Единичный ген контролирует устойчивость опасного сорняка к почвенному гербициду
Водяная конопля (Amaranthus tuberculatus), агрессивный сорняк, угрожающий урожаю в Кукурузном поясе США, вновь преподносит сюрпризы. Этот сорняк уже известен устойчивостью не к одному-двум, а к семи классам гербицидов, почти исчерпав химические средства защиты для фермеров.
Новое исследование в журнале Weed Science показывает, что один главный ген отвечает за устойчивость водяной конопли к S-метолахлору (действующее вещество препаратов Dual Magnum и Dual II Magnum). Это важный почвенный гербицид из класса ингибиторов VLCFA. Ранее было установлено, что сорняк обезвреживает химикат с помощью P450-ферментов, которые детоксифицируют соединения в клетках растений.
"Растения имеют сотни P450, и они часто работают в тандеме. Поэтому, когда мы обнаружили, что устойчивость к S-метолахлору контролируется всего одним основным геном, мы были очень удивлены. Водяная конопля снова подбросила нам сложную задачу", — говорит соавтор Дин Ричерс.
Установить генетическую основу устойчивости — сложная работа. В данном случае исследователи в теплице скрещивали устойчивые растения в течение трех поколений, чтобы очистить генетический фонд, а затем скрестили устойчивых и чувствительных особей для анализа их потомства.
"Изучать устойчивость к почвенным гербицидам очень трудно, потому что если гербицид работает, то чувствительные растения просто не выживают", — отмечает Ричерс.
Что означает контроль одним геном?
Это не обнадеживающая новость для аграриев.
"Когда устойчивость контролируется единичным геном и является доминантным признаком, риск ее распространения выше", — поясняет Ричерс.
Пока худший сценарий не реализовался: метолахлор используется около 45 лет, а устойчивые популяции водяной конопли еще не стали повсеместными. Однако S-метолахлор — ценный инструмент для борьбы с сорняком, и потеря его эффективности в широких масштабах лишит фермеров еще одного важного средства.
Путь вперед, по мнению Ричерса, — движение к более комплексным методам управления сорняками:
- Физическое уничтожение семян.
- Добавление более разнообразных культур в севооборот (например, озимой пшеницы, покровных культур).
- Отход от полной зависимости от химического контроля.
"Я понимаю, что уже утомительно постоянно призывать к диверсификации борьбы с сорняками, но это действительно так, и наши исследования это подтверждают", — заключает ученый.