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Nuevo método desarrollado para probar la resistencia a herbicidas en malezas


Las malezas resistentes a los herbicidas son cada vez más comunes en los paisajes agrícolas.

Los métodos existentes para confirmar la resistencia a herbicidas requieren el conocimiento de los genes responsables de la resistencia del sitio objetivo, pero esta información no siempre se conoce.


por la Universidad de Illinois


Un nuevo método, desarrollado por investigadores de la Universidad de Illinois para el cáñamo, puede probar la resistencia a herbicidas sin conocimiento previo de los genes involucrados.

Pregúntele a cualquier agricultor y escuchará que las malas hierbas son un gran dolor de cabeza. Peor aún son las malezas que han desarrollado resistencia a los herbicidas diseñados para matarlas. Este es el caso del cáñamo, una maleza de hoja ancha que se encuentra comúnmente en los campos de maíz y soja. Muchas poblaciones de cáñamo y su primo agresivo, el amaranto Palmer, se han vuelto resistentes a la atrazina, la mesotriona y varios otros herbicidas de uso común, lo que a veces conduce a pérdidas significativas de rendimiento en los cultivos de maíz y soja.

«Si continúa rociando el mismo herbicida en las plantas, existe la posibilidad de que un número muy pequeño de ellas sobreviva y se reproduzca. Algunos de sus descendientes serán resistentes al herbicida. Al usar el mismo herbicida durante generaciones, estamos seleccionando para las malezas que son resistentes a esa sustancia química «, dice el investigador postdoctoral de la Universidad de Illinois Rong Ma.

Las plantas utilizan una variedad de mecanismos para evitar los efectos tóxicos de los herbicidas. El mecanismo más común, conocido como resistencia en el sitio objetivo, proviene de una mutación genética que evita que el herbicida se adhiera a las proteínas que está diseñado para destruir. La presencia de estas mutaciones en poblaciones de cáñamo de agua se puede probar genéticamente rápidamente, si se conoce de antemano el sitio de la mutación.

Otro mecanismo se conoce como resistencia metabólica. En este caso, la planta usa enzimas comunes para desintoxicar el herbicida antes de que llegue a la proteína que debe destruir.

«Los seres humanos también tienen estas enzimas desintoxicantes amplias. Pueden ayudar a desintoxicar las drogas o las sustancias químicas que consumimos», explica Rong.

Las enzimas responsables de la resistencia metabólica no siempre se conocen, aunque generalmente se clasifican en una o dos clases amplias, P450 o GST.

«El problema es que las plantas tienen cientos de estos P450 o GST y aún no hemos identificado cuáles son los responsables de la resistencia al herbicida en particular», dice el científico de malezas Dean Riechers de la Universidad de Washington.

Dado que los genes de esas enzimas generalmente se desconocen, no es posible realizar pruebas con los métodos genéticos tradicionales . Ma, junto con un equipo de investigadores de la U de I dirigido por Riechers, ha desarrollado una nueva técnica que puede probar con precisión la resistencia metabólica sin depender del conocimiento de los genes específicos involucrados.

El nuevo método implica exponer una sola hoja pequeña a un herbicida marcado radiactivamente y luego determinar qué cantidad de herbicida queda después de que la hoja tiene la oportunidad de metabolizarlo. Cuanto menos herbicida quede en el tiempo, más resistente será la planta.

El estudio probó tres poblaciones de cáñamo y dos herbicidas, mesotriona (Callisto, un inhibidor de HPPD) y primisulfuron-metil (Beacon, un inhibidor de ALS). Aunque diferentes poblaciones parecieron desintoxicar los dos químicos utilizando diferentes mecanismos bioquímicos, el nuevo método funcionó para ambos.

«El método debería funcionar para herbicidas adicionales e incluso diferentes malezas o cultivos», dice Riechers. «Probamos un tercer herbicida usando el método con hojas de soja cortadas y funcionó. Y siempre que la hoja o el pecíolo puedan caber en el tubo, debería funcionar para casi cualquier planta».

Aunque el nuevo método no identifica los genes exactos responsables del metabolismo mejorado de herbicidas en poblaciones resistentes, sí indica la clase general de genes y el mecanismo involucrado. El siguiente paso para el equipo de investigación es identificar genes específicos y eventualmente desarrollar marcadores para pruebas rápidas utilizando métodos genéticos convencionales.

Riechers dice que otras universidades y empresas ya están utilizando la nueva técnica .

El artículo, «Medición de las tasas de metabolismo de herbicidas en malezas dicotiledóneas con un ensayo de hojas extirpadas», se publica en el Journal of Visualized Experiments . Joshua Skelton, también de U of I, fue coautor del artículo con Ma y Riechers. La financiación fue proporcionada por Syngenta Crop Protection.


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