علف‌های هرز قوی‌تر شدند! راز مقاومت خطرناک در شالیزارهای برنج

بررسی مقاومت علف‌های مزاحم برنج به سموم

علف‌های هرز برنج، که از نزدیک‌ترین فامیل‌های برنج کاشته شده محسوب می‌شن، تو شالیزارهای برنجِ کل دنیا یهویی سبز می‌شن و محصول رو حسابی کم می‌کنن. برای مبارزه با این دردسر کشاورزی، کشاورزای برنج تو جنوب شرقی آمریکا رفتن سراغ کاشتِ ارقام برنجی که یه جوری دستکاری شده بود، و با این کار می‌تونستن سمومی رو استفاده کنن که فقط علفای هرز رو نشونه بگیره، بدون اینکه به خود محصول برنج آسیب برسه. اما همین که چند سال از معرفی این برنجای مقاوم به سموم (اوایل دهه 2000) گذشت، کشاورزای آرکانزاس خبر دادند که علفای هرز تو زمیناشون هم داشتن به علفای هرز مقاوم به سموم تبدیل می‌شدن.

تحلیل‌های آزمایشگاهی این گزارشا رو تأیید کرد: دانشمندا دیدن که علفای هرز دارن با برنج کاشته شده جفت می‌شن و نسلای بعدی علفای هرز، که حاصل این آمیزش بودن، یه جورایی مقاومت ژنتیکی به سموم نشون می‌دادن. حالا یه تحقیق جدید از دانشگاه واشنگتن در سنت لوئیس نشون می‌ده که بیشتر از نصف علفای هرز برنج که نمونه‌برداری شدن، تو منطقه کاشت برنج جنوب شرقی آمریکا، به سموم مقاوم شدن.

دانشمندان دانشگاه واشنگتن فهمیدن که 57% از 201 نمونه علف هرز برنج که تو سال 2022 از زمینای نه تا شهرستانِ میسوری، آرکانزاس و لوئیزیانا جمع‌آوری شده بود، به خانواده‌ی سموم ایمیدازولینون (IMI) مقاوم بودن. علاوه بر این، 3.5% از نمونه‌ها به یه دسته‌ی جدیدتر از سموم که از سال 2018 فقط تو زمینای برنج جنوب شرقی آمریکا استفاده می‌شه، مقاوم شده بودن.

مارشال وجر، پژوهشگر فوق دکتری تو رشته‌ی زیست‌شناسی در دانشکده‌ی هنر و علوم، سال‌هاست که روندای مقاومت علفای هرز برنج به سموما رو مستند می‌کنه. وجر تو تحقیقات قبلیش فهمیده بود که 98% از علفای هرز برنجی که تو زمینای آرکانزاس تو سال 2018 نمونه‌برداری کرده، نشانه‌های ژنتیکی برای یه سطح مقاومت به سموم داشتن. وجر برای این مطالعه‌ی جدید که تو نشریه‌ی مکانیسم‌های مولکولی چاپ شده، دامنه‌ی تحقیقشو گسترش داد تا علفای هرز برنج رو از ایالتای همسایه هم پوشش بده، و همچنین تنوع ژنتیکی رو تو جمعیتای مختلفِ علفای هرز برنج تو منطقه‌ی مورد مطالعه‌ش بررسی کرد.

وجر تو این مورد گفت: “کلیرفیلد (یه بذر تجاری ثبت شده‌ی برنج) واسه کشاورزای برنجی که مجبور بودن با علفای هرز سر و کله بزنن، یه معجزه بود. صنعت رو زیر و رو کرد.” اون به برنج مقاوم به سموم اشاره کرد که کشاورزا از اوایل دهه‌ی 2000 شروع به کاشتنش کردن. “وقتی مقاومت به IMI تو علفای هرز زیاد شد، کشاورزا مشتاق بودن که رقم بعدیِ مقاوم به سموم رو پیدا کنن.”

مقاومت برنجِ پرویزیا و مکس-ایس در برابر سموم

برنجای پرویزیا و مکس-ایس (که اونا هم بذرای تجاری برنج هستن) به QPE مقاومن، و این سم تو یه خانواده‌ی کاملاً متفاوت از سموما قرار داره. این یعنی مقاومت متقابل خیلی کم‌ه. به همین دلیل، این نوع برنج یه ابزار جدید واسه کشاورزا به حساب می‌آد. ویدجر گفت: “این قضیه مثل آنتی‌بیوتیک‌ها تو پزشکیه. وقتی مقاومت زیاد می‌شه، ما می‌ریم سراغ یه آنتی‌بیوتیک دیگه. این بیشتر نشون می‌ده که عمر کلیرفیلد تموم شده تا اینکه بگیم شکست خورده.”

دردسرهای برنج علفی

برنج علفی یکی از معضلات تولید برنج تو کل دنیاست. علفای هرز کشاورزی که با محصولات هم‌خون هستن، واسه کشاورزا یه چالش محسوب می‌شن، چون شباهتاشون به محصولا، پیدا کردن و از بین بردنشون رو سخت می‌کنه. این علفای هرز با محصولات سر آب، مواد مغذی و جا رقابت می‌کنن و معمولاً باعث می‌شن که محصول کم بشه.

تا اوایل دهه‌ی 2000، برنج علفی به ندرت با انواع برنجی که تو آمریکا معمولاً کاشته می‌شدن، تلاقی می‌کرد. ویدجر گفت: “پذیرش گسترده‌ی برنجای مقاوم به سموم، همزمان شد با افزایش اتکای ما به ارقام برنج هیبریدی.” برنج هیبریدی نسبت به ارقام سنتی برنج، محصول بیشتری می‌ده، اما همچنین بیشتر به ریزش دونه تو مزرعه حساسه. این دونا می‌تونن تو زمستون زنده بمونن و تو سالای بعد دوباره به عنوان “برنج داوطلب” ظاهر بشن. دانه‌هائی که به عنوان داوطلب در میانن، تو یه بازه‌ی زمانی طولانی‌تر گل می‌دن و فرصتای جدیدی برای تلاقی با آفتِ برنج علفی به وجود میارن. این یکی از راه‌هاییه که ژنا می‌تونن از محصول به آفت منتقل بشن.

مشکلات مدیریت برنج علفی

ویدجر گفت: “ما متوجه شدیم که، حداقل تو این موقعیت، هر مزرعه ترکیب خاص خودش رو از برنج علفی، از نظرِ نوع و مقاومتش به سموم، داره که این مسئلۀ مدیریتُ سخت‌تر می‌کنه.” آلودگی به برنج علفی خیلی مهمه، چون تأثیر اقتصادیِ بزرگی داره. برنج علفی سالانه حدود 45 میلیون دلار خسارت اقتصادی تو آمریکا ایجاد می‌کنه و صدها میلیون دلار خسارت اضافه هم تو سطح جهانی بار می‌آره.

کنث اولسن، استاد زیست‌شناسی تو دانشگاه جورج ویلیام و آیرین کچیک فریبرگ و نویسنده‌ی اصلی این مطالعه گفتن: “این یافته‌ها نشون‌دهنده‌ی سازگاری فوق‌العاده‌ی برنج علفی و بقیه‌ی علفای هرز کشاورزی‌هستن، و قدرت‌شون تو رشد و شکوفایی با وجود تلاشی که ما واسه کنترلشون می‌کنیم.” تو این مورد، اونا بهترین دفاعی که ما در برابرشون داشتیم – یعنی مقاومت به سموم – رو از ارقام برنج با عملکرد بالا گرفتند.

پشتیبانی مالی

این مطالعه بخشی از طریق برنامه‌ی تحقیقاتی ژنوم گیاهی بنیاد ملی علوم (NSF) با شماره‌ی IOS-1947609 تأمین مالی شده.