發(fā)布時間： 2016年12月08日
根據(jù)美國密歇根大學(xué)研究人員的一項新研究，抗除草劑的“超級雜草”隨著時間推移改變了自身交配策略，進(jìn)化的轉(zhuǎn)變幫助它們抓住寶貴的基因，從與其他植物的競爭中勝出。文章近期在線發(fā)表于《生態(tài)學(xué)》雜志上。
這項研究探討了較為普遍的農(nóng)業(yè)雜草——牽?；ㄖ?，植物交配系統(tǒng)和除草劑抗性之間的關(guān)系。研究人員發(fā)現(xiàn)，依靠自花受精，牽牛花種群進(jìn)化出了比其他易感種群更多的對農(nóng)達(dá)除草劑（農(nóng)達(dá)為除草劑品牌名，草甘膦為其活性成分）的抗性。對自花受精依賴的增強(qiáng)，可能通過阻斷來自其他作物對除草劑敏感的基因的流動，從而幫助保持對除草劑的抗性。
結(jié)論還突顯了人類活動潛在的不可預(yù)見的后果：一旦抗草甘膦作物廣泛應(yīng)用，野生植物如野草也會發(fā)生基因改變，可容忍除草劑了。
“我們需要充分了解人類是如何通過農(nóng)業(yè)化學(xué)品來改變植物種類的。鑒于自己完全沒有預(yù)見到的影響，我們造成了哪些改變？”密歇根大學(xué)植物生態(tài)遺傳與進(jìn)化學(xué)家、論文第一作者Regina Baucom副教授說。
“進(jìn)一步的證據(jù)表明，人類活動對植物種群會產(chǎn)生意想不到的影響。如果這樣，我們不一定能預(yù)期它們可演變的性狀。”Baucom說道。
Baucom團(tuán)隊中來自佐治亞大學(xué)的Shu-Mei Chang從美國中西部和東南部的大豆、玉米地及其周邊采集了32個牽?；ǖ臉颖尽Ｑ芯咳藛T使用了實驗室和溫室相結(jié)合的研究辦法。
上世紀(jì)90年代末美國廣泛應(yīng)用農(nóng)達(dá)以來，農(nóng)田中的牽牛花一直暴露于草甘膦中。Baucom團(tuán)隊之前表示這種開花的多彩雜草在北美范圍內(nèi)發(fā)展出不同水平的草甘膦抗性。
牽?；ㄊ且环N混合交配的物種，這意味著每朵花的繁殖既可通過自花受精進(jìn)行，也可以用其他花的花粉，即自交和雜交。
在論文中，Baucom和她的同事展示了與其他對除草劑敏感的種群相比，抗除草劑的牽牛花種群更多采用自花受精。他們還發(fā)現(xiàn)在最具抗性的牽牛花中，花藥和柱頭之間的距離是最小的，這是增加自花受精的一個明顯性狀。
世界范圍內(nèi)，除草劑抗性已經(jīng)在超過200種植物的身上發(fā)展出來。越來越依賴自花受精、逐漸縮短的花藥與柱頭距離，都對保持牽?；退幓?、阻斷其他植物的易感基因產(chǎn)生影響。
“我們第一個發(fā)現(xiàn)了農(nóng)業(yè)雜草的交配系統(tǒng)與抗除草劑水平之間的關(guān)聯(lián)：抗性越高，越多自交。” Baucom表示，“另外，我們相信我們已經(jīng)確定了一個物理機(jī)制，可以讓植物通過更多的自交來保持抗性基因，即縮短花藥與柱頭的距離。”
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