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

Путь масла чайного дерева от гибридных лекарств для людей к комбинированным фунгицидам

Путь масла чайного дерева от гибридных лекарств для людей к комбинированным фунгицидам

Ученые выявили одну из самых эффективных комбинаций масла чайного дерева и агрохимического продукта для защиты сои и других культур Масло чайного дерева или масло мелалеуки, как называют это растение на его родине в Австралии, начали применять в гибридны...

 организуют мобильные пункты

организуют мобильные пункты

Это позволит оптимизировать экономику процесса 22 апреля текущего года состоялось совещание в режиме видео-конференц-связи (ВКС) специалистов ФГБУ «Россельхозцентр», на котором были рассмотрены вопросы организации мобильных пунктов по сбору и утилизации ...

Рецепт древнейшего биопестицида перевели с санскрита и запустили в производство

Рецепт древнейшего биопестицида перевели с санскрита и запустили в производство

Ингредиенты индийского биоудобрения, обладающего пестицидными свойствами, стали известны и снова приносят пользу фермерам Препарат, описанный в древней книге Врикша-аюрведа («наука о жизни среди деревьев») около тысячи лет назад как «натуральный пестицид...

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...

в в хозяйствах Волгоградской области

в в хозяйствах Волгоградской области

Последние годы у сельскохозяйственных товаропроизводителей Волгоградской области проблемой являются вопросы складирования, хранения, обезвреживания, утилизации или захоронения пришедших в негодность опасных ядохимикатов, сообщают специалисты Волгоградског...

рганическое земледелие

рганическое земледелие

Метод профилактики грибных комариков на рассаде создали немецкие ученые, заключив полезных нематод в альгинатные капсулы в форме жемчуга Личинки мух семейства Sciaridae, они же грибные комарики, наносят серьезный ущерб сельскохозяйственным культурам и оч...

Индийский молочный гигант Amul Dairy заключил сотрудничество с сельхозуниверситетом Ананда в отношении технологии жидких биоудобрений

Индийский молочный гигант Amul Dairy заключил сотрудничество с сельхозуниверситетом Ананда в отношении технологии жидких биоудобрений

Заработали на молоке, заработаем и на навозе Сельскохозяйственный университет Ананда (AAU) подписал Меморандум о взаимопонимании о передаче технологии жидких биоудобрений известной молочной компании Amul Dairy. Теперь партнеры будут сотрудничать по выпус...

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...

едствиях брюссельского плана по пестицидам

едствиях брюссельского плана по пестицидам

Европейские политики и сельскохозяйственные организации по-разному реагируют на намерение Еврокомиссии вдвое сократить использование средств защиты растений в сельском хозяйстве. Одни приветствуют эту цель, по мнению других, многие важные детали не учитыв...