Друга зелена революція — так можна охарактеризувати хімізацію сільського господарства. Саме застосування ЗЗР та інших технологій дозволяє людству щороку вирощувати більше, таким чином годувати населення планети, що невпинно зростає. Особливе місце у цій революції посідають генномодифіковані рослини, які ще досі перебувають під науковими дослідженнями впливу на людський організм. А поміж тим природа бере своє — бур’яни перемагають гліфосат. Як це відбувається?
До історії. Пошуки шляхів на виживання
NB: Компанією «Монсанто» в 1970-му році була створена речовина N-(фосфонметіл)-гліцин (гліфосат), яка виявилася здатною блокувати в рослині фермент EPSPS. Будь-яка рослина з блокованим ферментом гине. А враховуючи те, що гліфосат ще й менш токсичний, ніж більшість інших гербіцидів, він істотно потіснив всі інші гербіциди.
В середині 1990-х гліфосат почали широко використовуватися для контролю забур’яненості в посівах цих культур без втрат врожаю.
NB: Гліфосатостійкі культури (ГСК) (інша назва raundup ready) були створені шляхом вбудови трансгена Agrobacterium tumefaciens (ген стійкості до гліфосату), який отримав назву CP4 EPSPS. Боротьба за врожай різко спростилася за рахунок зменшення кількості обробок та виключення звичних для класичного землеробства заходів.
Починаючи з 1996 року стійкі до гліфосату ріпак, кукурудза, бавовна і соя були поставлені на комерційну основу в Північній Америці. Нині такі культури найбільше вирощують у Північній Америці, Аргентині, Бразилії і Китаї. Історія створення і розповсюдження стійких для гербіциду культур та їх вплив на регулювання забур’яненості стало темою цілої низки наукових статей.
У США — найбільша площа полів, зайнята стійкими до гліфосату культурами, що забезпечує цій країні чималі конкурентні переваги через зниження витрат на отримання врожаю. При цьому генномодифікована соя становить 91% посівного клину, кукурудза — 85%, бавовник — 88%. Низка інших великих біотехнологічних компаній також творили 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, які природно стійкі до гліфосату
Декілька видів бур’янів мають більшу природну стійкість до гліфосату порівняно з іншими.
NB: Зокрема, йдеться 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 широкого розповсюдження ГСК, коли ці види стали займати екологічні ніші, звільнені іншими видами бур’янів на полях ГСК.
Види бур’янів з набутою стійкістю до гліфосату
Широке розповсюдження гліфосатостійких культур сприяло також еволюції інших бур’янів, відтак почали виникати стійкі до гліфосату форми.
Зокрема, починаючи з 1996 року почали з’являтися і розповсюджуватися гліфосатостійкі 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- і інгібіторів утворення мікротрубочок, райграс — до АЛС- і деяких AКК-гербіцидів.
Щириця звичайна
NB: Географія розповсюдження гліфосатостійких бур’янів: 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 Ріка, Мексика, 2011 — Швеція і Японія, 2012 — Індонезія і Нова Зеландія. На 2016 рік була зафіксована: сумарна кількість 267 випадків стійкості до гліфосату, 34 види гліфосатостійких бур’янів у 27 країнах світу.
Жорсткий відбір під дією антропогенного чинника зробив свою справу, і на полях усього світу з’явилися гліфосатостійкі бур’яни. Більш того, багато бур’янів проявляють множинну стійкість, ігноруючи, мабуть, і інші, аналогічні монсантівській, системи захисту. У фахівців немає єдиної думки, у чому причина такого явища. Одні вважають, що справа в мутаціях, які нечасто, але трапляються. Інші дослідники відзначають, що передача генів все-таки можлива: наприклад, культурний рис обмінюється генами з бур’яном червоним рисом.
NB: Вивченням механізмів стійкості до гліфосату займалися науковці з Австралії на чолі з Тодом Гейнсом. Вони виявили, що у гліфосатостійкого 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 виявляється ніби під замком, і не може завдати шкоди клітині. Причому вакуолі ефективні тільки при теплій погоді, але із пониженням температури ці «потаємні місця» у клітині стають не доступні, і гербіцид спокійно виконує свою справу. Тому вчені рекомендують застосовувати гліфосат в холодну погоду, тоді його ефективність буде вищою.
Злинка канадська
Амброзія. Зафіксовано 18 випадків стійкості до гліфосату амброзії полинолистої, 17 випадків амброзії трироздільної в США та Канаді.
Амброзія полинолиста
Гліфосатостійкі види амброзії
| Назва бур’яну | Латинська назва бур’яну | Країни, в яких траплявся | Кількість зафіксованих випадків | Рік першого зафіксованого випадку |
| Амброзія полинолиста | Ambrosia artemisiifolia | США | 17 | 2004 |
| Канада | 1 | 2012 | ||
| Амброзія трироздільна | Ambrosia trifida | США | 15 | 2004 |
| Канада | 2 | 2008 |
Жорсткий та італійський райграс. В Австралії, де гербіцид Раундап інтенсивно використовувався протягом 15 років, ще до появи ГМК, як зазначено вище у 1996 році вперше виявлена стійкість до гербіциду в однорічного (жорсткого) райграсу (Lolium rigidum). Надалі випадки резистентності рослин до гліфосату були виявлені, ще в шести країнах світу.
Жорсткий райграс
Відомо про стійкий до гліфосату жорсткий райграс з Австралії, який оброблявся гліфосатом протягом 15 років і був майже в 10 раз більш стійким порвняно з сприйнятливими біотипами.
Гліфосатостійкі види райграсу
| Назва бур’яну | Латинська назва бур’яну | Країни, де зафіксовані гліфосатостійкі форми | Кількість зафіксованих випадків | Рік першого зафіксованого випадку |
| Італійський райграс | Lolium perenne ssp. multiflorum | Чилі | 4 | 2001 |
| США | 8 | 2004 | ||
| Іспанія | 1 | 2006 | ||
| Італія | 2 | 2008 | ||
| Аргентина | 2 | 2007 | ||
| Бразилія | 1 | 2010 | ||
| Японія | 1 | 2011 | ||
| Швеція | 1 | 2011 | ||
| Нова Зеландія | 2 | 2012 | ||
| Райграс жорсткий | Lolium rigidum | Австралія | 8 | 1996 |
| США | 1 | 1998 | ||
| Африка | 2 | 2001 | ||
| Франція | 1 | 2005 | ||
| Іспанія | 1 | 2006 | ||
| Ізраїль | 1 | 2007 | ||
| Італія | 1 | 2007 |
В італійського райграсу (Лоліум Multiflorum) вперше стійкість зафіксована в Чилі в 2001 році. В популяції італійського райграсу з фруктового саду в Чилі, що оброблявся тричі на рік гліфосатом, щорічно упродовж 8-10 років, збільшився опір до гербіциду, що у 2-4 рази більше порівняно із сприйнятливими популяціями.
Злинка. Монокультура гліфосатостійкої сої з використанням упродовж трьох років лише гліфосату призвела до погіршення контролю чисельності злинки канадської в штаті Делавер. Тепличні скринінги однієї з таких популяції з Делавера показали 8- до 13-кратну стійкість до гліфосату порівняно із сприйнятливими популяціями, представляючи перший задокументований доказ еволюції стійкості бур’янів до гліфосату в посівах ГСК, а також перший широколистий бур’ян, що розвинув стійкість до гліфосату.
NB: Нині зафіксовано 39 випадків стійкості злинки канадської в 11 країнах, зокрема 29 випадків в США, та поодинокі випадки в Китаї, Бразилії, Іспанії, Чехії, Польщі, Канаді, Італії, Португалії, Греції та Японії.
У злинки ворсистої (мелколепестник) (Coniza bonariensis) зафіксовано стійкість до гліфосату в Південній Африці в 2003 р. Всього встановлено 12 випадків стійкості злинки ворсистої в 9 країнах, 5 випадків стійкості злинки суматранської в 4 країнах.
Гліфосатостійкі види злинки
|
Назва бур’яну |
Латинська назва бур’яну | Країни, в яких траплялися | Кількість зафіксованих випадків | Рік першого зафіксованого випадку |
| Злинка ворсиста | Conyza bonariensis | Африка | 1 | 2003 |
| Іспанія | 1 | 2004 | ||
| Бразилія | 1 | 2005 | ||
| Ізраїль | 1 | 2005 | ||
| Колумбія | 1 | 2006 | ||
| США | 2 | 2007 | ||
| Австралія | 3 | 2011 | ||
| Греція | 1 | 2010 | ||
| Португалія | 1 | 2010 | ||
| Злинка канадська | Conyza canadensis | США | 29 | 2000 |
| Китай | 1 | 2006 | ||
| Бразилія | 1 | 2005 | ||
| Іспанія | 1 | 2006 | ||
| Чехія | 1 | 2007 | ||
| Польща | 1 | 2010 | ||
| Канада | 1 | 2010 | ||
| Італія | 1 | 2011 | ||
| Португалія | 1 | 2011 | ||
| Греція | 1 | 2012 | ||
| Японія | 1 | 2014 | ||
| Злинка суматранська | Conyza sumatrensis | Іспанія | 1 | 2009 |
| Бразилія | 2 | 2010 | ||
| Франція | 1 | 2010 | ||
| Греція | 1 | 2012 |
Гусяча трава (елесін індійська). Вперше стійкість до гліфосату у гусячої трави (Eleusine Іndica) зафіксована в Малайзії в 1997-му. Це однорічна трава, що розповсюджена в Південній Азії, Східній та Південній Африці і Північній Америці. Вона вважається одним з 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.
Гусяча трава
Біотипи гусячої трави з фруктового саду в Малайзії мали 8-10-кратну стійкість до гліфосату.
NB: Гліфосатостійкі форми з EPSPS, отримані з гусячої трави запатентовані для потенційного використання при створенні гліфосатостійких культур. Зафіксовано 12 випадків стійкості цього бур’яну в 10 країнах.
Гліфосатостійкі види гусячої трави
| Назва бур’яну | Латинська назва бур’яну | Країни, в яких траплялися | Кількість зафіксованих випадків | Рік першого зафіксованого випадку |
| Гусяча трава
(елесін індійська) |
Eleusine indica |
Малайзія | 2 | 1997 |
| Колумбія | 1 | 2006 | ||
| Болівія | 1 | 2007 | ||
| Китай | 1 | 2010 | ||
| Коста-Ріка | 1 | 2010 | ||
| США | 2 | 2010 | ||
| Аргентина | 1 | 2012 | ||
| Індонезія | 1 | 2012 | ||
| Японія | 1 | 2013 | ||
| Бразилія | 1 | 2016 |
Амарант. Додає клопоту фермерським господарствам США амарант бугорчатий (Amaranthus tuberculatus), де виявлені популяції амаранту, на які не діяли звичайні дози гліфосату, зокрема всього виявлено 24 випадки.
Амарант бугорчатий
Зафіксовано 39 випадків стійкості до амаранту Пальмера: 36 — в США, 2 — в Бразилії та 1 — в Аргентині.
У 2010 році стійкий до гліфосату амарант Пальмера ріс практично на кожному акрі бавовникових полів і на половині соєвих. У 2012 році багатьом фермерам довелося повертатися до ручної прополки.
Гліфосатостійкі види амаранту
| Назва бур’яну | Латинська назва | Країни в яких зустрічався | Кількість зафіксованих випадків | Рік першого зафіксованого випадку |
| Амарант Пальмера | Amaranthus palmeri | США | 36 | 2005 |
| Аргентина | 1 | 2015 | ||
| Бразилія | 2 | 2015 | ||
| Амарант колючий | Amaranthus spinosus | США | 1 | 2012 |
| Амарант бугорчатий | Amaranthus tuberculatus (=A. rudis) | США | 23 | 2005 |
| Канада | 1 | 2014 |
Виявлена популяція стійкого подорожника оленерогого в саду в Південній Африці, яка можна було знищити дозою гліфосату, яка в два рази, вище рекомендованої дози контролю за цим бур’яном. У подорожника ланцетолистого (Plantago lanceolata) стійкість виявлена в Південній Африці в 2003 році.
На рисових полях ситуація загострюється через куряче просо (Echinochloa crusgalli). Стійкість до гліфосату кохії (Kochia sp.) була підтвержена в Альберті й Саскачевані в 2012 році.
Куряче просо
Поширення стійких до гербіцидів бур’янів в Україні
У країнах, де застосування хімічного методу захисту посівів від бур’янів більш інтенсивне та впроваджене значно раніше, ніж в Україні, аграрне виробництво зіткнулося з проблемою погіршення ефективності гербіцидів раніше.
NB: Зафіксовано 159 видів бур’янів в США, 84 в Австралії, 65 в Канаді, 48 у Франції, 44 у Бразилії 41 в Китаї, стійких як мінімум до одного з найпоширеніших механізмів дії гербіцидів.
Розповсюдження стійких до гербіцидів бур’янів у всьому світі
За повідомленням науковців, в Україні виявлені процеси формування резистентних до гербіцидів популяцій лободи білої, курячого проса та інших Деякі види, а саме: 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.
У господарствах, які застосовують короткоротаційні сівозміни, інтенсивний тип ведення сільськогосподарського виробництва, висівають ГСК, небезпека утворення гліфосатостійких бур’янів збільшується. У складі сегетальної флори України є види бур’янів, що здатні до утворення резистентних біотипів.
Бур’яни, які здатні утворити стійкі види в умовах України
| Вид | Інгібітори ацетолактат синтази | Інгібітори ацетил- КоА- карбоксилази | Інгібітори фотосистем ІІ | Інгібітори біосинтезу амінокислот | Синтетичні ауксини |
| Щириця звичайна | + | + | |||
| Щириця жминдовидна | + | + | |||
| Амброзія полинолиста | + | + | + | ||
| Вівсюг звичайний | + | + | |||
| Мишій зелений | + | + | + | ||
| Просо куряче | + | + | + | + | |
| Осот рожевий | + | + | |||
| Мак самосійка | + | + | |||
| Злинка канадська | + | + | |||
| Редька дика | + | + | |||
| Зірочник середній | + | + | |||
| Гірчиця польова | + | + | + | ||
| Талабан польовий | + | ||||
| Лобода біла | + | ||||
| Гумай/сорго алепське | + | + |
Підсумки. В зв’язку з широким запровадженням ГСК в світі різко зросло застосування гліфосату з супутнім зменшенням використання інших гербіцидів. Більше того, з’явилися гербіциди-генеріки за зниженими цінами, що дає змогу фермерам знизити вартість знищення бур’янів та збільшення прибутку при вирощуванні більшості ГСК.
NB: В Україні існують види бур’янів з природною стійкістю до гліфосату: березка польова, лобода звичайна та потенційно резистентні бур’яни: щириця звичайна, амброзія полинолиста, осот рожевий, редька дика, сорго алепське тощо.
Можливі стратегії боротьби з гліфосатостійкими бур’янами:
- 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, введення покривних культур;
- механічні заходи — обробіток ґрунту перед посадкою, культивація, застосування механічних засобів знищення насіння;
- хімічні заходи — зміна норм внесення гербіцидів, застосування бакових сумішей гербіцидів, зміна послідовності, термінів застосування, застосування гербіцидів з різними механізмами дії. При використанні гербіцидів з різними діючими речовинами, необхідно переконатися, що діючі речовини кожного гербіциду контролюють проблемні види бур’янів.
Юрій Носенко,
канд. с.-г. наук
