Щирица бугорчатая отказалась от подражательства кукурузе и выставила свою гербицидную защиту

Щирица бугорчатая отказалась от подражательства кукурузе и выставила свою гербицидную защиту Ученые зафиксировали первый пример, когда щирица бугорчатая (она же водяная конопля) развила механизм детоксикации, которого нет у сельскохозяйственных культур
Укрепляя репутацию водяной конопли как трудно убиваемого сорняка в системах производства кукурузы и сои, исследователи из Университета Иллинойса, США, теперь задокументировали сорняк Amaranthus tuberculatus, отклоняющийся от стандартных стратегий детоксикации, чтобы противостоять гербициду, который еще даже не был коммерциализирован.
Рассматриваемое химическое вещество, синкарпиновая кислота-3 (SA3), является прапрадедом гербицида Callisto, ингибирующего HPPD. SA3 никогда не использовался на кукурузе, потому что имеет довольно неудачный эффект, убивая урожай вместе с сорняками.
Кукуруза может переносить «Каллисто» и другие гербициды, потому что у нее есть надежная система детоксикации, которая нейтрализует и изолирует вредные химические вещества. Но системы нейтрализации кукурузы не работают на SA3.
Амарантовые сорняки, такие как щирица бугорчатая, обычно развивают системы детоксикации, имитирующие кукурузу. Вот почему особенно удивительно, что водяная конопля, устойчивая к HPPD, может детоксицировать SA3.
«Вероятно, это первый известный пример, когда водяная конопля развила механизм детоксикации, которого нет у сельскохозяйственных культур. Она использует совершенно другой механизм, что усложняет борьбу с этим сорняком», - говорит Дин Ричерс, профессор кафедры растениеводства Университета штата Иллинойс и соавтор нового исследования в журнале New Phytologist.
Открытие означает, что щирица бугорчатая теоретически может быть устойчива к новым гербицидам еще до того, как они появятся на прилавках магазинов.
«Мы всегда знали, что метаболическая резистентность опасна, потому что она может придать устойчивость к еще не открытому гербициду. И показали, что это реальность, - продолжает Ричерс. - Компании не хотят инвестировать от 10 до 15 лет в разработку нового гербицида, запатентовать и выпустить его на рынок, а потом обнаружить, что он не работает в первый же день. Наше исследование подтверждает: нужно больше полагаться на нехимические методы борьбы и следить за тем, чтобы сорняки не прорастали».
Ричерс и научный сотрудник Кристал Консепсьон проследили биохимические реакции внутри устойчивых растений водяной конопли при обработке SA3.
Детоксикация гербицидов и других токсичных соединений обычно происходит в несколько фаз.
Первый включает группу ферментов, известных как p450, которые удаляют электроны из токсичных соединений, делая их менее реактивными внутри растительных клеток. Но в устойчивой щирице произошло обратное: к молекулам SA3 добавились электроны.
 
Ферменты второй фазы, известные как GST, обычно не активируются для Callisto, потому что p450 быстро и эффективно выполняют свою работу в кукурузе. Но для SA3 GST сделали тяжелую работу по детоксикации.
«Наряду с удалением молекулы воды в первой фазе добавление этих электронов подготовило ферменты GST второй фазы к детоксикации SA3, - говорит Консепсьон. - Это удивительно, потому что не только реакции первой фазы не протекали, как ожидалось, мы даже не ожидали, что для этого класса гербицидов будут задействованы GST. Мы не видим, чтобы кукуруза готовила химикаты для атаки GST. Это очень, очень редкое явление для гербицидов».
Ричерс говорит, что это отклонение от стандартных моделей биохимической детоксикации представляет собой нечто действительно новое и потенциально опасное для производителей сельскохозяйственных культур.
Исследовательскую группу ожидало не одно удивительное открытие.
Ученые уже много лет знают, что кукуруза, соя и сорго используют GST для метаболизма S-метолахлора, почвенного гербицида, обеспечивающего остаточный контроль над сорняками. Поэтому они предположили, что водяная конопля использовала тот же механизм для детоксикации химического вещества. Но щирица опять сломала стандартный сценарий.
«В данном случае мы все время думали, что это GST. Но данные говорили нам об обратном. Подход к метаболомике, который мы использовали, сообщил нам, что GST не являются основным механизмом детоксикации S-метолахлора в резистентной водяной конопле. На самом деле это p450», - говорит Ричерс.
В прошлом году Ричерс работал с Сетом Стромом, полевым научным сотрудником Syngenta Crop Protection, ученым-экспертом по сорнякам и профессором растениеводства Аароном Хагером и другими, чтобы показать: водяная конопля использует как p450, так и GST для детоксикации гербицидов группы 15. 
Но когда они углубились в новое исследование физиологии растений и клеток, то обнаружили, что активность фермента GST обнаруживается как у устойчивой, так и у чувствительной водяной конопли, но намного ниже, чем у кукурузы.
Напротив, активность p450 у устойчивой водяной конопли была в 20 раз выше, чем у чувствительной.
«Изучение устойчивости к гербицидам, вносимым в почву, таким как S-метолахлор, очень сложная задача, поскольку водяная конопля, по-видимому, не придерживается никаких шаблонов или методов подражания. Оба исследования показывают, что водяная конопля разрабатывает свои собственные способы борьбы с гербицидами», заключил Стром.
(Источник: www.agriculture.com. Фото: pixabay.com). 
Дата публикации: 27.04.2022
Источник: agroxxi.ru

Возможно эти новости Вам будет интересно прочитать

Новый спрей с моноглицеридами поможет уменьшить загрязнение пластиком от сельского хозяйства

Новый спрей с моноглицеридами поможет уменьшить загрязнение пластиком от сельского хозяйства

Фермеры теперь могут продлить срок годности овощей и фруктов без пластиковой упаковки Канадские фермеры покрывают огурцы съедобным спреем, который замедляет порчу, сохраняя овощи свежими дольше и помогая уменьшить загрязнение пластиком, так как обычно эт...

На ПМЭФ подписано соглашение о строительстве научно-исследовательского центра компании «Август» в Подмосковье

На ПМЭФ подписано соглашение о строительстве научно-исследовательского центра компании «Август» в Подмосковье

Губернатор Московской области Андрей Воробьев и генеральный директор АО Фирма «Август» Михаил Данилов 16 июня на площадке Петербургского международного экономического форума (ПМЭФ) подписали соглашение о строительстве в Подмосковье крупнейшего в России на...

Жимолость лучше растет в органической системе: доказано на 60 сортообразцах

Жимолость лучше растет в органической системе: доказано на 60 сортообразцах

Бакчарский питомник поделился опытом по органическому земледелию Союз органического земледелия России провел в ОГУП «Бакчарское» Томской области очный практический семинар по производству органической жимолости. Обучение организовано в рамках Дней жимол...

Удобрения с контролируемым высвобождением подверглись критике экологического сообщества

Удобрения с контролируемым высвобождением подверглись критике экологического сообщества

Категорически против агрохимикатов с микропластиком выступили защитники окружающей среды Производство и использование микропластика, преднамеренно добавляемого в удобрения и пестициды с контролируемым высвобождением, необходимо запретить, говорится в отч...

ждают к заботе о здоровье почвы

ждают к заботе о здоровье почвы

Некоторые индийские компании решили не продавать фермерам обычные синтетические удобрения, если они отказываются приобрести вместе с ними компост и продукцию с микроэлементами Уполномоченный комиссар по сельскому хозяйству штата Махараштра Дирадж Кумар з...

чества продаваемых запатентованных гербицидных соединений в мире

чества продаваемых запатентованных гербицидных соединений в мире

Выпуск трех новейших запатентованных соединений демонстрирует решимость KingAgroot занять лидирующие позиции в области гербицидов и мощные возможности в области исследований и разработок Недавно Инновационный центр KingAgroot сообщил, что разработка трет...

Как оценить эффективность почвенного гербицида на фоне погоды

Как оценить эффективность почвенного гербицида на фоне погоды

Погода не бывает одинаковой, где-то дефицит влаги, в других местах осадки превращаются в потоп. Капризы природы следует всегда учитывать при внесении почвенного гербицида, чтобы понять, нужна ли пост-обработка Полезные советы предоставил на портале www.f...

для защиты растений и увеличения урожая

для защиты растений и увеличения урожая

В настоящее время специалисты Заинского отдела филиала ФГБУ «Россельхозцентр» по Республике Татарстан проводят в районе фитомониторинг посевов сельскохозяйственных культур на выявление сорняков, вредителей, болезней. За летний период фитомониторинг провод...

Сорта сахарной свеклы с относительной устойчивостью к желтухе могут появиться к 2024 году

Сорта сахарной свеклы с относительной устойчивостью к желтухе могут появиться к 2024 году

После запрета неоникотиноидов голландские свекловоды, как и многие европейские аграрии, столкнулись с нашествием тли-разносчиком вирусной желтухи свеклы. Селекционеры пообещали создать новые сорта хотя бы с относительной устойчивостью к желтухе как можно ...