Редакция «ГлавАгроном» продолжает публикации по материалам зарубежных изданий по агрохимии об угрозе, которую представляет рост резистентности сорных растений к различным гербицидам.
Механизмы формирования резистентности у сорных растений
Как правило, устойчивость к гербицидам появляется у отдельных или нескольких растений с меньшей чувствительностью, которые встречаются в каждой естественной популяции. Повторное применение гербицидов с одинаковым механизмом действия приводит к селективному действию: под их давлением чувствительные формы растений погибают, а относительно устойчивые или резистентные выживают.
Таким образом, от того, сколько различных действующих веществ используется и как они применяются на культуре на протяжении всего севооборота, зависит, как быстро и в какой степени в популяции сорных растений будут доминировать отдельные устойчивые растения.
Развитие устойчивости не является линейным, а скорее, логарифмическим. Количество устойчивых растений в популяции в первые несколько лет увеличивается незначительно, но затем развивается очень быстро. Таким образом, резистентность часто распознается слишком поздно, когда специфические устойчивые сорняки уже доминируют в посеве. Именно так произошло во многих областях Германии, когда устойчивость популяций сорняков неуклонно повышалась, даже когда это не было повсеместно видно (например, в случае с лисохвостом полевым (Alopecúrus)).
Скорость развития резистентности зависит не только от чередования обработок сорняков в севообороте гербицидами с разным механизмом действия.
Играют роль и биологические показатели сорных растений:
- наличие встречающихся в природе устойчивых биотипов внутри популяции;
- количество семенного фонда в почве;
- потенциал распространения и прорастания сорняков, длительность сохранности всхожести семян;
- «приспособляемость» устойчивых сорных растений.
Решающим фактором возникновения резистентности является количество устойчивых биотипов в общей популяции сорных растений: чем больше видовой состав популяции, тем выше вероятность возникновения устойчивых видов отдельных растений в этой популяции. Кроме того, изменения в видовом составе популяции сорных растений, а не в типах растений в пределах одного и того же вида требуют более интенсивной борьбы с ними. Сочетание этих факторов несет большой риск возникновения устойчивых популяций организма.
История развития устойчивости к гербицидам в сельском хозяйстве
До 1940-х гг. угрозе резистентности не придавали большого значения, однако с появлением в 1960-х гг. целой серии химических препаратов она привлекла пристальное внимание ученых и практиков. Впервые факт резистентности описан в 60-х годах прошлого столетия в отношении сорных растений, устойчивых к гербицидам группы 2,4-Д (использовали в своем механизме блокирование деятельности ростовых клеток). Но этому вопросу было уделено мало внимания. Только установление в 70-х гг. факта устойчивости крестовника обыкновенного и других сорных растений к гербицидам, производным триазинов стало классическим примером возникновения и распространения резистентности. Исследования показали, что к появлению триазиновой резистентности приводит всего одна мутация, при этом функциональность фермента сохраняется. Однако помимо формирования резистентности с помощью мутаций, растение способно запускать и физиологические механизмы детоксикации вредных агентов.
В 70-е годы в странах с интенсивным растениеводством после использования триазина количество признаков устойчивости двудольных сорных растений во всем мире неуклонно увеличилось, особенно в посевах кукурузы. За 1978-1983 гг. отмечено дополнительно 33 новых случая устойчивости биотипов сорных растений к триазинам. В Европе селективная борьба с сорняками с применением действующих веществ — ингибиторов фотосистемы II (например, IPU) привела к отбору первых устойчивых популяций. В начале 80-х годов интенсивно развивается устойчивость сорняков к новой группе гербицидов — ингибиторам фермента АКК (ACC-азы) и АЛС. Ингибиторы АЛС предложены на пшенице в 1982 г., а уже через 5 лет — в 1987 г. в США зарегистрированы первые устойчивые биотипы. За 1988-1999 гг. было отмечено развитие устойчивости к ингибиторам АЛС у 52 видов сорных растений, к триазинам — у 14 новых видов.
Внедрение и создание генетически модифицированных (ГМО), глифосат-толерантных культур в середине 90-х годов, в свою очередь, привело к изменению стратегии борьбы с сорняками в Северной и Южной Америке. Комплексная толерантность позволит использовать дополнительные гербициды для расширения спектра действия на сорняки, а также глифосат для борьбы с глифосатустойчивыми сорняками. Драматическая ситуация в отношении глифосатустойчивых сорняков в настоящее время компенсируется сочетанием резистентности биотипа к глифосату и ингибиторам синтетических ауксинов в культурах ГМО. Вероятно, это только краткосрочный подход к решению проблемы, который снова приведет к селекции высокорезистентных сорняков.
К началу 2018 г. во всем мире было зарегистрировано 490 устойчивых биотипа, принадлежащих к 254 видам сорных растений, в том числе 106 видов однодольных и 148 двудольных (широколистных) сорняков, выработавших устойчивость к гербицидам (Heap I. Международное исследование устойчивых к гербицидам сорняков). Самой большой проблемой во всем мире сегодня являются устойчивые биотипы райграса. Благодаря своей высокой адаптивности райграс многолетний смог развить устойчивость к 13 разным гербицидным действующим веществам. Виды проса, метлица обыкновенная и лисохвост полевой также являются серьезной проблемой резистентных видов во всем мире.
В последние годы в Германии севооборот был упрощен еще больше из-за больших экономических затрат. Чем шире ассортимент применяемых средств защиты и подавления, тем меньше оснований опасаться появления устойчивых форм, и наоборот. Ограничение в отношении нескольких основных культур и связанное с этим частое и разнообразное применение гербицидов с одинаковыми механизмами действия в значительной степени способствует распространению сорных растений, устойчивых к гербицидам. В результате виды злаковых сорняков — лисохвост полевой и метлица обыкновенная уже сформировали множество устойчивых популяций против многочисленных механизмов действия гербицидов. Резистентность также наблюдается у видов проса, костреца, овсюга пустого и видов райграса. Кроме того, устойчивые биотипы также обнаружены у двудольных сорных растений
Больше читайте на ГлавАгроном
