تیمی از خدمات تحقیقات کشاورزی ایالات متحده آمریکا (ARS) آسیب‌پذیری ژنتیکی جدیدی نسبت به علف‌کش تولپیرالات در 49 نوع ذرت شناسایی کرده‌اند که اولین گزارش از کنترل علف‌های هرز است که خطری برای محصول اصلی محسوب می‌شود.
این یافته که در شماره دسامبر2023 در نشریه علوم مدیریت آفات گزارش شده است، کشاورزان را قادر می‌سازد تا از تلفات محصول خودداری کنند.
به گفته‌ی «مارتی ویلیامز»، بوم شناس با واحد تحقیقات تغییر جهانی و فتوسنتز ARS در اوربانا، ایلینوی، تولپیرالات در سال 2017 ثبت شد و برای استفاده در مزارع آیش و بر روی انواع ذرت مزرعه، پاپ و شیرین برچسب‌گذاری شد. این علف‌کش متعلق به دسته‌ای از علف‌کش‌ها است که به عنوان HPPD شناخته می‌شوند.
هنگامی که تولپیرالات به عنوان یک علف‌کش پس از رویش استفاده می‌شود، یک زنجیره بیوشیمیایی از رویدادها را در علف‌های هرز هدفمند ایجاد می‌کند که در ابتدا باعث سفیدشدن برگ‌ها و سپس در نهایت مرگ گیاه می‌شود.
به طور معمول، گیاهان ذرت می‌توانند به سرعت علف‌کش‌های بازدارنده HPPD را قبل از اینکه به همان نوع آسیب وارد کنند، متابولیزه کنند (تجزیه کنند). این فرآیند به وجود یا عدم وجود انواع خاصی از آلل ها (نسخه‌های ژنی جایگزین) در ناحیه‌ای از ژنوم آن ها به نام NSF1 بستگی دارد.
یکی از راه‌هایی که پرورش‌دهندگان ذرت، آلل‌ها را در طول ارزیابی واریته‌ای نامزد جدید بررسی می‌کنند، سمپاشی آنها با نیکوسولفورون است. این یک علف‌کش مهارکننده ALS (آنزیم استولاکتات سنتاز) است که می‌تواند به عنوان یک شاخص قابل اعتماد برای حساسیت انواع مختلف به چندین نوع علف‌کش پس از سبز شدن، از جمله بیشتر مهارکننده‌های ALS و HPPD عمل کند.
با این حال، همانطور که مشخص است، سمپاشی نیکوسولفورون یک شاخص قابل اعتماد برای تحمل ذرت به تولپیرالات نیست.
این چیزی است که ویلیامز و همکارانش از دانشگاه ویسکانسین-مدیسون و بنیاد بذر ایلینوی پس از انجام یک سری آزمایشات گلخانه‌ای، مزرعه‌ای و آزمایشگاهی با استفاده از تکنیک‌های نقشه‌برداری ژنتیکی آموختند.
آنها تحقیقات خود را در اواخر تابستان سال 2021، پس از گزارش یک پرورش‌دهنده ذرت مبنی بر اینکه اسپری تولپیرالات روی یک خط تولیدی ذرت شیرین به نام XSEN187 به شدت به همه گیاهان آسیب رسانده، آغاز کردند.
این تیم حساسیت تولپیرالات خط همخون ذرت شیرین را به خوشه‌ای از ژن‌های ساکن در یک منطقه منحصر به فرد از کروموزوم 5 ردیابی کردند. این توسط ارتباط آلل‌ها با آسیب تولپیرالات قابل مشاهده در دو جمعیت تایید شد. فرزندانی که از تلاقی بین ذرت شیرین همزاد و دو خط ذرت متحمل به دست آمدند.
محققان دامنه تحقیقات خود را گسترش دادند و در نهایت حساسیت تولپیرالات را در مجموع شش نوع ذرت مزرعه و 43 نوع ذرت شیرین شناسایی کردند.
غربالگری اضافی احتمالاً این صفت را در گونه‌های دیگر نیز تشخیص می‌دهد. مورد لاین IL677a را در نظر بگیرید که برای معرفی ژن تقویت کننده قندی بسیار محبوب به ذرت شیرین استفاده شد. در آزمایش‌ها، این لاین به‌شدت نسبت به تولپیرالات حساس بود و این احتمال را افزایش داد که این حساسیت به‌طور گسترده‌ای در ذرت شیرین همراه با صفت تقویت‌کننده قند وارد شده باشد.
نکته مهم این است که محققان همچنین نشان دادند که حساسیت تولپیرالات در لاین‌های ذرت که آنها ارزیابی کردند، منوط به قرار گرفتن در معرض مواد کمکی مبتنی بر روغن است، افزودنی‌هایی که قبل از استفاده در مخازن علف‌کش مخلوط می‌شوند.
ویلیامز خاطرنشان کرد، با این حال، حذف آنها یک گزینه نیست. مواد کمکی کلیدی برای اطمینان از جذب علف‌کش در برگ‌های علف‌های هرز مورد نظر هستند و آنها را به طور مؤثرتری از بین می‌برند.
اینکه دقیقاً چگونه ژن یا ژن‌های تازه شناسایی شده روی کروموزوم 5 این گونه‌ها را در برابر آسیب تولپیرالات آسیب‌پذیر می‌کند هنوز مشخص نشده است.
ویلیامز گفت: «ما به درک بیشتری از مکانیسم فیزیولوژیکی نیاز داریم تا تولیدکننده و شرکت‌های تولید بذر بتوانند خطر آسیب به محصول مانند بهبود تحمل محصول به علف کش را کاهش دهند.
