Waterhemp ha estado encerrado en una carrera armamentista con los agricultores durante décadas. Casi cada vez que los agricultores atacan la hierba con un nuevo herbicida, el cáñamo se vuelve resistente, reduciendo o eliminando la eficacia de la sustancia química. Algunas poblaciones de cáñamo han desarrollado resistencia a múltiplesherbicidas, lo que los hace increíblemente difíciles de matar.
El desafío es el hecho de que el cáñamo de agua puede desarrollar resistencia al menos de dos maneras. En la resistencia del sitio objetivo, una mutación genética cambia la proteína que el herbicida está diseñado para atacar. Con un sitio de unión a proteínas que no encaja bien, elel herbicida se vuelve ineficaz. El lado positivo de la resistencia del sitio objetivo es que es relativamente fácil de identificar usando procedimientos de laboratorio estándar.
La resistencia metabólica es una bestia diferente. Las plantas usan cualquiera de los cientos de enzimas posibles para desintoxicar el químico, haciéndolo inútil. Aunque los científicos de malas hierbas Dean Riechers, Rong Ma y Josh Skelton de la Universidad de Illinois desarrollaron recientemente una prueba rápida y fácil pararesistencia metabólica, todavía no tenían forma de saber qué enzima era responsable.
hasta ahora
"Creemos que encontramos la aguja en el pajar", dice Riechers.
Riechers y sus colegas se centraron en la resistencia metabólica a la atrazina, una sustancia química que se ha utilizado durante décadas y todavía se rocía en aproximadamente el 80 por ciento de la superficie cultivada de maíz en los Estados Unidos, a pesar de la creciente resistencia y las preocupaciones sobre los impactos ambientales.
De una investigación previa en la U de I, el equipo sabía que el cáñamo resistente al agua metaboliza la atrazina con una clase de enzimas conocidas como GST. "Se sabe que las plantas tienen entre 50 y 120 genes GST. Queríamos saber si la resistencia provenía desolo uno de esos, y si podríamos encontrarlo ", dice Riechers.
El ex estudiante graduado Anton Evans aisló las proteínas GST candidatas del cáñamo y observó su expresión en plantas resistentes y sensibles. Una de las proteínas GST era extremadamente abundante en plantas resistentes, pero casi inexistente en plantas sensibles. La estudiante graduada Sarah O'Brien mirómás de cerca en el gen que codifica esa proteína GST, y, en particular, en sus variantes o alelos. Ella notó que cuando dos alelos dominantes para este gen estaban presentes, tomaba más de 14 veces la tasa de atrazina recomendada para dañar las plantas.
"Las plantas heterocigotas - aquellas con solo una copia del alelo dominante - tuvieron una lesión mucho mayor. En un experimento con cuatro o cinco plantas heterocigotas, dos o tres morirían y las otras quedaron atrofiadas y tuvieron muchos muertostejido. Pero las plantas homocigotas resistentes, aquellas con dos copias del alelo dominante, casi parecían no haber sido rociadas ", dice O'Brien.
"Las plantas sin el alelo dominante acaban de ser martilladas, incluso a bajas tasas de aplicación de herbicidas", agrega Riechers.
Esta evidencia, junto con datos moleculares más detallados, le da al equipo la confianza de que han descubierto algo único ". Este puede ser el único caso en el que realmente hemos encontrado el gen responsable de la resistencia metabólica en una maleza de hoja ancha, en lugar deresistencia al sitio objetivo ", explica Riechers," para cualquier herbicida "
En adelante, la prueba para este gen será similar a la prueba de resistencia a la atrazina en el sitio objetivo. La nueva información también podría ser utilizada por la industria para desarrollar nuevos productos químicos para controlar el cáñamo de agua.
"Siempre que conozcamos el gen, podría eliminarlo y volver a sensibilizar a la planta. Podría diseñar un químico inhibidor de GST que sea específico para este GST", dice Riechers.
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Materiales proporcionado por Facultad de Ciencias Agrícolas, del Consumidor y del Medio Ambiente de la Universidad de Illinois . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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