почвенным гербицидом до посева и по всходам сорняков, не удалось выявить найти ни одного гербицид-резистентного мутанта.

Известно, что любой сильный стресс-фактор, который не убивает растение, может способствовать генетическим мутациям в его семенах и пыльце. Профессор университета Иллинойса Патрик Транель (Patrick J. Tranel), который возглавлял это исследование, отмечает: «Даже ультрафиолет в солнечном свете может воздействовать на растение и увеличить вероятность мутаций, способных проявиться в его потомстве». Подобные мутации повышают генетическое разнообразие, что может быть полезным для выживания вида.

«Устойчивость к гербицидам связана с имеющимся генетическим разнообразием в популяции, — говорит Транель. — Если у отдельного сорняка есть подходящая мутация, которая позволяет ему выжить при обработке конкретным гербицидом, этот экземпляр скорее всего выживет и передаст эту черту своему потомству».

«Вклад новых мутаций в проблему устойчивости к гербицидам не выражен», — подчеркивает Транель.

Он и его коллеги надеялись определить базовую скорость мутации для растения рода Amaranthus, группы, которая включает амарант Палмера (Amaranthus palmeri) и другие проблемные сорняки. Они также хотели проверить, увеличили ли гербициды, которые не смогли убить растение, этот базовый уровень.

Исследователи начали с одного семени Amaranthus hypochondriacus (щирица темная, амарант печальный), которое генетически тесно связано с несколькими сельскохозяйственными сорняками, но, как известно, не имеет генов гербицидной устойчивости. Используя теплицу, чтобы изолировать свои эксперименты от потенциального загрязнения другими видами амаранта, команда культивировала это растение, собрала его семена и начала длительный процесс выращивания поколений этих растений и сбора семян.

«Здоровое растение способно дать около 100 тысяч семян, — сказал Транель. — От этого растения мы в итоге получили более 70 миллионов семян»

Несмотря на изоляцию лаборатории и бдительность ученых, в эксперимент вмешались еще несколько семян амаранта «со стороны».

«Эти семена крошечные и цепляются за все. Вы можете даже не заметить, как эти семена попали на вашу кожу, — утверждает Транель. — Один из студентов, помогавших нам в работе, нашел семя сорняка у себя в брови после того, как вышел из оранжереи».

К счастью для ученых, семена «стороннего» амаранта были темного цвета, в то время как их подопытные растения производили только светлые семена.

Чтобы проверить семена на устойчивость к гербицидам, исследователи распространили их по поверхности почвы, обработанной гербицидом, известным как ингибитор ALS, а затем проследили: выжил ли кто-либо из сеянцев. Очень немногие из испытуемых растений преодолели гербицидную обработку. Тщательное тестирование показало, что те редкие растения, которые выжили, были потомками семян сорных видов амаранта, которые уже изначально несли гены устойчивости.

Эксперименты подтвердили, что подход ученых хорошо работал для скрининга огромного количества семян. «Команде пришлось протестировать более 70 миллионов семян, чтобы определить базовый уровень мутации в A. hypochondriacus и выяснить, увеличивает ли гербицидная обработка этот уровень, — сказал Транель — Это важно для разработки моделей, которые помогут точно предсказать, как растения будут вести себя в поле».

«Устойчивость к гербицидам — это эволюционный процесс, а эволюционные процессы поддаются анализу с помощью математики, — утверждает Транель. — Если вы точно знаете, как будут вести себя растения в различных условиях окружающей среды, вы можете разработать уравнения, которые предскажут, как быстро будет развиваться устойчивость».

Результаты исследования доказали, что частота мутаций намного ниже, чем ожидалось. Но это, конечно, не означает, что устойчивость к гербицидам не произойдет никогда.  Возможно, появление устойчивости происходит немного медленнее, чем предполагалось ранее.

Андрей Зелятров

Источник: www.sciencedaily.com

 

Новое место статьи