Es besteht kein Zweifel, dass Herbizidresistenz ein Problem darstellt. Es schadet den Gewinnen und der Umwelt, aber wie kommt es dazu? In einem aktuellen Artikel in AoB PLANTS, Ghanizadeh und Harrington schlagen vor, dass wir ein besseres Verständnis der Herbizidresistenz bei Unkräutern erlangen könnten, indem wir die beteiligte Evolutionsphysiologie untersuchen. Sie listen drei Möglichkeiten auf, wie die Pflanzenphysiologie ihrer Meinung nach zum Verständnis der Herbizidresistenz beitragen kann.
1. Wechselwirkungen zwischen Allelen während der Evolution
Herbizide töten normalerweise Pflanzen. Was passiert, wenn sie es nicht tun? Ghanizadeh und Harrington untersuchen Beweise für subletale Dosen und stellen fest, dass das, was Pflanzen nicht tötet, sie stärker machen kann. Durch das Töten einiger Pflanzen werden einige entfernt Allele von der gen Pool und ermöglicht das „Allel-Stapeln“, bei dem bestimmte Genvarianten in einer Population viel häufiger vorkommen. Wenn Sie bestimmte Allele kombinieren, interagieren sie besser mit Allelen anderer Gene als mit anderen. Es ist möglich, dass es dann eine Kombination von Genen gibt, die Resistenz gibt
An dem Beispiel, das Ghanizadeh und Harrington verwenden, wird gearbeitet Lolium Rigidum, wo zwei Gene zur Herbizidresistenz beitragen. Sie bemerken, dass wir uns ansehen sollten, wie diese Gene selektiert werden, wenn sie nicht in einer Pflanze mit dem Schlüsselallel des anderen Gens sind.
Sie stellen fest, dass „kleinere“ Gene dabei eine Rolle spielen könnten. Nicht nur die genetischen Bestandteile der Pflanze müssen untersucht werden, sondern auch diese Wechselwirkungen.
2. Epigenetische Faktoren
Das Auftragen von Herbiziden auf Unkräuter mag wie ein Lehrbuchfall erscheinen Epigenetik, aber Ghanizadeh und Harrington stellen fest, dass wir nicht wirklich viel Ahnung davon haben, wie die Epigenetik die Entwicklung der Herbizidresistenz bei Unkräutern beeinflusst.
Epigenetische Mechanismen funktionieren, wenn eine Pflanze Stress ausgesetzt wird, als ob etwas Gift darauf gekippt würde. Dies verändert die Expression von Genen. Die Autoren stellen fest, dass wiederholte Anwendungen von Herbiziden wiederkehrende Selektionsereignisse sind, sodass auf der Pflanze ein anhaltender Druck besteht, bestimmte Faktoren zu selektieren.
Ghanizadeh und Harrington untersuchen, wie RNA-Sequenzierung hebt Variationen in der Genexpression hervor und auch, wie epigenetische Faktoren Proteine in Pflanzen verändern könnten. Dies wiederum kann die Funktionsweise eines Enzyms verändern und die Reaktion einer Pflanze auf Stress verändern.
Epigenetik ist ein wichtiges Thema, weil dies eine Situation ist, in der Evolution fast sein kann Lamarckianer. Stress bei der Mutterpflanze kann die genetische Ausstattung der Nachkommen beeinflussen. Die Autoren argumentieren, dass wir untersuchen sollten, ob dies tatsächlich der Fall ist und ob Herbizide generationsübergreifende Auswirkungen haben. Wenn ja, sind diese Veränderungen irreversibel?
3. Fitness und Evolutionsphysiologie
Dies scheint ein offensichtliches Ziel zu sein, Evolution wurde beschrieben als „survival of the fittest'. Es entstehen Kosten, um für Herbizide „fit“ zu sein. Ghanizadeh und Harrington schlagen vor, dass Sie sich die Kosten für die Aufrechterhaltung dieser Fitness ansehen könnten. Wenn es keine Umweltbelastungen gibt, kostet die Herbizidresistenz dann alles ohne Nutzen? Sie argumentieren jedoch auch, dass es zwar möglich ist, Pflanzen zu betrachten, die eine Herbizidresistenz entwickelt haben, es aber auch notwendig ist, den Evolutionsprozess zu untersuchen, indem die Herbizidresistenz während ihrer Entwicklung untersucht wird. Was sind die Schritte, die passieren, um eine Pflanze in eine resistente Form zu bringen? Gibt es Zwischenschritte?
Hier plädieren Ghanizadeh und Harrington dafür, Korrelationen und Verbindungen zwischen den zu betrachten Phänotyp und physiologische Fitness. Besonders interessant sind sie in phänotypischer Variation. Die Allele, die an der Physiologie arbeiten, könnten mit dem Phänotyp interagieren, sodass eine Kombination aus einer bestimmten physischen Form einer Pflanze und ihrer Physiologie interagieren könnte, um eine erhöhte Fitness zu erzeugen.
Um diese Art von Interaktion zu verstehen, ist es notwendig, die Variation in einer Population zu verstehen, bevor der selektive Druck der Herbizidanwendung wirksam wird. Ghanizadeh und Harrington weisen darauf hin, dass die Fähigkeit von Pflanzen, Allele für Herbizidresistenz auszuwählen, von der Häufigkeit dieser Allele in der Population vor Beginn der Herbizidanwendung abhängen wird.
Sie können abholen Perspektiven auf Nicht-Zielort-Mechanismen der Herbizidresistenz in unkrautartigen Pflanzenarten unter Verwendung der Evolutionsphysiologie als Open Access Paper von AoB PLANTS.
