Сорняки, устойчивые к глифосату

В середине 1990-х глифосат начал широко использовать для контроля засоренности в посевах сельхозкультур без потерь урожая.

Глифосатстойкие культуры (ГСК) (другое название – raundup ready) были созданы путем встраивания трансгена Agrobacterium tumefaciens (ген устойчивости к глифосату), получившего название CP4 EPSPS. Борьба за урожай резко упростилась благодаря уменьшению количества обработок и исключению характерных для классического земледелия приемов.

Начиная с 1996 года выращивание устойчивых к глифосату рапса, кукурузы, хлопка и сои было поставлено на коммерческую основу в Северной Америке. В настоящее время ГСК больше выращивают в Северной Америке, Аргентине, Бразилии и Китае. История создания и распространения устойчивых к гербициду культур и их влияние на регулирование засоренности стали темой целого ряда научных статей.

Наибольшая площадь полей отведена под устойчивые к глифосату культуры в США, что обеспечивает этой стране незаурядные конкурентные преимущества из-за снижения затрат на получение урожая. При этом генномодифицированная соя составляет 91% посевов, кукуруза – 85%, хлопчатник – 88%. Многие крупные биотехнологические компании создали свои генномодифицированные линии различных культур, предназначенные для обработки гербицидами сплошного действия производства этих же компаний.

Приблизительно через 20 лет после начала использования глифосата, в 1996 году в Австралии появились устойчивые к этому гербициду образцы плевела жесткого ( Lolium rigidum ). Интенсивное использование глифосата в посевах сельскохозяйственных культур создало повышенное давление отбора, в результате чего в популяциях сорняков развивается устойчивость к глифосату.

ВИДЫ СОРНЯКОВ, ПРИРОДНО УСТОЙЧИВЫЕ К ГЛИФОСАТУ

Как свидетельствуют данные источников, несколько видов сорняков обладают большей природной устойчивостью к глифосату, чем подавляющее большинство других растений. В частности, сообщается о природно устойчивом биотипе вьюнка полевого ( Convolvulus arvensis ), биотипе лядвенца рогатого ( Lotus corniculatus ), коммелины бенгальской ( Commelina benghalensis ), коммелины обыкновенной ( Commelina communis ), диклиптеры китайской ( Diclip chinensis ) канатника Теофраста ( Abutilon theophrasti), которые трудно контролировать с помощью глифосата. Естественное сопротивление этих видов к глифосату стало проблемой после широкого распространения ГСК, когда эти виды стали занимать экологические ниши, освобожденные другими видами сорняков на полях ГСК.

ВИДЫ СОРНЯКОВ С ДОСТУПОЙ УСТОЙЧИВОСТЕЙ К ГЛИФОСАТУ

Распространение устойчивых к глифосату культур способствовало также эволюции других сорняков, стали возникать устойчивые к глифосату их формы.

С 1996 года начали появляться и распространяться глифосатстойкие сорняки (ГСБ): в 1996 – жесткий плевел, в 1997 – гусиная лапчатка, в 2000 – мелколепестник канадский, в 2001 – плевел многоцветковый, в 2003 в 2004 – амброзия поллынолистная и трехраздельная, партениум, в 2005 – сорго алеппское, в 2007 – кохия веничная, зубровка, в 2010 – редька полевая, мятлик однолетний, в 2011 – костер двухтычинковый, в 2012 – щирица колючая, в 2013 – амарант гибридный, в 2014 – осот полевой, в 2015 – хлорис прутьевидный, латук дикий, или компасный, солянка сорная ,2016 – тридакс лежачий.

География распространения ГСБ: 1996 – Австралия, 1997 – Малайзия, 1998 – США, 2001 – Африка и Чили, 2004 – Колумбия, Испания, 2005 – Франция, Аргентина, Израиль, Бразилия, Парагвай, Чехия, 2006 — Боливия, 2008 – Венесуэла, Канада, 2010 – Греция, Португалия, Польша, Коста-Рика, Мексика, 2011 – Швеция и Япония, 2012 – Индонезия и Новая Зеландия.

На 2016 год было зафиксировано в сумме 267 случаев устойчивости к глифосату, 34 вида глифосатстойких сорняков в 27 странах мира.

Жесткий отбор под действием антропогенного фактора сделал свое дело, и на полях всего мира появились ГСБ. Более того, многие сорняки проявляют множественную стойкость, игнорируя и другие, аналогичные «монсантовской», системы борьбы с сорняками. У специалистов нет единого мнения по поводу причины такого явления. Одни считают, что дело в редких, но встречающихся мутациях. Остальные исследователи отмечают, что передача генов все же возможна: например, культурный рис обменивается генами с сорняком красным рисом.

Изучением механизмов устойчивости к глифосату занимались ученые из Австралии во главе с Тодом Гейнсом. Они обнаружили, что у глифосатстойкого амаранта Пальмера есть дополнительные копии сегментов ДНК, которые отвечают за количество ферментов в клетке. Глифосат попросту не может заблокировать все сегменты. Потому растение продолжает нормально жить даже после обработки гербицидом.

Мелколепестник канадский большую часть глифосата помещает в вауколях. В них гербицид оказывается как бы под замком и не может нанести вред клетке. Причем вакуоли эффективны только при теплой погоде, но с понижением температуры эти «сокровенные места» в клетке становятся недоступными и гербицид спокойно выполняет свое дело. Поэтому ученые рекомендуют применять глифосат в холодную погоду – тогда его эффективность будет выше.

Рассмотрим отдельные виды глифосатстойких культур.

Амброзия. Зафиксировано 18 случаев устойчивости к глифосату полыннолистной амброзии, 17 случаев амброзии трехраздельной в США и Канаде.

Плевел жесткий и многоцветковый. В Австралии, где гербицид Раундап интенсивно использовался на протяжении 15 лет, еще до появления ГМК, как отмечалось выше, в 1996 году впервые обнаружена устойчивость к гербициду в однолетнем (жестком) плевеле (Loium rigidum ) . В дальнейшем случаи резистентности растений к глифосату выявились в Чили, США, Испании, Италии, Аргентине, Бразилии, Японии, Швеции, Новой Зеландии, Франции, Израиле.

Сообщается об устойчивом к глифосату жестком плевеле из Австралии, который обрабатывался глифосатом 15 лет и был почти в 10 раз более устойчивым по сравнению с восприимчивыми биотипами.

У многоцветкового плевела впервые устойчивость зафиксирована в Чили в 2001 году. В популяции плевела многоцветкового из фруктового сада в Чили, который обрабатывался трижды в год глифосатом ежегодно в течение 8–10 лет, увеличилось сопротивление гербициду, что в 2–4 раза больше по сравнению с восприимчивыми популяциями.

Мелколепестник. Монокультура глифосатстойкой сои с использованием в течение трех лет только глифосата привела к ухудшению контроля численности канадского мелколепестника в штате Делавер. Теплические скрининги одной из таких популяций из Делавера показали 8–13-кратную устойчивость к глифосату по сравнению с восприимчивыми популяциями, придав первое задокументированное доказательство эволюции устойчивости сорняков к глифосату в посевах ГСК, а также став первым широколиственным сорняком глифосата.

На сегодняшний день зафиксировано 39 случаев стойкости мелколепестника канадского в ​​11 странах, в т. ч. 29 случаев в США и единичные случаи в Китае, Бразилии, Испании, Чехии, Польше, Канаде, Италии, Португалии, Греции и Японии.

У мелколепестника буэносайресского ( Coniza bonariensis ) зафиксирована устойчивость к глифосату в Южной Африке в 2003 г. В общей сложности установлено 12 случаев устойчивости сорняка в 9 странах.

Элевзина индийская. Впервые устойчивость к глифосату у Eleusine Indica  зафиксирована в Малайзии в 1997 году. Это однолетняя трава, распространенная в Южной Азии, Восточной и Южной Африке и Северной Америке. Она считается одним из десяти наиболее важных устойчивых к гербицидам видов, и ее популяции развили устойчивость ко многим гербицидам, включая ацетолактат ингибиторы синтазы, ацетил-CoA-редуктазы карбоксилазы ингибиторы, бипиридилиумы, динитроанилины.

Биотипы Элевзины индийской из фруктового сада в Малайзии обладали 8-10-кратной стойкостью к глифосату. Глифосатстойкие формы из EPSPS, полученные из нее, запатентованы для потенциального использования при создании ГСК. Зафиксировано 12 случаев стойкости этого сорняка в 10 странах (Малайзия, Колумбия, Боливия, Китай, Коста-Рика, США, Аргентина, Индонезия, Япония, Бразилия.

Щирица бугорчатая. Доставляет хлопот фермерским хозяйствам США щирица бугорчатая ( Amaranthus tuberculatus ); популяции щирицы, на которые не действовали обычные дозы глифосата, обнаружены в штатах Айова и Иллинойс. Всего отмечено 24 случая.

Зафиксировано 39 случаев устойчивости к щирице Пальмера: 36 в США, 2 в Бразилии и 1 в Аргентине.

В 2010 году устойчивая к глифосату щирица Пальмера росла практически на каждом акре хлопчатобумажных полей и половине соевых. В 2012 году многим фермерам пришлось вернуться к ручной прополке.

На рисовых полях ситуация обостряется из-за куриного проса ( Echinochloa crusgalli ).

ВОЗМОЖНЫЕ СТРАТЕГИИ БОРЬБЫ С ГЛИФОСАТСТОЙКИМИ СОРНЯКАМИ

• повышение информированности аграриев о возникновении резистентности сорняков, видах ГСБ и гербицидов с новыми механизмами действия;
  • проведение полевых исследований с целью раннего выявления ГСБ, мониторинг полей по видовому составу сорняков и замещение одних сорняков другими, учет их численности;
  • ротация культур (как вариант – ротация устойчивых и чувствительных к глифосату сортов одной культуры), введение в ротацию озимых культур, выращивание покровных культур;
  • механические мероприятия: обработка почвы перед посевом, культивация, применение механических средств уничтожения сорняков;
  • химические меры: изменение норм внесения гербицидов, применение баковых смесей гербицидов, изменение последовательности, сроков применения, применение гербицидов с разными механизмами действия. При использовании гербицидов с разными действующими веществами необходимо убедиться в том, что действующие вещества каждого гербицида контролируют проблемные виды сорняков.

ВЫВОДЫ

Учитывая широкое введение глифосатстойких культур (ГСК) в мире, резко возросло применение глифосата с сопутствующим уменьшением использования других гербицидов.

Увеличение использования ГСК вместе с широким применением глифосата создает огромное давление отбора, что будет способствовать возникновению глифосатстойких сорняков в популяциях разных видов сорняков и их распространению по миру.

В России существуют виды сорняков с естественной устойчивостью к глифосату: вьюнок полевой, лебеда обыкновенная и потенциально резистентные сорняки: щирица обыкновенная, амброзия поллынолистная, бодяк полевой, редька полевая, сорго алеппское и т.д.