亚伦·哈格站在一个大豆田里,这里有多种抗除草剂[除草剂(herbicide)是指可使杂草彻底地或选择地发生枯死的药剂,又称除莠剂, 用以消灭或抑制植物生长的一类物质。]的苋菜[苋菜 (Amaranthus tricolor),又名雁来红、老少年、老来少、三色苋, , 苋科、苋属一年生草本,茎粗壮,绿色或红色,常分枝,幼时有毛或无毛。]滕子
我们都听说过对多种抗生素产生抗药性的细菌。这些所谓的超级细菌令人困惑和惊慌失措。植物界也有类似物,这是一种称为“苋菜藤子[藤子 属:豆科, 类 别: 常绿木质大藤本。]”的阔叶杂草[杂草是指生长在有害于人类生存和活动场地的植物,一般是非栽培的野生植物或对人类无碍用的植物。],多见于美国中西部玉米和大豆田间。由于对多种常见除草剂具有的抵抗力[抵抗力(Resistibility),是指的是在中枢神经系统的控制下,人体的各个系统分工合作,密切配合,保证了人体生命活动的正常进行。],“苋菜藤子”变得越来越难以杀死。
在伊利诺伊大学的一项新研究中,科学家[科学家是指专门从事科学研究的人士,包括自然科学家和社会科学家这两大类。]们记录了“苋菜藤子”对另一类除草剂的抗性[抵抗能力,植物的抗性是指植物具有的抵抗不利环境的某些性状;如抗寒,抗旱,抗盐,抗病虫害等。],称为15组。该研究提供了对第15组除草剂具有抗性的非草植物的第一项研究。
美国市场上有许多除草剂,但它们都属于16类中的一种,其作用方式(MOA),或化学物质[化学物质是指任何有特定分子标识的有机物质或无机物质,包括:(1)整体或部分地由化学反应的结果产生的物质或者天然存在物质的任何化合物;(2)任何元素或非化合的**团。]攻击主要针对植物中的特定目标。从历史上看,大约有9种农药对“苋菜藤子”有用,现在发现,这种杂草似乎已经对至少7个有了抵抗力。
伊利诺斯州作物科学系主任,该研究的共同作者亚当·戴维斯(Adam Davis)说:“在某些地区,我们只有一两种药物完全对苋菜藤子具有化学控制。30多年了,并没有新的针对这种超级耐药杂草的除草剂出现。”
伊利诺伊州杂草科学家兼合着者亚伦·哈格(Aaron Hager)补充说:“我们不想让人们感到恐慌,但农民需要意识到这是真实的。”
该研究小组测试了土壤施用[施用是一个汉语词语,拼音:shì yòng释义:1. 施行,实行。]的第15组除草剂在已经对5种MOA具有抗性的尚佩恩县作物种群中的有效性[有效性是指完成策划的活动和达到策划结果的程度。]。他们在田间施用了8种第15组配方,并选择了三种非包封的乙草胺[乙草胺是一种广泛应用的除草剂。](Harness),甲草胺[甲草胺 是一种选择性芽前除草剂。](S-metolachlor)和三元复配除草剂(Zidua),用于除草剂的速率滴定实验以标签率的一半,一倍,两倍和四倍施用。
八组15产品的有效性各不相同,乙草胺(Warrant),甲草胺,metolachlor(Stalwart)和dimethenamid-P(Outlook)表现最差。这些产品在施用后28天提供少于25%的对照,14天后提供少于6%的对照。
在速率滴定实验中,哈格说,“我们发现我们可以使用明显高于标记剂量但仍然看到阻力。”例如,S-异丙甲草胺在标准标签率下仅提供10%对照,在标签率为2倍时提供20%,在标签率为4倍时提供45%对照。
哈格说,农民可能不会注意到这些土壤施用的出苗前除草剂的表现不佳,因为苋菜藤子在整个季节都会持续发芽。当一种杂草在季节中期出现时,很难准确地说出它何时出现以及是否暴露于残留的土壤施用除草剂。
哈格说:“如果你考虑使用这些产品,它们很少会持续一整年。这些除草剂非常依赖环境条件才能有效地工作。它可能太湿或太干。一般来说,你有一些杂草逃逸。但是许多农民会把它归结为这些天气问题。如果你不考虑它,你很容易忽视阻力。“
为了确认田间结果,该团队在温室中进行了剂量反应测试。在该测试中,四个苋菜藤子种群) 三个对多种除草剂具有抗性且一种对所有除草剂敏感)被给予增加量的S-异丙甲草胺,乙草胺,噻吩草胺-P和pyroxasulfone。来自香槟县和麦克莱恩县的苋菜藤子种群在第15组除草剂中的存活率高于其他种群。
哈格怀疑这些植物在造成损害之前就会破坏这些化学物质,这种技巧被称为“代谢抗性”。所有生物体都可以开启细胞防御毒素,但当杂草和其他不良害虫利用其生物学对抗人类干预时,这是相当令人担忧的事情。
哈格说:“当我们进入代谢抗性时代时,我们的可预测性几乎为零。我们不知道这些种群在受控条件下能够抵抗这些人群的能力。这只是我们需要一个更加综合性的应对方式的例子,而不仅仅依靠化学。我们仍然可以使用化学,但还需要做一些事情。我们希望农民了解,我们必须重新思考如何长期管理苋菜藤子。”
文章发表在《杂草》(Weed Science)科学期刊上。