Бур’яни, стійкі до гліфосату. Поточний стан та стратегії запобігання їх поширенню

615
Бур’яни, стійкі до гліфосату. Поточний стан та стратегії запобігання їх поширенню

Хімізація сільського господарства стала фактично другою «зеленою революцією», що дала змогу забезпечити їжею населення планети, чисельність якого значно зросла. Наприкінці XX століття сталася нова революція: з’явилися генномодифіковані рослини (ГМР). Компанія «Монсанто» в 1970 році створила речовину N-(фосфонметіл)-гліцин (гліфосат), яка виявилася спроможною блокувати в рослині фермент EPSPS. Будь-яка рослина із блокованим ферментом гине. А оскільки гліфосат ще й менш токсичний, аніж більшість інших гербіцидів, він істотно потіснив їх.

В середині 1990-х гліфосат почали широко використовувати для контролю забур’яненості в посівах сільгоспкультур без втрат врожаю.

Гліфосатстійкі культури (ГСК) (інша назва – raundup ready) було створено шляхом вбудовування трансгена Agrobacterium tumefaciens (ген стійкості до гліфосату), який отримав назву CP4 EPSPS. Боротьба за врожай різко спростилася завдяки зменшенню кількості обробок та виключенню притаманних класичному землеробству прийомів.

Починаючи з 1996 року, вирощування стійких до гліфосату ріпака, кукурудзи, бавовни та сої було поставлено на комерційну основу в Північній Америці. Нині ГСК найбільше вирощують у Північній Америці, Аргентині, Бразилії й Китаї. Історія створення та поширення стійких до гербіциду культур і їх вплив на регулювання забур’яненості стали темою цілої низки наукових статей.

Найбільшу площу полів відведено під стійкі до гліфосату культури у США, що забезпечує цій країні неабиякі конкурентні переваги через зниження витрат на отримання врожаю. При цьому генномодифікована соя становить 91% посівного клину, кукурудза – 85%, бавовник – 88%. Чимало великих біотехнологічних компаній створили свої генномодифіковані лінії різних культур, призначені для обробки гербіцидами суцільної дії виробництва цих же компаній.

Приблизно через 20 років після початку використання гліфосату, в 1996 році в Австралії з’явилися стійкі до цього гербіциду зразки райграсу жорсткого (Lolium rigidum). Інтенсивне використання гліфосату в посівах сільськогосподарських культур створило підвищений тиск добору, внаслідок чого в популяціях бур’янів розвивається стійкість до гліфосату.

ВИДИ БУР’ЯНІВ, ПРИРОДНО СТІЙКІ ДО ГЛІФОСАТУ

Як свідчать дані джерел, кілька видів бур’янів мають більшу природну стійкість до гліфосату, ніж переважна більшість інших рослин. Зокрема, повідомляється про природно стійкий біотип березки польової (Convolvulus arvensis), біотип лядвинця рогатого (Lotus corniculatus), комеліни бенгальської (Commelina benghalensis), комеліни звичайної (Commelina communis), дікліптери китайської (Dicliptera chinensis), лободи звичайної (Chenopodium album), канатника теофраста (Abutilon theophrasti), які важко контролювати за допомогою гліфосату. Природний опір цих видів до гліфосату став проблемою після значного поширення ГСК, коли ці види стали займати екологічні ніші, звільнені іншими видами бур’янів на полях ГСК.

ВИДИ БУР’ЯНІВ ІЗ НАБУТОЮ СТІЙКІСТЮ ДО ГЛІФОСАТУ

Поширення стійких до гліфосату культур сприяло також еволюції інших бур’янів, почали виникати стійкі до гліфосату їх форми.

З 1996 року почали з’являтися і поширюватися гліфосатстійкі бур’яни (ГСБ): у 1996 – жорсткий райграс, у 1997 – гусяча трава, у 2000 – злинка канадська, у 2001 – італійський райграс, у 2003 – подорожник ланцетолистий, злинка волосиста, у 2004 – амброзія полинолиста та трироздільна, партеніум, у 2005 – сорго алепське, хедіотіс вертикальний, пальчатка острівна, у 2007 – кохія вінична, плоскуха селянська, у 2008 – урохола, багаторічний райграс, свинорий щетинчастий, у 2009 – злинка суматранська, у 2010 – редька дика, тонконіг однорічний, хлоріс усічена, лептохлоа прутовидна, у 2011 – стоколос двотичинковий, у 2012 – амарант колючий, у 2013 – амарант гібридний, у 2014 – осот жовтий городній, хлоріс елата, стоколос червоний, череда волосисиста, ветвянка гусенеподібна, у 2015 – хлоріс прутовидна, латук дикий, або компасний, курай сміттєвий, 2016 – трідакс лежачий.

При цьому щириця виявилась стійкою ще й до АЛС-інгібіторів утворення мікротрубочок, райграс – до АЛС- і деяких AКК-гербіцидів.

Географія поширення ГСБ: 1996 – Австралія, 1997 – Малайзія, 1998 – США, 2001 – Африка і Чилі, 2004 – Колумбія, Іспанія, 2005 – Франція, Аргентина, Ізраїль, Бразилія, Парагвай, 2006 – Китай, 2007 – Чехія, Італія, Болівія, 2008 – Венесуела, Канада, 2010 – Греція, Португалія, Польща, Коста-Рика, Мексика, 2011 – Швеція і Японія, 2012 – Індонезія і Нова Зеландія.

На 2016 рік було зафіксовано в сумі 267 випадків стійкості до гліфосату, 34 види гліфосатстійких бур’янів у 27 країнах світу (рис. 1).

Рис. 1. Розповсюдження ГСБ в світі
Рис. 1. Розповсюдження ГСБ в світі

Жорсткий відбір під дією антропогенного чинника зробив свою справу, і на полях усього світу з’явилися ГСБ. Більш того, багато бур’янів проявляють множинну стійкість, ігноруючи й інші, аналогічні «монсантівській», системи боротьби з бур’янами. У фахівців немає єдиної думки щодо причини такого явища. Одні вважають, що справа в мутаціях, які рідко, але зустрічаються. Інші дослідники зауважують, що передача генів все-таки можлива: наприклад, культурний рис обмінюється генами з бур’яном червоним рисом.

Вивченням механізмів стійкості до гліфосату займалися вчені з Австралії на чолі з Тодом Гейнсом. Вони виявили, що у гліфосатстійкого амаранта Пальмера є додаткові копії сегментів ДНК, які відповідають за кількість ферментів у клітині. Гліфосат просто не може заблокувати всі сегменти. Тому рослина продовжує нормально жити навіть після обробки гербіцидом.

Злинка канадська більшу частину гліфосату поміщає у вауколях. У них гербіцид опиняється ніби під замком і не може завдати шкоди клітині. Причому вакуолі ефективні тільки при теплій погоді, але з пониженням температури ці «потаємні місця» у клітині стають недоступними і гербіцид спокійно виконує свою справу. Тому вчені рекомендують застосовувати гліфосат у холодну погоду – тоді його ефективність буде вищою.

Розглянемо окремі види гліфосатстійких культур.

Амброзія. Зафіксовано 18 випадків стійкості до гліфосату амброзії полинолистої, 17 випадків амброзії трироздільної у США та Канаді (табл. 1).

Таблиця 1. Гліфосатстійкі види амброзії

Жорсткий та італійський райграс. В Австралії, де гербіцид Раундап інтенсивно використовувався впродовж 15 років, ще до появи ГМК, як зазначалося вище, у 1996 році вперше виявлено стійкість до гербіциду в однорічного (жорсткого) райграсу (Loium rigidum). Надалі випадки резистентності рослин до гліфосату було виявлено ще в шести країнах світу (табл. 2).

Таблиця 2. Гліфосатстійкі види райграсу

Повідомляється про стійкий до гліфосату жорсткий райграс із Австралії, який оброблявся гліфосатом 15 років і був майже в 10 разів стійкішим порівняно зі сприйнятливими біотипами.

В італійського райграсу вперше стійкість зафіксовано в Чилі у 2001 році. В популяції італійського райграсу із фруктового саду в Чилі, що оброблявся тричі на рік гліфосатом щороку впродовж 8–10 років, збільшився опір до гербіциду, що в 2–4 рази більше порівняно зі сприйнятливими популяціями.

Злинка. Монокультура гліфосатстійкої сої з використанням впродовж трьох років лише гліфосату призвела до погіршення контролю чисельності злинки канадської в штаті Делавер. Тепличні скринінги однієї з таких популяцій з Делавера показали 8–13-кратну стійкість до гліфосату порівняно зі сприйнятливими популяціями, надавши перший задокументований доказ еволюції стійкості бур’янів до гліфосату в посівах ГСК, а також ставши першим широколистим бур’яном, що розвинув стійкість до гліфосату.

На сьогодні зафіксовано 39 випадків стійкості злинки канадської в 11 країнах, в т. ч. 29 випадків у США та поодинокі випадки в Китаї, Бразилії, Іспанії, Чехії, Польщі, Канаді, Італії, Португалії, Греції та Японії.

У злинки ворсистої (дрібнопелюстника) (Coniza bonariensis) зафіксовано стійкість до гліфосату в Південній Африці в 2003 р. Загалом встановлено 12 випадків стійкості злинки ворсистої в 9 країнах та 5 випадків стійкості злинки суматранської в 4 країнах (табл. 3).

Таблиця 3. Гліфосатстійкі види злинки

Гусяча трава (елесін індійська). Вперше стійкість до гліфосату у гусячої трави (Eleusine Іndica) зафіксовано в Малайзії в 1997. Це однорічна трава, поширена в Південній Азії, Східній та Південній Африці та Північній Америці. Вона вважається одним із десяти «найбільш важливих стійких до гербіцидів видів», і її популяції розвинули стійкість до багатьох гербіцидів, включаючи ацетолактат інгібітори синтази, ацетил-CoA-редуктази карбоксілази інгібітори, біпіріділіуми, дінітроаніліни і гліфосат.

Біотипи гусячої трави із фруктового саду в Малайзії мали 8–10-кратну стійкість до гліфосату. Гліфосатстійкі форми з EPSPS, отримані з гусячої трави, запатентовано для потенційного використання при створенні ГСК. Зафіксовано 12 випадків стійкості цього бур’яну в 10 країнах (табл. 4).

Таблиця 4. Гліфосатстійкі види гусячої трави

Амарант. Додає клопоту фермерським господарствам США амарант горбкуватий (Amaranthus tuberculatus); популяції амаранту, на які не діяли звичайні дози гліфосату, виявлено у штатах Айова та Іллінойс. Загалом відмічено 24 випадки.

Зафіксовано 39 випадків стійкості до амаранту Пальмера: 36 в США, 2 у Бразилії та 1 в Аргентині (табл. 5).

Таблиця 5. Гліфосатстійкі види амарантуУ 2010 році стійкий до гліфосату амарант Пальмера ріс практично на кожному акрі бавовникових полів і на половині соєвих. У 2012 році багатьом фермерам довелося повернутися до ручного прополювання.

Також виявлено популяцію стійкого подорожника оленерогого в саду в Південній Африці; його можна було знищити дозою гліфосату, в два рази вищою за рекомендовану дозу контролю цього бур’яну. У подорожника ланцетолистого (Plantago lanceolata) стійкість виявлено в Південній Африці в 2003 році.

На рисових полях ситуація загострюється через куряче просо (Echinochloa crusgalli). Стійкість до гліфосату кохії (Kochia sp.) було підтвержено в Альберті та Саскачевані в 2012 році.

ПОШИРЕННЯ СТІЙКИХ ДО ГЕРБІЦИДІВ БУР’ЯНІВ В УКРАЇНІ

У країнах, де застосування хімічного методу захисту посівів від бур’янів інтенсивніше і впроваджений він значно раніше, ніж в Україні, аграрне виробництво стикнулося із проблемою погіршення ефективності гербіцидів теж раніше.

Зафіксовано 159 видів бур’янів у США, 84 в Австралії, 65 в Канаді, 48 у Франції, 44 у Бразилії, 41 в Китаї, стійких як мінімум до одного з найбільш поширених механізмів дії гербіцидів (рис. 2).

Рис. 2. Поширення стійких до гербіцидів бур’янів у світі
Рис. 2. Поширення стійких до гербіцидів бур’янів у світі

За повідомленням вчених, в Україні виявлено процеси формування резистентних до гербіцидів популяцій лободи білої, курячого проса та інших бур’янів. Деякі види, як-от злинка канадська (Erigeron canadensis), рутка лікарська (Fumaria officinalis), види повитиць (Cuscuta spp.), вовчок соняшниковий (Orobanche cumana), а також гречка дика стійкі до 2.4-Д.

Хлорсульфат також став неефективним для контролю гречки дикої. Для того щоб контролювати популяцію молочаю лозного (Euphorbia virgata), необхідно застосовувати гліфосат у нормі 6 л/га.

Недостатній рівень контролю бур’янів у посівах більшості сільськогосподарських культур, шкідлива практика внесення на поля свіжого й непідготовленого гною, засміченого дефекату, неякісний і несвоєчасний обробіток ґрунту призвели до накопичення значних запасів насіння бур’янів у орному шарі.

В господарствах, які застосовують короткоротаційні сівозміни, інтенсивний тип ведення сільськогосподарського виробництва, висівають ГСК, небезпека утворення гліфосатстійких бур’янів зростає. У складі сегетальної флори України є види бур’янів, що здатні до утворення резистентних біотипів (табл. 6).

Таблиця 6. Бур’яни, здатні утворювати стійкі види в умовах України

МОЖЛИВІ СТРАТЕГІЇ БОРОТЬБИ ІЗ ГЛІФОСАТСТІЙКИМИ БУР’ЯНАМИ

• підвищення інформованості аграріїв про виникнення резистентності бур’янів, види ГСБ та гербіцидів із новими механізмами дії;
• проведення польових досліджень з метою раннього виявлення ГСБ, моніторинг полів щодо видового складу бур’янів та заміщення одних бур’янів іншими, облік їх чисельності;
• ротація культур (як варіант – ротація стійких та чутливих до гліфосату сортів однієї культури), введення в ротацію озимих культур, вирощування покривних культур;
• механічні заходи: обробіток ґрунту перед сівбою, культивація, застосування механічних засобів знищення бур’янів;
• хімічні заходи: зміна норм внесення гербіцидів, застосування бакових сумішей гербіцидів, зміна послідовності, термінів застосування, застосування гербіцидів з різними механізмами дії. При використанні гербіцидів із різними діючими речовинами необхідно переконатися, що діючі речовини кожного гербіциду контролюють проблемні види бур’янів.

ВИСНОВКИ

З огляду на широке запровадження гліфосатстійких культур (ГСК) у світі різко зросло застосування гліфосату з супутнім зменшенням використання інших гербіцидів.

Збільшення використання ГСК разом із широким застосуванням гліфосату створює величезний тиск відбору, що сприятиме виникненню гліфосатстійких бур’янів у популяціях різних видів бур’янів і їх поширенню по світу.

В Україні існують види бур’янів із природною стійкістю до гліфосату: березка польова, лобода звичайна та потенційно резистентні бур’яни: щириця звичайна, амброзія полинолиста, осот рожевий, редька дика, сорго алепське тощо.

Ю. М. Носенко, Національна академія аграрних наук України

Опубліковано в журналі “Агроном”, 2019