К

Исследовательская группа Университета штата Канзас стала на шаг ближе к расширению арсенала фермеров по борьбе с сорняками.

28 июля 2023 г.

Джулия Дебес

В этом вегетационном сезоне производители пшеницы из Канзаса пережили месяцы постоянной засухи. Для некоторых засуха длилась несколько лет.

Но когда дождь, наконец, пошел, это принесло еще одну серьезную проблему для производства пшеницы — сорняки. Новое исследование Университета штата Канзас направлено на то, чтобы помочь найти новые решения, которые можно было бы добавить в набор инструментов фермеров, когда они борются с постоянной и растущей угрозой послевсходовых сорняков.

Сорняки представляют собой постоянную проблему: несколько различных типов и видов конкурируют с пшеницей в системе выращивания сельскохозяйственных культур. Исследования показывают, что при отсутствии контроля урожайность может снизиться на 10–50%, в зависимости от плотности сорняков и продолжительности их присутствия на поле. Помимо того, что сорняки во время роста вытесняют пшеницу, сорняки во время сбора урожая могут означать значительные задержки, если требуется опрыскивание перед скашиванием, проблемы с борьбой с сорняками, которые выше пшеницы, а также трудности на элеваторе с докеджем и необходимость сушить зеленые сорняки в бункере.

Производители пшеницы имеют доступ к двум производственным системам, специально предназначенным для борьбы с травой и широколиственными растениями: сорта пшеницы Clearfield, которые сочетаются с гербицидом Altitude FX 3, и сорта пшеницы CoAXium, которые сочетаются с гербицидом Aggressor AX.

Эти две системы производства пшеницы являются мощными, но Митхила Джугулам, возглавляющий лабораторию физиологии сорняков в Департаменте агрономии штата К, отметил важность исследования следующих шагов в борьбе с сорняками в пшенице, чтобы продолжать предоставлять дополнительные возможности производителям пшеницы.

«Наличие устойчивости пшеницы к гербицидам-ингибиторам АЛС и АССазы является значительным шагом вперед в области борьбы с сорняками, нацеленными как на злаковые, так и на широколистные сорняки», — говорит она. «Тем не менее, этих двух технологий никогда не будет достаточно для решения всех проблем послевсходовой борьбы с сорняками на пшенице. Таким образом, разработка новых методов и инструментов должна быть постоянным занятием».

Чтобы найти следующее дополнение к арсеналу средств борьбы с сорняками, Джугулам объединился с Асифом Мохмадом, главным научным сотрудником Heartland Plant Innovations, и Гарольдом Триком, молекулярным биологом растений из штата Кей с более чем 35-летним опытом генетической трансформации растений.

Трио и их исследовательские группы стремились оценить зародышевую плазму пшеницы на устойчивость к дополнительным гербицидам, которые можно использовать для послевсходовой борьбы с сорняками на пшенице. Их первоначальное внимание было сосредоточено на толерантности к селективным гербицидам Лаудис (темботрион) и Каллисто (мезотрион), оба из которых, как было показано, эффективно и результативно контролируют виды широколиственных и травяных сорняков, но ни один из них в настоящее время не зарегистрирован для использования на пшенице, ни до - или послевсходовый.

При поддержке Комиссии по пшенице Канзаса, Альянса пшеницы Канзаса и Ассоциации улучшения сельскохозяйственных культур Канзаса, трехлетний исследовательский проект оценил существующие сорта, экспериментальные линии, диких родственников и мутантные линии на устойчивость к гербицидам к этим двум активным ингредиентам. Большая коллекция зародышевой плазмы, представляющая озимую и яровую пшеницу, а также мутантные линии, была протестирована на их реакцию на Лаудис и Каллисто в тепличных условиях. На основании гербицидных симптомов и накопления биомассы растений были выявлены наименее и наиболее чувствительные генотипы пшеницы.

На этом начальном этапе исследования эти сорта были ранжированы и идентифицированы генотипы озимой пшеницы, разработанные Канзасским пшеничным альянсом, при этом Первая и Вторая мировые войны были наименее чувствительными и выживали, более чем в шесть раз превышая рекомендованные на местах дозы этих гербицидов по сравнению с наиболее чувствительным генотипом. WW-24. Напротив, яровая пшеница оказалась очень чувствительной к этим гербицидам. Также был проверен механизм дифференциальной чувствительности к этим гербицидам.

Результаты показывают, что, как и кукуруза (которая естественным образом толерантна к этим гербицидам), генотипы пшеницы WW-1 и WW-2 могут расщеплять эти гербициды до нетоксичной формы за счет активности определенных ферментов, разлагающих гербициды. Конечная цель этого обширного режима тестирования — определить, какие именно гены помогают обеспечить толерантность к этим гербицидам.