科學(xué)家們確定了驅(qū)動(dòng)除草劑抗性演變的因素
謝菲爾德大學(xué)的科學(xué)家已經(jīng)確定了推動(dòng)作物除草劑抗性演變的因素 - 這些因素也可能對醫(yī)學(xué)和農(nóng)業(yè)產(chǎn)生影響。殺蟲劑,殺真菌劑,殺蟲劑和抗生素等異生生物化學(xué)品用于農(nóng)業(yè)和醫(yī)療保健,以管理病蟲害。然而,抗性已經(jīng)演變?yōu)樗羞@些類型的異生素,使它們無效,對作物生產(chǎn)和健康造成嚴(yán)重后果。
由謝菲爾德大學(xué)動(dòng)植物科學(xué)系的研究人員與Rothamsted Research和倫敦動(dòng)物學(xué)會(huì)動(dòng)物學(xué)研究所合作領(lǐng)導(dǎo)的這項(xiàng)新研究,為我們?nèi)绾螐倪^去的農(nóng)業(yè)系統(tǒng)管理學(xué)習(xí)到減少將來出現(xiàn)阻力的可能性。
目前管理阻力的策略圍繞多樣化管理和所用化學(xué)品的范圍。在醫(yī)學(xué)和農(nóng)業(yè)方面已經(jīng)提出了類似的技術(shù),但是對于什么是最佳方法還沒有達(dá)成共識(shí)。
在發(fā)表于“自然生態(tài)學(xué)與進(jìn)化論”的新研究中,研究人員研究了英國黑草(Alopecurus myosuroides)中除草劑抗性的演變。這已成為24,824個(gè)樣方中88%的廣泛雜草 - 由研究人員監(jiān)測的隨機(jī)選擇的小區(qū)域棲息地作為評估植物和動(dòng)物當(dāng)?shù)胤植嫉臉颖?。近幾年它已向北蔓延,科學(xué)家在前幾十年未發(fā)現(xiàn)的地區(qū)發(fā)現(xiàn)了雜草。
該研究的主要作者,謝菲爾德大學(xué)人口生物學(xué)教授Rob Freckleton說:“這種傳播的驅(qū)動(dòng)力是進(jìn)化的除草劑抗性:我們發(fā)現(xiàn)密度較高的田地中的雜草對除草劑的抗性更強(qiáng)。
“一旦抵抗力進(jìn)化,它似乎就不會(huì)消失:兩年后,盡管農(nóng)民采用了一套不同的管理技術(shù),但密度高的田地仍然具有很高的密度。
“我們估計(jì)這方面的經(jīng)濟(jì)成本非常高:雜草管理的成本由于抗性的演變而翻了一番。”
該研究為管理多樣化提供了重要的見解,這被認(rèn)為是減少阻力演變的可能技術(shù)。該研究表明,只有當(dāng)農(nóng)民減少對除草劑的投入時(shí),該技術(shù)才能降低抵抗力。如果他們繼續(xù)使用相同水平的除草劑甚至增加他們的投入,那么這種技術(shù)將不起作用。
新發(fā)現(xiàn)表明除草劑產(chǎn)品的數(shù)量和多樣性彼此正相關(guān)。
弗雷克頓教授說:“結(jié)果很簡單:使用大量除草劑的農(nóng)場有更多的抗藥性。
“除此之外,我們幾乎找不到任何其他管理技術(shù)的作用的證據(jù):所使用的化學(xué)品的多樣性 - 例如農(nóng)民是否使用各種除草劑或只使用一種 - 或種植的多樣性都很重要,盡管兩者都被提倡作為減少的方法抵抗的演變。“
他補(bǔ)充說:“精密農(nóng)業(yè)(PA)等新技術(shù)提供了化學(xué)品的有針對性應(yīng)用的可能性:例如,機(jī)器人可以在單個(gè)植物的水平上給予劑量的除草劑。
“與此同時(shí),我們獲得的結(jié)果表明了一個(gè)簡單的經(jīng)驗(yàn)法則:只需使用更多的除草劑就可以選擇更多的抗藥性。”
該研究表明,即使在沒有化學(xué)物質(zhì)的情況下,從重復(fù)使用相同管理的方向選擇也會(huì)導(dǎo)致進(jìn)化阻力。這凸顯了設(shè)計(jì)一個(gè)預(yù)期進(jìn)化的管理系統(tǒng)的必要性。除了關(guān)注密度和產(chǎn)量外,還需要了解阻力。
“在收斂進(jìn)化的一個(gè)例子中,雜草稗草(Eichochloa crus-galli var oryzicola L.)的一種生態(tài)型似乎與馴化的水稻(Oryza sativa L.)無法區(qū)分,”Freckleton教授說。
“稗草是一種雜草,因?yàn)樗鼤?huì)降低水稻的產(chǎn)量,所以當(dāng)農(nóng)民看到雜草時(shí),它們會(huì)將它們拉出來。這種行為已被選擇用于模仿作物的雜草,因?yàn)榭雌饋砼c大米類似的雜草可以避免被殺死。
“這是演變的阻力:當(dāng)我們以選擇性方式管理自然系統(tǒng)時(shí),進(jìn)化是不可避免的。”
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