Zespół naukowców odkrył geny odpowiedzialne za ewolucyjną cechę roślin — odporność na herbicydy w miejscu innym niż docelowy lub NTSR — poprzez badanie odporności na herbicydy, zgodnie z komunikatem.

Christopher Saski, profesor nadzwyczajny na Uniwersytecie Clemson, połączył siły z naukowcami z brytyjskiego Rothamsted Research, duńskiego Uniwersytetu w Kopenhadze i Bayer Crop Science, aby dowiedzieć się więcej o pochodzeniu tej cechy. Naukowcy mają nadzieję, że to odkrycie pomoże wprowadzić nowe herbicydy i usprawnić zarządzanie uprawami.

„Herbicydy są zaprojektowane do określonego celu w roślinach” – powiedział Saski. „Historycznie rodzaj oporu, z jakim mieli do czynienia rolnicy, nazywa się „miejscem docelowym”. W tym miejscu roślina ulega mutacji w miejscu docelowym herbicydu, w wyniku czego herbicyd nie jest już skuteczny, więc nie zabija już chwastów”.

Odporność w miejscu docelowym można zazwyczaj powiązać z określonym herbicydem lub grupą herbicydów, co ułatwia jej identyfikację i zarządzanie. Bardziej skomplikowanym wyzwaniem jest „oporność miejsca niedocelowego” lub „oporność metaboliczna”. Oprócz miejsca docelowego NTSR obejmuje więcej zmian w zakładzie.

„Odporność na herbicydy w miejscu innym niż docelowy pojawia się, gdy roślina jest w stanie odtruć herbicyd lub gdy herbicyd nie osiąga zamierzonego celu”, kontynuuje Saski. „Ta forma oporu jest znacznie trudniejsza do zidentyfikowania i opanowania. To naprawdę zła sytuacja, ponieważ powoduje utratę wielu opcji zwalczania chwastów”.

Badanie koncentruje się na czarnej trawie, płodnym producencie nasion, który umożliwia szybkie rozprzestrzenianie się niekontrolowanych inwazji. Chociaż trawiasty chwast pochodzi z Europy i Azji, został wprowadzony do wielu innych regionów na całym świecie, w tym do Ameryki Północnej. W Europie czarnuszka jest znana jako „najbardziej szkodliwy chwast drobnoziarnisty” — w związku z tym chwast ten jest trudny do zwalczania ze względu na jego odporność na wiele herbicydów i zakończenie cyklu życiowego w okresie wegetacji zbóż .

Podjęto próby zarządzania czarną trawą za pomocą chemii, ale wysiłki te zaowocowały powszechną wielokrotną odpornością na herbicydy. Jest to szczególnie prawdziwe w przypadku powschodowych herbicydów, które są często stosowane po wzejściu rośliny z gleby.

Pomimo podwyższonej skuteczności przedwschodowych herbicydów, w tym flufenacetu, pendimetaliny i diflufenikanu, NTSR zaczął zagrażać również tym aktywnym składnikom, jeszcze bardziej ograniczając możliwości zwalczania chwastów.

Mapa drogowa do odporności na herbicydy

Po latach spędzonych na opracowywaniu wykorzystanych populacji do badań genetycznych, dwie posiadają niezależnie wyewoluowany NTSR, a jedna była podatna na herbicyd.

Naukowcy rozpoczęli badania od opracowania podstawy do badania cech dziedzicznych czarnej trawy, wykorzystując mapę drogową do określenia, gdzie geny znajdują się na chromosomach. Następnie wykorzystano techniki analizy genetycznej do porównania dwóch unikalnie wyewoluowanych populacji badawczych NTSR, aby określić geny zaangażowane w tę cechę.

W trakcie badań zespół zadał sobie jedno pytanie: „Czy cechy, które ewoluują niezależnie, mają tę samą podstawę genetyczną?” Po odkryciu ich wyników naukowcy odpowiadają: „prawdopodobnie”.

„Chcieliśmy podkreślić zaangażowane geny, ale chcieliśmy również porównać, jak podobna jest ta cecha w różnych populacjach” – wyjaśnił David Comont, naukowiec z Rothamsted Research. „Zrozumienie, jak zmienna jest ta cecha w zależności od populacji, może pomóc nam zrozumieć, jak najlepiej diagnozować i radzić sobie z tą odpornością, jednocześnie rzucając światło na związane z nią procesy ewolucyjne”.

Naukowcy odkryli, że zaangażowane są różne nakładające się geny — a także unikalne.

„Sugeruje to, że ta oporność obejmuje wspólny„ rdzeń ”zestawu genów, w ramach unikalnie wyewoluowanego profilu lub„ odcisku palca ”z jednej populacji do drugiej” – dodał Saski.

Rośliny zawsze dostosowywały swój skład genetyczny w obliczu stresów, takich jak upał, susza i herbicydy. Podczas gdy odporność chwastów na herbicydy stale rośnie na całym świecie, Saski wierzy, że badanie może pomóc w planowaniu na przyszłość.

„Te odkrycia mają duże znaczenie dla zrozumienia potencjału szybkiej adaptacji roślin w nowych i zmieniających się środowiskach” – powiedział. „Wiedza o genach (i sposobie ich regulacji), które nadają NTSR, może być wykorzystana do projektowania nowych strategii monitorowania i łagodzenia, a także nowych herbicydów, a także do pomocy w zwalczaniu chwastów odpornych na herbicydy”.

Powiązane artykuły:

Naukowcy znaleźli kluczowy gen odporności na herbicydy

Naukowcy nurkują w Tar Spot

Bitwa z korzonkiem kukurydzy