эксклюзив
Тестирование полевых популяций сорняков на устойчивость становится важной практикой для выстраивания стратегии защиты культур. Проверка теста на ежовнике показала, что популяции с рисовых полей в Китае вырабатывают к трем послевсходовым гербицидам: пеноксуламу, метамифопу и квинклораку
Гербициды вносят ценный вклад в обеспечение урожайности и незаменимы в традиционном механизированном земледелии. Однако их интенсивное использование во всем мире ускорило селекцию генов устойчивости у ряда сорных трав, и число зарегистрированных случаев устойчивых к гербицидам сорняков продолжает расти с момента обнаружения устойчивости к триазиновым гербицидам у крестовника обыкновенного (Senecio vulgaris) в 1968 году.
За последние 50 лет устойчивые к гербицидам сорняки заполонили как возделываемые, так и невозделываемые земли по всему миру. На сегодняшний день выявлено 515 уникальных случаев гербицидоустойчивых сорняков (включая 267 видов) в 72 странах, что не может не беспокоить.
Например, различные виды рода Echinochloa (ежовник) хорошо приспособлены к смачиваемым почвам и растут среди сельскохозяйственных культур как умеренного, так и тропического пояса, включая картофель, фасоль, сахарную свеклу, зеленый горошек и дыни, более чем в 60 странах.
Во многих крупных рисоводческих регионах интенсивное выращивание монокультур, обычно с двумя или даже тремя урожаями риса в год, побудило фермеров использовать значительное количество гербицидов для борьбы с этими травянистыми сорняками.
Так, в Китае ежовник считается самым вредоносным сорняком как при прямом посеве, так и рассадным способом на рисовых полях. Для контроля обычно применяются послевсходовые гербициды — ингибиторы ALS и ACCase, а также ауксиноподобные гербициды, такие как пеноксулам, метамифоп и квинклорак (хинклорак).
Однако, в США сообщалось о выявлении резистентности ежовника на кукурузных полях к пропанилу, тиобенкарбу, бутахлору, мефенацету, параквату, квинклораку, ингибиторам ацетолактатсинтазы (ALS) и ингибиторам ацетил-КоА-карбоксилазы (ACCase).
Таким образом, технологии быстрого обнаружения устойчивости становятся неотложными требованиями для управления устойчивостью к гербицидам у сорняков.
Различные методы обнаружения устойчивости были разработаны для многочисленных гербицидов и видов сорняков, включая биоанализ всего растения в горшке, анализ проростков на основе агара, тепловизионное исследование, спектральные индексы, анализ на основе молекулярной биологии и др...
Но существующие тесты или технологии имеют свои недостатки: неэффективность затрат, потребность в дорогостоящих инструментах, несезонность, нечеткие предпосылки для хорошего понимания механизмов резистентности.
Испытания всего растения, проведенные в тепличных условиях, могут наиболее точно имитировать ситуацию в полевых условиях. Основным ограничением теста всего растения является то, что для получения окончательных результатов требуется несколько месяцев.
Прорастание пыльцы применяется для выявления устойчивости на основе целевых участков к ингибиторам ALS и ингибиторам ACCase для райграса однолетнего (Lolium Rigidum), он же плевел, и для лисохвоста мышехвостиковидного (Alopecurus myosuroides). Тесть проводится на определенных агаровых средах, и, хотя первые результаты можно наблюдать через 2 часа, для полной картины понадобится от 10 до 20 дней, поскольку в целом необходимо измерять длину корней и/или побегов.
То же самое относится к другим тестам на основе семян – трудоемкость и невозможность провести оперативно в сезон, чтобы дать немедленные указания аграриям по выбору гербицидов для конкретного поля.
Учитывая, что большинство решений по борьбе с сорняками необходимо принимать в начале вегетационного периода, прежде чем растения созреют и дадут семена, оптимальный тест на устойчивость должен быть эффективным, понятным и сравнительно быстрым. Поэтому целью работы группы ученых из Нанкинского сельскохозяйственного университета была разработка надежного и быстрого метода определения устойчивости к гербицидам у видов Echinochloa на основе теста RISQ.
Проростки в стадии 1–2 листьев биотипов сорняков с разной чувствительностью к трем тестируемым гербицидам (пеноксулам, метамифоп и квинклорак) пересаживали в чашки, содержащие питательный агар и разное количество гербицидов, включая рекомендованные полевые дозы.
Показатели выживаемости были зарегистрированы через 8 дней после обработки, когда новые корни больше не появлялись у всех растений. Статистически сравнивая результаты тестов RISQ и биоанализов целых растений в горшках, можно определить степень толерантности, чтобы уверенно отличить устойчивые растения от восприимчивых. Было обнаружено, что почти все растения восприимчивых биотипов были полностью уничтожены, тогда как устойчивые биотипы проявляли различные ингибирующие эффекты.
Это более экономичный, простой и ранний биотест по сравнению со многими существующими. На данный момент 8 дней — самый короткий период времени наблюдения для выводов, что позволяет предоставить фермерам советы по выбору подходящих послевсходовых гербицидов для проблемных участков.
Кроме того, разработка тестов RISQ также облегчает мониторинг и обнаружение устойчивости, поможет ученым, занятым в сфере борьбы с сорняками, в последующих исследованиях. В планах научной группы Нанкинского сельскохозяйственного университета — дальнейшие исследования, чтобы включить больше видов сорных растений и гербицидов в тестовые протоколы, и еще большее сокращение времени наблюдения для соответствия этапу применения послевсходовых гербицидов.
По статье группы авторов (Янъян Чжан, Мяо Ву, Шуцзин Бао, Цзямин Ли, Дингронг Лю, Лияо Донг, Джун Ли (Колледж защиты растений, Нанкинский сельскохозяйственный университет; Ключевая лаборатория интегрированной борьбы с болезнями и вредителями сельскохозяйственных культур, Нанкинский сельскохозяйственный университет), опубликованной на портале www.mdpi.com в журнале Agronomy 2023.