除草剂抗性的新突变比预期的更罕见

在将超过7000万粒苋菜种子暴露于土壤中的除草剂后，研究人员无法找到一种抗除草剂的突变体。研究人员表示，虽然是初步的，但研究结果表明，苋菜红的突变率非常低，并且低水平的除草剂应用对新的突变的发生贡献很小 - 如果有的话。

这项研究发表在杂志科学杂志上。

伊利诺伊大学农作物科学教授Patrick Tranel说，任何不会杀死植物的主要压力都会导致其种子和花粉发生基因突变。他说，即使是阳光中的紫外线也会对植物造成压力，并增加其后代发生突变的可能性。这种突变增加了遗传多样性，这可能对物种的生存有用。

“对除草剂的抗性来自人群的遗传变异，”特拉内尔说。“如果个体杂草具有允许其在特定除草剂中存活的正确突变，那么该个体将存活并将该特性传递给其后代。”

Tranel说，人们对新突变对除草剂抗性问题的相对贡献知之甚少。他和他的同事希望确定苋属植物的基线突变率，该植物包括水淹，苋菜和其他有问题的农业杂草。他们还想测试未能杀死植物的除草剂应用是否会增加基线率。

研究人员从单一的苋菜(Amaranthus hypochondriacus)种子开始，该种子与几种农业杂草密切相关，但不知道是否含有除草剂抗性基因。利用温室将他们的实验与其他苋属植物物种的潜在污染物隔离开来，该团队培育了这一种植物，收集了它的种子并开始了培育几代相关植物并收获种子的漫长过程。

“良好的植物将产生约10万粒种子，”特拉内尔说。“从这一家工厂，我们最终获得了7000多万粒种子。”

尽管实验室的隔离和科学家的警惕，其他一些苋菜种子也进入了实验。

“这些种子很小，很紧实。你可以在你的皮肤上粘上种子而不知道它，”Tranel说。“其中一名学生在离开温室后发现了眉毛中的杂草种子。”

幸运的是，对于科学家来说，杂草苋属植物的种子是黑色的，而他们的试验植物只生产浅色种子。

为了筛选除草剂抗性的种子，研究人员将它们分散在用一种称为ALS抑制剂的除草剂处理的土壤表面上，然后等待看看是否有任何幼苗存活。很少有试验植物克服了除草剂处理。严格的测试表明，那些存活下来的珍稀植物是已经携带抗性基因的杂草苋菜种子的后代。

实验证实，科学家的方法适用于筛选大量种子。Tranel说，它还确定该团队必须测试超过7000万粒种子以确定A. hypochondriacus的基线突变率- 并确定低水平除草剂处理是否会增加该速率。

他说，了解这一点对于开发能够准确预测植物在田间的表现的模型至关重要。

“除草剂抗性是一个进化过程，进化过程是数学上的，”Tranel说。“如果你更准确地了解植物在不同环境条件下的表现，你可以开发出可以预测阻力发展速度的方程式。”

他说，如果研究表明，突变率远低于预期，并不意味着不会发生除草剂抗性。“这可能是阻力发生的速度比以前想象的要慢一些，”他说。“但它仍会发生。”

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