Устойчивость к гербицидам больше не является «чёрным ящиком» для учёных
Устойчивость сельскохозяйственных сорняков к гербицидам развивается одним из двух путей. При мишень-опосредованной устойчивости крошечная мутация в генетическом коде растения приводит к тому, что химикат больше не связывается с белком-мишенью. При немишень-опосредованной устойчивости растение задействует целый набор ферментов, которые детоксицируют химикат до того, как он нанесёт вред.
Исследование Университета Иллинойса впервые позволило «открыть» генетические механизмы немишень-опосредованной устойчивости у сорняка щирицы водной (Amaranthus tuberculatus).
Метод и ключевые результаты
- Подход: Учёные использовали метод генетического картирования с опорой на референсный геном щирицы водной — вида, способного снижать урожайность кукурузы на 70% и устойчивого к семи механизмам действия гербицидов.
- Объект изучения: Исследователи искали гены, обеспечивающие устойчивость к гербицидам — ингибиторам HPPD (например, темботриону).
- Результат: Удалось сузить поиск до двух регионов генома, содержащих около 60 генов. Наличие одного из регионов давало умеренную устойчивость, другого — также умеренную. Растения с обоими регионами проявляли высокую устойчивость, сравнимую с родительской формой.
- Важное уточнение: Ни один из генов в этих регионах не кодирует ферменты p450, которые ранее считались ключевыми для такой устойчивости. Это указывает, что мутация, вероятно, произошла в гене-регуляторе p450, а не в самом гене фермента.
Практическое значение и дальнейшие шаги
- Цель: Определение конкретных генов позволит в будущем разработать геномные тесты для фермеров. Такие тесты помогут определить устойчивость сорняков в поле до применения гербицида, предотвратив неэффективные обработки и финансовые потери.
- Загадка происхождения: Изучаемая популяция щирицы проявляла устойчивость к ингибиторам HPPD, хотя эти гербициды ранее не использовались на данном поле. Учёные предполагают, что немишень-опосредованная устойчивость к одному классу гербицидов (например, к 2,4-D) может давать перекрёстную устойчивость к другим классам.
- Перспективы: Появление геномов других сорных растений сделает генетическое картирование основным инструментом для изучения немишень-опосредованной устойчивости, что критически важно для разработки стратегий борьбы с ней.
«Наконец-то у нас появляются инструменты, необходимые для того, чтобы докопаться до сути метаболической устойчивости к гербицидам, которая представляет наибольшую угрозу для современной борьбы с сорняками», — заключает Пат Транель.
Исследование «Genetic architecture underlying HPPD-inhibitor resistance in a Nebraska Amaranthus tuberculatus population» опубликовано в журнале Pest Management Science.