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杂草威胁:它几乎就像他们在看代谢抗性正在改

♥ 作者:全天幸运飞艇pk10计划软件 2019-07-10 20:30:14 158℃
每当农作物分解杀死邻近杂草的选择性除草剂时,就会发生新陈代谢的奇迹。 
 
然而,这些天,它几乎就像杂草正在观看。这是因为两种藜类物种的生物型 - waterhemp和Palmer amaranth--正在模仿农作物用于使除草剂无害的相同类型的新陈代谢。
 

欢迎来到代谢抗性的世界。 
 
农民没有多听说过,因为目标抗性是他们面临的许多抗除草剂杂草的来源。然而,杂草科学界的代谢抗性很大。与堪萨斯州立大学合作进行的2018年内布拉斯加大学抵抗力调查发现,抵抗第5组除草剂(阿特拉津)的内布拉斯加州防水植物中有50%具有代谢抗性。 
 
“可怕的部分是这种抗药性可能会扼杀一种现在甚至不在市场上的除草剂作用点,”伊利诺伊大学(U of I)延伸杂草专家Aaron Hager说。 
 
对于像Chad Leman这样的农民来说,处理代谢抗性只是最新的杂草管理挑战。大约10年前,他首次开始注意到他的家族伊利诺伊州Eureka农场的第2组(ALS抑制剂,如Pursuit)的羊羔。那时,他和他的家人开始形成一个综合的杂草管理计划,包括侦察,耕作,出苗前和出苗后的残留除草剂,以及杂草逃逸。 
 
“你经常需要调整,”莱曼说。“拳击手迈克泰森曾经说过,每个人都有一个计划,直到他们被打了一拳。”
 
阻力类型
爱荷华州立大学延伸杂草专家Bob Hartzler表示,反复使用相同的除草剂可以刺激两种类型的抗药性。但是,它们在阻力发展的方式上有所不同。
 
靶位点阻力时,杂草突变改变了是除草剂的目标站点的蛋白质发生。
Hartzler说,这可以确保杂草的存活,因为除草剂不再附着在杂草上。
 
代谢抗性表面“在这里和那里,可能是偶尔”的方式。西澳大利亚大学的杂草科学家斯蒂芬波尔斯说,它通常由P450和谷胱甘肽S-转移酶组成,可以代谢除草剂,就像作物可以代谢除草剂一样。
 
Hager说,杂草科学家对目标位点抗性的了解远远超过代谢抗性。 
 
“在分子杂草科学技术的进步之前,目标位点抗性更容易识别和研究,”他说。“我经常说我们甚至都不知道我们对代谢抗性的了解。” 
 
好消息存在。代谢抗性途径很复杂。Syngenta技术产品负责人Gordon Vail说:“与目标位点抗性相比,代谢抗性扩散需要更长的时间。” 
 
Hartzler说,一种代谢抵抗作用组除草剂部位的一种除草剂的杂草不一定能抵抗该组中的其他除草剂。例如,代谢地抵抗阿特拉津的Waterhemp可能无法代谢另一种第5族除草剂,metribuzin(Sencor,Lexone)。 
 
但是,如果澳大利亚的经验是任何指标,美国应该担心。一种澳大利亚杂草,刚性黑麦草,具有代谢抗性的除草剂,从未用于田间。“我们的黑麦草生物型能够抵抗尚未发现的除草剂,”Powles说。 
 
“随着我们开发新的除草剂作用点,我们可能会花费数百万美元购买杂草已经抵抗的产品,”拜耳作物科学公司高级产品开发经理Arlene Cotie补充道。
 
阻力差异
“目标抗性的好处在于杂草只能抵抗一个除草剂组,”Hartzler说。
 
代谢抗性不是这样。“对于这种抗性类型,代谢一种除草剂组的杂草酶可能能够代谢其他组,”Hartzler说。 
 
2009年,我的U大学科学家分析了连续种子玉米田中的水井种群,即使在使用像Callisto这样的27组除草剂后,这种种子仍然很旺盛。最初,研究人员怀疑靶位点突变是否阻碍了这一阻力。相反,他们发现waterhemp基因中的酶触发增加的甲基磺草酮(Callisto的活性成分),第2组除草剂(如Pursuit和Classic)和第5组除草剂(如莠去津)的代谢。
 
该怎么办? 
“广泛的代谢抗性 - 加上目标位点抗性 - 帮助我们在澳大利亚认识到,我们需要更多样化,而不仅仅是为了进行下一轮杂草控制,”Powles说。“几十年来,美国农民只需更换水壶即可轻松控制杂草,现在正在努力应对这一现实。”
 
“我们必须将重点从保护作物产量转移到最小化杂草种子库,”Hartzler补充道。 
 
如何做到这一点包括以下内容。 
 
在可行的情况下耕种。“种植将有助于在种植前和地形和土壤类型允许的作物中管理杂草,”先正达技术产品负责人Dane Bowers说。“他们将在形成种子之前得到控制。”
 
扩大轮作。“玉米 - 大豆 - 小麦轮作,或包括苜蓿轮作,增加了杂草控制计划的多样性,”鲍尔斯说。 
 
2002-2006 ISU试验发现,与两年玉米 - 大豆轮作相比,玉米 - 大豆 - 黑小麦/苜蓿 - 苜蓿的四年轮换切片杂草种子产量。因此,除草剂的使用量下降了82%,Hartzler说。 
 
明智地使用除草剂。 “我们告诉农民开始清洁(使用燃尽)并使用重叠的残留除草剂和两个有效的作用点,”Cotie说。她补充说,重叠的残留除草剂可能会使杂草脱落,从而可以在收获期间放下种子。 
 
据说,如果一切都在分崩离析,农民们的目标是至少在种植前施用一种燃尽的除草剂,先锋田间农学家Curt Hoffbeck说,这说起来容易做起来难。他说,这可以帮助控制杂草超过标签高度,然后形成种子。 
 
缩小行。巴斯夫技术营销经理Dan Waldstein说:“狭窄的行间距可以帮助作物更具竞争力,并通过更早关闭树冠来防止杂草出现和杂草种子形成。”
 
对除草剂研究的影响
寻找新的除草剂作用点是玉米和大豆空间中的圣杯。27组除草剂(Callisto,Balance Flexx)是20世纪80年代后期发现的最后一种。FMC,巴斯夫和拜耳作物科学高管表示,他们正在开发新的除草剂作用点,可能在5到10年内首次亮相。 
 
但是,如果代谢阻力扩散,那么一切都可能是徒劳的。 
 
“对于我们所有人(在行业中)来说,这是最可怕的事情,”拜耳作物科学公司高级产品开发经理Arlene Cotie说。她指出,一旦建立,多基因代谢抗性很快就会压倒现有的化学物质。
 
Syngenta技术产品负责人Gordon Vail表示,代谢抗性正在改变化学公司进行研究的方式。“它可能不是一个新的作用点,但可能是现有作用部位中不同的化学类型,植物无法代谢,”他说。 
 
种子破坏
澳大利亚农民不仅用他们的联合收割机收获小谷物。他们还收获了杂草种子,否则它们会发芽并刺激未来除草剂抗性杂草的侵袭。几种这样的工具,如Harrington Seed Destructor(HSD),通过使用内部杂草种子碾磨机在收获时收集和粉碎杂草种子来实现。
 
爱荷华州立大学延伸杂草专家Bob Hartzler说:“有时我会看到这样的工具帮助爱荷华州(以及其他州)的农民管理杂草。” “这减少了新抗性杂草开始的可能性。”
 
Hartzler说,种子破坏者的杀戮率在水井,羔羊,巨型豚草和苍耳虫中排名99.9%及以上。
 
存在的挑战包括以下内容:
 
杂草种子状况。为了工作,种子必须在收获时留在杂草上。哈茨勒说:“对于像收获时已经在地上的狐尾草这样的杂草不会起作用。” 
 
绿茎。阿肯色大学对HSD进行测试的研究人员发现,绿色大豆茎可以干扰到工厂的谷壳流量。不过,玉米表现令人满意。
 
磨机磨损。对2017年测试HSD的32名澳大利亚农民进行的调查发现,尽管该工厂粉碎了种子,但磨损发生的时间早于预期。
 
收获效率。“需要尽可能减少对收获效率的破坏,”Hartzler说。
 
成本。HSD价格可能在85,000美元到117,000美元之间。
 
将容量减少12%至20%。“澳大利亚农民(在2017年的调查中)改进了他们的联合发动机,但担心这样做可能会违反他们的保修条款,”Hartzler说。 
 
燃油消耗。运行该装置每英亩可能需要额外的1.20美元燃料。
 
Hartzler说,可能会出现许多这些挑战的解决方案。他说,单位价格和其他成本也必须与未来的除草剂成本和高杂草种子库可以解决的抗性问题进行权衡。 
 
第15组抵抗
第15组残留除草剂如乙草胺(Harness),S-metolachlor(Dual Magnum),dimethenamid(Outlook)和pyroxasulfone(Zidua)构成了许多杂草管理计划的支柱。通过抑制早季杂草,它们可以降低后期施用的芽后除草剂的杂草控制压力。 
 
不过,这可能正在发生变化。今年,阿肯色大学的杂草科学家们确认了一种抵抗S-异丙甲草胺的Palmer苋菜种群。 
 
同样适用于伊利诺伊大学(U of I)的杂草科学家,他们证实了两个水母群体能抵抗他们测试过的所有15组除草剂。这是全球首次广泛抵抗15组除草剂。以前,抵抗力刚刚出现在杂草上。
 
“将这一点放在背景中非常重要,”先正达公司的技术产品负责人戈登·韦尔说道,该公司与伊利诺伊州的科学家合作确认了伊利诺伊州水井中的第15组阻力。“在绝大多数情况下,像S-metolachlor这样的15族除草剂仍能提供出色的控制。但这意味着我们必须考虑事情。这是人们不喜欢听到的一件事,但除了(完全依赖)除草剂外,我们还需要做其他事情。“
 
在这些情况下也存在代谢抗性的幽灵,因为阿肯色州帕尔默苋菜生物型具有代谢抗性。 
 
我的杂草科学家目前正在分析代谢抗性的实验室数据。到目前为止,看来这些waterhemp种群代表S-metolachlor的速度和玉米一样快,I延伸杂草专家Aaron Hager说。 
 
目标场地阻力
1.影响一个除草剂作用点。 
 
2.通常由杂草的长氨基酸串中的单个氨基酸取代刺激。由于这种变化,除草剂不再与该位点结合(在杂草中)。然而,通过缺失由三个氨基酸组成的密码子,可以发生第14组除草剂(如Flexstar等PPO抑制剂)的抗性。 
 
3.主要通过花粉传播,但也可以通过种子传播。  
 
基于代谢的抵抗
单一机制可引发对多种除草剂作用位点的抗性。 
 
2.抵抗尚未发现的除草剂作用位点。 
 
3.具有增强的谷胱甘肽S-转移酶和P450酶活性。代谢抗性水杯具有天然存在的这些酶水平,使其能够代谢除草剂。谷胱甘肽S-转移酶可以代谢一些除草剂,但很少有基因这样做,因此不如P450基因重要。
 
4.可以通过花粉或种子传播。  
 
没有抵抗铁
农民之间的呻吟经常伴随着任何关于管理杂草的耕作谈话。这是可以理解的,因为过去几代人经历了偏离目标传球的痛苦脖子和修炼者的伤病。 
 
然而,今天,种植更容易,并且没有杂草抵抗冷钢。在伊利诺伊州尤里卡附近与家人一起养殖的查德·勒曼说,这是他们用于大豆补充除草剂计划的一种工具,该计划具有重叠的残余出苗前和出苗后除草剂。 
 
 杂草威胁农民chad leman “现在通过指导培养更容易,”他说。“耕耘机上的(Cat)晶须使其(自动)从一侧移动到另一侧。有了自动驾驶仪,我们很少再看到弯曲的行了。“ 
栽培还有助于结合Lemans应用的残留芽前除草剂。他们通常将大豆种植面积分成三分之二的转基因品种和三分之一的非转基因品种。两者均获得第14组除草剂(如Flexstar等PPO抑制剂),第15组除草剂(Zidua等长链脂肪酸抑制剂),第2组除草剂(Pursuit等ALS抑制剂),第5组除草剂(照片系统II抑制剂等)的预装残留混合物SENCOR)。  
 
转基因大豆中含有第9组除草剂(草甘膦),第4组除草剂(麦草畏)和第15组除草剂,而非转基因大豆则含有第1组(ACC选择性抑制剂),第14组和第15组除草剂的混合物。 
 
在玉米上,它们使用第27组除草剂(Balance Flexx)和第5组除草剂(阿特拉津)的植物前残留物。芽后残留除草剂包括来自第9组的那些和来自第27组的另一种除草剂。 
 
他增加灵活性是关键,特别是在像2019年这样充满挑战的春天。 
 
不同的杂草控制计划也面临挑战。化学开关要求喷雾器清理以防止污染。为了简化清洁劳动,它们适用于所有液体配方。 
 
“对于转基因作物的除草剂,我们每英亩的预算在20美元到25美元之间,”莱曼说。“对于非转基因豆类,我们预算在每英亩40至45美元之间。”
 
Leman还邀请他的女儿和他们的朋友帮助他们走大豆田进行晚季逃生。“我告诉他们走豆是一种人格建构的体验,”他嘲笑道。 
 
6和13
密苏里州的农民完全有权因2018年发现的一种能够抵抗六种除草剂作用的水脑生物型而感到沮丧。 
 
不过,澳大利亚农民的情况更糟。澳大利亚的一种草杂草,刚性黑麦草,在1982年至2013年期间抵抗了13种除草剂作用点。许多抗性病例都是以代谢为基础的。存在多个具有多种除草剂抗性作用位点的病例,包括2010年在牧草种子中确认的五向抗性刚性黑麦草生物型。
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