Вызов в борьбе с сорняками: что делать с устойчивостью к гербицидам

Наиболее эффективными на до недавнего времени считались ингибиторы HPPD – это класс веществ (их три, мезотрион, темботрион, и топрамезон), оказывающих действие на сорняки путем блокировки 4-гидроксифенилпируват диоксигеназы. Это фермент, разлагающий аминокислоту тирозин в молекулы, которые затем используются растениями для синтеза тканей. Ингибиторы HPPD были впервые представлены на рынке в 1980 году сначала для риса, а с конца 1990-х стали широко применяться для кукурузы, сои и зерновых, так как сорняки стали устойчивыми к глифосату.

 

Гербициды-ингибиторы HPPD вскоре стали основой для программ довсходовой и пост-всходовой борьбы с сорняками на большей части территории Соединенных Штатов и других аграрно развитых стран. Однако постоянное чрезмерное использование гербицидов этой группы также привело к нарастанию резистентности у  суперсорняков, таких как амарант Палмера, щирица бугорчатая, амброзия (обыкновенная и гигантская), кохия.

 

Проблема с уничтожением дикорастущей конопли

 

В Университете Иллинойса изучали реакцию дикой конопли на два распространенных hppd-гербицида: мезотрион и темботрион. Результаты показали, что конопля использует тот же механизм детоксикации химических веществ, что и кукуруза. Однако исследование реакции сорняка на третий hppd-гербицид, топрамезон, привело к неожиданным выводам. Предположение о том, что дикая конопля имитирует кукурузу при обработке топрамезоном, не подтвердилось.

 

 

Было обнаружено, что сорняк использует совершенно иной механизм для противостояния этому веществу. Конопля применяет неизвестный механизм защиты, что делает использование всех трех hppd-ингибиторов против дикой конопли неэффективным.

 

Популяция дикой конопли, изученная в Иллинойсе, распространяется на полях, где за последние десять лет использовались все три hppd-ингибитора. Сорняк демонстрирует устойчивость ко всем трем химическим веществам. Чтобы подтвердить свои наблюдения, ученые посадили семена этой популяции в теплице и обработали их всеми тремя гербицидами. Результаты оказались разочаровывающими: в отличие от других сорняков, которые были чувствительны к гербицидам, дикая конопля осталась невредимой, будто обработок не было вовсе.

 

Дальнейшие исследования показали, что сорняки из Небраски, где применялись только мезотрион и темботрион, также оказались устойчивыми к топрамезону, хотя никогда не подвергались его воздействию. Этот факт подтвердил, что устойчивость может иметь комплексную природу и скорее всего вызвана применением других гербицидов. Теперь ученые пытаются выяснить, существует ли единый ген устойчивости для каждого гербицида или же есть целые комплексы генов, ответственные за резистентность в различных случаях. Используя уникальные методы анализа, исследовательская группа подтвердила, что сорные растения из округа Маклин применяют неизвестный механизм детоксикации топрамезона.

 

Новая дилемма: как эффективно бороться с сорняками?

 

Открытие стало настоящим вызовом для ученых и агрономов. Сорняки не просто выживают, они усваивают химические составляющие гербицидов, что делает борьбу с ними при помощи традиционных методов бесполезной. Даже если использовать все три hppd-ингибитора для защиты посевов кукурузы, уничтожить сорняки не удастся. Возникает необходимость разработки нового типа гербицида, который не будет использовать те же метаболические пути. Однако остается вопрос: будет ли новый гербицид безопасен для самих сельхозкультур?

 

Химические компании могут использовать эти данные для создания новых продуктов. Однако, фермеры не могут позволить себе долго ждать. Одним из возможных решений, предложенных учеными, является смешивание нескольких видов гербицидов для повышения эффективности борьбы с устойчивыми сорняками. Однако этот путь может привести к еще большей устойчивости. Эти исследования подчеркивают важность поиска альтернативных методов для ограничения распространения суперустойчивых растений.

 

 

В России для борьбы с дикорастущей коноплей используются химические, физические, механические и биологические методы. Для уничтожения дикорастущей конопли применяют, главным образом, гербициды сплошного действия, как раундап глиссол и глифосат. Физические способы борьбы с сорными растениями заключаются в изменении физической среды. 

 

Физические методы, такие как выжигание или применение высокочастотных токов, также имеют свои ограничения. Например, выжигание часто оказывается малоэффективным, так как конопля быстро восстанавливается на сгоревших участках. Кроме того, эти методы могут представлять опасность для близлежащих населенных пунктов или объектов инфраструктуры, таких как нефтепроводы.

 

Новое вещество – с родины COVID-19

 

С учетом невысокой эффективности всех известных методов уничтожения дикорастущей конопли, особое внимание следует уделить разработке новых химических средств борьбы.

Год назад в Ухане (Китай) прошла полевая демонстрация использования нового вещества – пираквината. Этот системный гербицид был создан в рамках нацпрограммы исследований и разработок по борьбе с сорняками на рисовых полях.

 

Группа экспертов, изучив характеристики продукта, пришла к единогласному решению, что пираквинат обладает низкой токсичностью, высокой эффективностью и небольшим количеством остатков. Препарат совершенно безопасен для риса и имеет высокую степень контроля сорняков, отличающихся быстрой выработкой устойчивости к гербицидам (полевичка, лептохлоя, гречка пальчатая, леерсия, ежовник). Пираквинат начинает действовать через три дня после опрыскивания. Эффект от применения препарата начинает появляться спустя три дня после использования и длится на протяжении всего времени развития всходов. Поскольку данный гербицид подходит для распыления с воздуха, его можно рассеивать над большими площадями.

 

Пираквинат является совместной разработкой Shandong Cynda Chemical Co. и Национальной ключевой лаборатории зеленых пестицидов Центрально-китайского педагогического университета. По словам разработчиков, данный препарат представляет собой прорывную альтернативу для обычных гербицидов HPPD. Сейчас ведутся исследования для возможности применения нового вещества на других культурах.

 

Читайте также: 

 

• Штрафные растения: за какие растения могут оштрафовать фермера
• Фитофтороз и альтернариоз: серьезная угроза картофельным полям
• Чем опасен глифосат
• Какие пестициды разрешены в России, а за какие можно получить штраф
• Гибриды и сорта подсолнечника сопротивляются заразихе сами
• Биологический фунгицид и инсектицид: применение на ферме