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Metabolische Entgiftung ist ein Begriff, den Sie vielleicht gerne in einem Chemieunterricht an einem College hinter sich gelassen haben. Es ist der Grund, obwohl, warum selektive Herbizide Pflanzen schonen und Unkraut vernichten.
„Der Grund, warum wir Atrazin in Mais verwenden können, ist, dass Mais in der Lage ist, Atrazin zu metabolisieren – oder schnell abzubauen – bevor es Mais schädigt. “ sagt Aaron Hager, University of Illinois (U of I) Unkrautspezialist für Erweiterungen.
Bedauerlicherweise, Unkräuter fangen an, dies nachzuahmen.
Die meisten Unkräuter widerstehen Herbiziden aufgrund von Veränderungen in ihrem Gen-Zielort. Einige wenige widerstehen jetzt auch Herbiziden durch Mechanismen, die nicht an der Zielstelle liegen. einschließlich Stoffwechsel.
„Stoffwechselresistenz ist die Fähigkeit einer Unkrautpflanze, ein für das Unkraut schädliches Herbizid abzubauen oder zu metabolisieren. “, sagt Hager. „Sie ahmen jetzt den Selektivitätsmetabolismus nach, der in Pflanzen auftritt. Das ist Widerstand. Theoretisch, Eine Unkrautart könnte einem Herbizid widerstehen, dem sie noch nie zuvor ausgesetzt war.“
Er fügt hinzu, dass dies einen neuen Wirkort des Herbizids kastrieren könnte, bevor es überhaupt auf eine Unkrautpopulation angewendet wird.
Bereits 2009, U of I-Wissenschaftler analysierten eine Wasserhanf-Population, die ein kontinuierliches Maisfeld in Zentral-Illinois befallen hatte. Es gedieh auch nach Anwendungen von HPPD-Inhibitor-Herbiziden wie Callisto.
Anfänglich, Forscher vermuteten, dass die Resistenz auf eine Mutation am Zielort zurückzuführen war. Stattdessen, Sie fanden heraus, dass bestimmte Enzyme in Wasserhanf-Genen einen erhöhten Metabolismus zu Mesotrion (dem Wirkstoff von Callisto) und auch Atrazin auslösten. Seit damals, mehrere andere Standorte im Mittleren Westen haben ähnliche Vorkommnisse gemeldet. U of I-Forscher haben die metabolische Resistenz gegen Atrazin bei einem einzelnen Gen bestätigt. Mehrere Gene sind wahrscheinlich der Schlüssel zu den metabolischen HPPD-resistenten Populationen, obwohl. Jedoch, Forscher haben diese Gene noch nicht gefunden.
Die Tatsache, dass an solchen Fällen von Stoffwechselresistenz mehrere Gene beteiligt sind, macht es schwieriger, sie zu bekämpfen. sagt Gordon Vail, Technischer Produktleiter von Syngenta. „Der Widerstand, den wir in Palmer Amaranth und Wasserhanf finden, verschlechtert die Chemie um drei, vier, oder fünf weitere Gene."
Dies unterscheidet sich von der Target-Site-Mutation, die bei ALS-Wirkungsherbiziden (Pursuit, Zepter). „Mit ALS-Herbiziden Wir haben es mit nur einem Gen zu tun, “ sagt Vail.
Die Zahl der Gene, die an der durch den Stoffwechsel angeregten Resistenz beteiligt sind, kann in die Hunderte gehen, sagt Dekan Riechers, ein U of I Herbizid-Physiologe. Die Forscher von U of I suchen nun nach neuen Wegen, um den HPPD-Inhibitor-Resistenzmechanismus zu überwinden, indem sie Unkrautenzyme mit einem anderen chemischen Inhibitor blockieren. Wenn die Wissenschaftler Inhibitoren der Herbizid-Stoffwechselwege von Wasserhanf finden, es kann möglich sein, den Widerstand zu umgehen, ohne die Pflanzen zu verletzen, er sagt.
Resistenz gegen Mutationen am Zielort ist einfacher vorherzusagen, da es oft durch wiederholte Anwendungen desselben Herbizid-Wirkungsortes angespornt wird. Nicht so bei der Stoffwechselresistenz.
„Es wird weniger wahrscheinlich sein, genau vorherzusagen, dass dies bei einem bestimmten Herbizid oder einer bestimmten Herbizidgruppe passieren wird. “, sagt Hager.
Es gibt eine gute Nachricht, dass die Wege, die zu einer metabolischen Resistenz führen, kompliziert sind. „Es dauert viel länger, bis sich eine metabolische Resistenz entwickelt und ausbreitet, verglichen mit einer Resistenz am Zielort. “ sagt Vail.
In der Zwischenzeit, die Anwendung einer Tankmischung von Herbiziden mit mehreren wirksamen Wirkorten bei jeder Anwendung kann Resistenzen vorbeugen, sagt Hager.
Ebenso die Bodenbearbeitung. Das ist vom Standpunkt der Erosion ein Gräuel, denn reduzierte Bodenbearbeitung und Direktsaat sind heutzutage die Schönheit des Bodenschutzballs. Bedauerlicherweise, es gibt viele unwillkommene Crasher. „Palmer Amaranth ist gut an reduzierte Bodenbearbeitung angepasst, “ sagt Mike Weber, Senior Technical Representative von Bayer Crop Science.
Jayme Dick-Burkey, der mit der Familie seiner Frau in der Nähe von Dorchester Landwirtschaft betreibt, Nebraska, stellt fest, dass sie planten, auf ihrer gesamten Farm mit der Direktsaat fortzufahren. Jedoch, Eine Überprüfung von herbizidresistenten Unkräutern hat sie dazu veranlasst, Herbizide durch den Anbau von Zwischenfrüchten und anschließender Bodenbearbeitung auf einigen Feldern zu ergänzen.
„Wir haben gesehen, dass diese Felder einen Vorteil gegenüber Feldern mit alleiniger Herbizidanwendung hatten. “, sagt Dick-Burkey.
Erosion ist ein Problem. Immer noch, er sagt, Einige Felder mit Direktsaat, auf denen Deckfrüchte vor der Aussaat der Ernte 2016 abgetötet wurden, wiesen eine stärkere Erosion auf als solche, auf denen Deckfrüchte in den Boden eingearbeitet wurden.
„Die in den Boden eingearbeiteten Zwischenfrüchte scheinen den Unkrautdruck zurückzuhalten, " er sagt. „Die Wiedereinarbeitung in den Boden sah so aus, als ob sie dem Boden eine gleichmäßigere und stabilere Struktur verleihen würde.“
Dieser Befund und die anschließende Forschung haben Dick-Burkey und seine Familie dazu veranlasst, in geeignete Bodenbearbeitungswerkzeuge für solche Felder zu investieren. Die Saatgutbankverwaltung ist ein weiteres Instrument zur Bekämpfung herbizidresistenter Unkräuter.
„Letztes Jahr war nicht das beste Jahr für die Bekämpfung von Wasserhanf (in Iowa), “ sagt Mike Owen, ein Unkrautspezialist der Iowa State University Extension. „Vor der Ernte standen viele Pflanzen mitten auf den Feldern. Wenn wir diese verstreuten Pflanzen nicht per Handrouging behandeln, wir werden in echte Schwierigkeiten geraten. Die Kombination dieser Beete bei der Ernte ist eine unglaublich effektive Möglichkeit, Wasserhanfsamen auf dem Feld zu verteilen.“
In der Zwischenzeit, Denken Sie daran, wenn Sie das nächste Mal Unkräuter sehen, die einfach nicht absterben. „Es hält sich nicht an die Regeln, “, sagt Hager.
Von den 1950er bis Mitte der 1980er Jahre Agrarchemie-Unternehmen entdeckten immer wieder neue Mais- und Soja-Herbizide mit neuen Wirkorten (SOA). Dann hörten die Entdeckungen auf.
HPPD-Hemmer (Callisto, Auswirkung, und Laudis) waren die letzten neuen Herbizid-SOAs, die kommerzialisiert wurden.
Kommt also ein neues Herbizid-SOA auf den Markt? Vermutlich noch lange nicht, sagt Gordon Vail, Technischer Produktleiter von Syngenta.
„Es ist wirklich schwierig, “ sagt er „Wir haben alle einfachen entdeckt.“ Er fügt hinzu, dass einige Forschungsverbindungen, die eine hervorragende Unkrautbekämpfung aufweisen, die Kultur schädigen könnten. Inzwischen, ein Herbizid mit einer neuen, pflanzenschonenden SOA könnte nur zu 40 bis 50 % Unkrautbekämpfung führen.
„Alle denken, wir brauchen einen neuen Aktionsort, “ sagt Vail. „Wir werden heute keinen finden. Vielleicht finden wir ja in Zukunft einen. Aber die Entwicklung eines neuen Wirkungsortes für ein Unkraut, das alles, was Sie sprühen, leicht verstoffwechseln kann, ist möglicherweise keine richtige Strategie."
„Eine bessere Alternative könnte es sein, an bestehenden Wirkorten nach neuen Wirkstoffmolekülen zu suchen, " er sagt.
Unterschiedliche Faktoren wie pH-Wert und Säuregehalt von bestehenden Wirkstoffmolekülen können es Unkräutern wie Wasserhanf unmöglich machen, sie abzubauen. Vail fügt hinzu.
Syngenta hat eine solche Verbindung, die im nächsten Jahrzehnt auf den Markt kommen könnte, er sagt. Obwohl es ein HPPD-Hemmer wie Callisto ist, es hat eine andere Bindungsaffinität zu den Unkraut-Zielstellen.
