Al igual que las bacterias resistentes a los antibióticos, algunas malezas resistentes a los herbicidas no pueden ser destruidas por los productos químicos disponibles. El problema afecta más que la mala hierba errante en nuestros caminos de acceso; las malezas resistentes a los herbicidas amenazan nuestro suministro de alimentos, robando recursos y superando los cultivosque componen nuestro cereal para el desayuno y alimentan al ganado de la nación.
La hierba que representa la mayor amenaza para la producción de maíz y soja del Medio Oeste, el cáñamo, ha superado a casi todos los tipos de herbicidas en el mercado hoy en día.
Los científicos de la Universidad de Illinois están trabajando para revelar los trucos del cáñamo de agua. A través de años de investigación, descubrieron que la hierba puede aumentar la producción de enzimas desintoxicantes que neutralizan ciertos herbicidas antes de que puedan interrumpir procesos celulares esenciales. Resistencia metabólica, como se conoce esta estrategia,es solo un proceso por el cual el cáñamo de agua evade los herbicidas. Desafortunadamente, debido a que puede haber cientos de enzimas desintoxicantes involucradas, la resistencia metabólica es difícil de identificar e incluso más difícil de combatir.
En dos estudios recientes, los investigadores de Illinois explican la resistencia metabólica a tres herbicidas de uso común en el cáñamo de agua, acercándose a encontrar señales genéticas importantes. Los resultados también confirman la importancia de utilizar un enfoque múltiple para el control del cáñamo de agua.
"Estas poblaciones de cáñamo se están adaptando y evolucionando habilidades increíbles para metabolizar todo. Es una mala noticia, pero al menos entendemos mejor los mecanismos. Y, en última instancia, ese conocimiento podría ser explotado para usar el arsenal metabólico del cáñamo contra sí mismo", dice Dean Riechers, profesor del Departamento de Ciencias de Cultivos de Illinois y coautor de ambos estudios: "Esa es una forma interesante en que nuestra investigación podría aplicarse directamente para controlar esta hierba".
El año pasado, los investigadores de Illinois documentaron la resistencia a los herbicidas del Grupo 15 en el cáñamo. Este grupo de herbicidas, incluido el S-metolacloro, se dirige a la producción de ácidos grasos de cadena muy larga en plantas sensibles. Los investigadores sospecharon que también era un caso de resistencia metabólica, y el equipo de Illinois, dirigido por el estudiante graduado Seth Strom, ahora lo ha confirmado en un estudio publicado en Ciencia de manejo de plagas .
"Fuimos el primer grupo en el mundo en mostrar resistencia a los herbicidas del Grupo 15 en el cáñamo, y ahora hemos identificado el mecanismo detrás de él", dice Riechers. "Una vez más, no es una buena noticia porque significa que nos estamos quedando sinde herbicidas, y en este caso involucra herbicidas de preemergencia ".
El estudio sugiere que dos clases de enzimas desintoxicantes, conocidas como GST y P450, parecen neutralizar el S-metolacloro en el cáñamo resistente.
Los herbicidas del Grupo 15 se pueden usar de manera segura en el maíz porque el cultivo usa GST para desintoxicar naturalmente los químicos; en otras palabras, el maíz tiene una tolerancia natural a estos químicos. La investigación de Strom sugiere que el cáñamo no solo puede imitar el mecanismo de desintoxicación natural del maíz,pero evolucionó una forma adicional para evitar ser dañado por S-metolaclor.
Sin embargo, concentrarse en las dos clases de enzimas desintoxicantes no es el final de la historia. Debido a que las plantas tienen cientos de enzimas en cada clase, los investigadores tienen más trabajo por delante para identificar los genes específicos que se activan.
En un estudio separado, Riechers y otro grupo de científicos de Illinois revelaron más secretos metabólicos del cáñamo.
"Hemos sabido durante los últimos 10 años que cada vez que vemos cáñamo con resistencia a un inhibidor de HPPD en el campo, como la mesotriona, siempre ha mostrado resistencia metabólica a la atrazina también. Sin embargo, es posible que el cáñamo sea resistentea la atrazina y no a la mesotriona ", dice Riechers.
La aparente asociación entre la mesotriona y la resistencia metabólica a la atrazina podría ser una coincidencia, pero dada la frecuencia con la que coexisten las resistencias, Riechers pensó que los genes que controlan la resistencia para los dos químicos podrían ser compartidos o vinculados
En un estudio publicado en Ciencia de malezas , el estudiante graduado Kip Jacobs demostró una superposición en los genes responsables de la resistencia metabólica a la atrazina y la mesotriona. Debido a que los investigadores ya conocían el gen único para la resistencia metabólica a la atrazina, los resultados los acercan a comprender los genes que confieren resistencia a la mesotriona.
"Cada vez que descubrimos si son dos o tres o cuatro genes involucrados en la resistencia a la mesotriona, nuestros resultados nos dicen que uno de ellos debería ser el gen de resistencia a la atrazina metabólico", dice Riechers. "Sabemos cuál es".
Desafortunadamente, incluso si los investigadores pueden rastrear cada rasgo de resistencia hasta el nivel genético, eso no asegurará una solución fácil al problema. Los expertos dicen que no hay nuevos sitios de acción de herbicidas que ingresen al mercado, por lo quelos agricultores deberán considerar métodos alternativos de control de malezas.
"Con la resistencia metabólica, nuestra previsibilidad es prácticamente nula. No tenemos idea de a qué son resistentes estas poblaciones hasta que las tengamos bajo condiciones controladas. Es solo otro ejemplo de cómo necesitamos un sistema más integrado, en lugar de depender solo de la químicaTodavía podemos usar la química, pero tenemos que hacer algo además ", dice Aaron Hager, profesor asociado en el Departamento de Ciencias de Cultivos de Illinois y coautor del estudio de Ciencias de Manejo de Plagas." Tenemos que repensar cómo manejamoscáñamo a largo plazo "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Facultad de Ciencias Agrícolas, del Consumidor y del Medio Ambiente de la Universidad de Illinois . Original escrito por Lauren Quinn. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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