25 мая 2022

В Иллинойсе зарегистрирована первая устойчивая к дикамбе водяная конопля

В Иллинойсе зарегистрирована первая устойчивая к дикамбе водяная конопля

Ученые-сорняки Иллинойского университета (U of I) подтвердили устойчивость к гербициду дикамба в популяции водяной конопли в округе Шампейн (восточно-центральный Иллинойс).
В ходе исследования дикамба контролировала 65% водяной конопли в полевых условиях при применении указанной нормы. А в теплице растения показали пяти- или десятикратное снижение эффективности дикамбы по сравнению с чувствительными растениями.
Это не такой уж большой уровень устойчивости, но есть один нюанс. Популяцию никогда не опрыскивали дикамбой или ее родственником 2,4-D (оба гербицида 4-й группы синтетических ауксинов), к которым она также устойчива. Почему же водяная конопля перестала реагировать на эти гербициды?
«Когда мы используем гербициды, мы отбираем растения, которые могут выжить после применения гербицидов с помощью различных механизмов. Исторически это были мутации в месте попадания, но сейчас мы все чаще наблюдаем метаболическую устойчивость, когда сорняки активируют гены детоксикации до того, как химикаты смогут нанести вред. Таким образом, популяции сорняков накапливают наборы генов, которые активны против различных гербицидов, и возникает перекрестная реактивность», — говорит Пэт Транел, ученый-сорняк из Университета штата Ай, соавтор исследования.
Трэнел и его коллеги уже знали, что водяная конопля в популяции округа Шампейн была устойчива к синтетическому гербициду ауксин 2,4-D. Поскольку дикамба также является синтетическим ауксином, нет ничего удивительного в том, что путь детоксикации может быть таким же. Однако водяная конопля в исследуемой популяции устойчива к гербицидам пяти других групп по месту действия, поэтому перекрестная реактивность могла возникнуть где угодно.
«По мере того, как мы получаем эти более сложные популяции, которые испытали отбор из множества химикатов, они становятся устойчивыми ко все более широкому набору гербицидов, независимо от того, встречались ли они с этими гербицидами в прошлом или нет. Это пугающая мысль», — говорит Транел. Это может означать, что новые химические препараты могут оказаться неэффективными еще до того, как попадут на полки магазинов». Если не принимать во внимание происхождение устойчивости, 65%-ный контроль, особенно с помощью синтетического ауксина, недостаточно хорош».
«При 65%-75%-ном контроле фермер может не понять, что имеет дело с резистентностью, и вместо этого может подумать, что он просто напортачил при внесении», — добавляет он. «Потому что они увидят некоторую активность. А эти гербициды с регуляторами роста могут фактически стимулировать рост, заставляя растение скручиваться и утолщаться, но никогда по-настоящему не умирать». Они просто сидят там», — говорит Транел. “That makes it harder to quantify resistance.”

Documenting Dicamba Damage

Исследователи приложили немало усилий, чтобы задокументировать повреждения, нанесенные дикамбой. В поле они распыляли дикамбу отдельно и в сочетании с другими гербицидами для количественного определения ущерба. В теплице они провели эксперимент «доза-ответ» и определили наследственность признака устойчивости в разных поколениях.
«Поскольку повреждение ауксином трудно оценить визуально, я использовал анализ изображений, сделав более 4 000 снимков с разных углов. С помощью этого я смог обучить модель, чтобы сказать, были ли растения устойчивыми или нет. Это действительно сложно, потому что даже когда мы видим повреждения, в конце многие растения продолжают цвести. А если они цветут, то производят семена, и они станут проблемой в следующем году», — говорит Лукас Копецки Бобадилла, докторант и ведущий автор исследования.
Исследователи обнаружили, что устойчивость к дикамбе является умеренно наследственной, что означает, что она может передаваться потомству, по крайней мере, в некоторых случаях. Транел говорит, что эти гены неполно доминантные, что объясняет, почему группа наблюдала диапазон реакций от чувствительности до десятикратной устойчивости.
Группа исследовала устойчивость к дикамбе на том же поле в 2014 и 2015 годах и показала эффективность 80%. Снижение до 65% всего несколько лет спустя — полевые работы в текущем исследовании проводились в 2018 году — не является хорошей тенденцией.
«Можно с уверенностью сказать, что дикамба не станет более эффективной», — говорит соавтор исследования Аарон Хагер, специалист по сорнякам U of I Extension. «Когда мы находим устойчивую популяцию, это не значит, что других нет. Это означает лишь то, что мы нашли одну. Мы понятия не имеем, насколько это распространено».
На самом деле, устойчивость к дикамбе была недавно зафиксирована в популяции водяной конопли в Теннесси, а также в популяции амаранта Палмера, агрессивного родственника водяной конопли.
В настоящее время Хагер и его команда тестируют еще одну популяцию в Иллинойсе, где известно о воздействии дикамбы.

Резистентность может быстро распространиться

Дикамба используется в Иллинойсе уже как минимум 50 лет. Тем не менее, с увеличением площадей, засеваемых соей, устойчивой к дикамбе, использование этого химиката растет. И с увеличением селективного давления, говорит Хагер, устойчивость к дикамбе может быстро распространиться.
«Мы наблюдали снижение контроля до 65% в популяции, которая не обрабатывалась дикамбой. Если бы произошел обширный отбор путем многократного применения дикамбы, я уверен, что мы бы увидели повышение уровня устойчивости в этой популяции», — говорит Трэнел.
Хагер и Транел, а также остальные специалисты по сорнякам из Иллинойса, дают одни и те же рекомендации на протяжении многих лет.
«Мы собираемся продолжать использовать гербициды на подавляющем большинстве гектаров в этом штате. Мы не собираемся останавливаться», — говорит Хагер. «Но людям стоит провести глубокие беседы с теми, кто дает вам рекомендации, будь то поставщик удобрений, агроном или кто-либо еще. Пришло время вернуться к тому, что мы делали раньше, и попытаться составить трех- или четырехлетние программы борьбы с сорняками, а не просто делать это на ежегодной основе».
«Нам придется делать что-то в дополнение к гербицидам, чтобы попытаться дожить до конца вегетационного периода без производства семян», — добавляет он. «Если этого не произойдет, эволюция продолжится».

Статья, «Характеристика и наследование устойчивости к дикамбе в популяции водяного конопли (Amaranthus tuberculatus) из Иллинойса, обладающей множественной устойчивостью», опубликована в журнале Weed Science. В число авторов входят Лукас Бобадилла, Дарси Джакоминни, Аарон Хагер и Пэт Транел. Работа финансировалась компанией Bayer Crop Science.