Сорный рис на юго-востоке США крадет устойчивость к гербицидам у культурного риса

Сорный рис — близкий родственник культурного риса, который засоряет поля по всему миру и резко снижает урожайность. Для борьбы с этим вредителем фермеры на юго-востоке США стали высаживать сорта риса, модифицированные для устойчивости к гербицидам, которые уничтожают сорняк, не вредя культуре.

Однако уже через несколько лет после внедрения гербицидоустойчивого риса в начале 2000-х фермеры в Арканзасе начали сообщать, что сорняки на их полях также становятся устойчивыми. Лабораторные анализы подтвердили это: ученые обнаружили свидетельства скрещивания сорняков с культурным рисом, и последующие поколения гибридных сорняков имели определенный уровень генетической устойчивости.

Новое исследование Вашингтонского университета в Сент-Луисе показывает, что более половины образцов сорного риса в рисоводческом регионе юго-востока США приобрели гербицидоустойчивость. Работа опубликована в журнале Molecular Ecology.

Ученые обнаружили, что 57% из 201 образца сорного риса, собранного в 2022 году на полях в девяти округах или приходах Миссури, Арканзаса и Луизианы, были устойчивы к семейству гербицидов имидазолинонов (IMI). Кроме того, 3,5% образцов были устойчивы к другому, более новому классу гербицидов, который начали использовать на полях юго-востока США только с 2018 года.

Маршалл Веджер, постдокторант по биологии, годами документировал эту тенденцию. В предыдущем исследовании он обнаружил, что 98% образцов сорного риса, собранных в Арканзасе в 2018 году, имели генетические маркеры некоторого уровня устойчивости к гербицидам.

Как сорняк получил устойчивость?

До начала 2000-х сорный рис редко скрещивался с культурами, обычно выращиваемыми в США. Широкое внедрение гербицидоустойчивого риса совпало с увеличением использования гибридных сортов. Гибридный рис более урожайный, но он также склонен рассеивать больше семян в поле.

Эти семена могут перезимовать и появиться в последующие годы как «добровольный рис». Такие растения цветут в более широком временном окне, открывая новые возможности для скрещивания с сорным рисом. Это один из путей переноса генов от культуры к вредителю.

Экономические последствия и адаптация

Заражение сорным рисом имеет значительные экономические последствия. В США он ежегодно наносит ущерб примерно в $45 миллионов, а в мировом масштабе — сотни миллионов долларов.

«Эти результаты — еще один показатель невероятной адаптивности сорного риса и других сельскохозяйственных сорняков, их способности процветать, несмотря на все наши усилия по контролю», — сказал Кеннет Олсен, старший автор исследования. — «В данном случае они забрали у наших собственных высокоурожайных сортов лучшее оружие, которое мы имели против них — устойчивость к гербицидам».

Ученые отмечают, что пока каждое поле имеет свой уникальный состав штаммов сорного риса и профиль устойчивости, что затрудняет управление.