Detoksifikasi metabolik adalah istilah yang mungkin Anda tinggalkan dengan senang hati di kelas kimia perguruan tinggi. Ini alasannya, meskipun, mengapa herbisida selektif menyisihkan tanaman sambil membunuh gulma.
“Alasan kita dapat menggunakan atrazin pada jagung adalah karena jagung mampu memetabolisme – atau dengan cepat memecah – atrazin sebelum menyebabkan kerusakan pada jagung, ” kata Aaron Hager, University of Illinois (U of I) Spesialis ekstensi gulma.
Sayangnya, gulma mulai meniru ini.
Kebanyakan gulma menolak herbisida karena perubahan di situs target gen mereka. Beberapa sekarang juga menolak herbisida melalui mekanisme situs nontarget, termasuk metabolisme.
“Resistensi metabolik adalah kemampuan tanaman gulma untuk memecah atau memetabolisme herbisida yang merusak gulma, ” kata Hager. “Mereka sekarang meniru metabolisme selektivitas yang terjadi pada tanaman. Ini adalah resistensi. Secara teoretis, spesies gulma dapat menolak herbisida yang belum pernah diekspos sebelumnya.”
Dia menambahkan ini bisa mensterilkan situs aksi herbisida baru bahkan sebelum diterapkan pada populasi gulma.
Waterhem antipeluru
Kembali pada tahun 2009, Ilmuwan U of I menganalisis populasi rami yang memenuhi ladang jagung benih terus menerus di Illinois tengah. Ini berkembang bahkan setelah aplikasi herbisida penghambat HPPD seperti Callisto.
Mulanya, peneliti menduga resistensi adalah karena mutasi target-situs. Sebagai gantinya, mereka menemukan enzim tertentu dalam gen waterhemp memicu peningkatan metabolisme menjadi mesotrione (bahan aktif Callisto) dan juga atrazin. Dari dulu, beberapa lokasi Midwestern lainnya telah melaporkan kejadian serupa. Peneliti U of I telah mengkonfirmasi resistensi metabolik atrazin gen tunggal. Beberapa gen kemungkinan menjadi kunci populasi metabolik yang resistan terhadap HPPD, meskipun. Namun, peneliti belum menemukan gen tersebut.
Fakta bahwa banyak gen yang terlibat dalam kasus resistensi metabolik seperti itu membuatnya lebih sulit untuk ditangani, kata Gordon Vail, Pemimpin produk teknis Syngenta. “Perlawanan yang kami temukan di bayam Palmer dan rami menurunkan kimia dengan tiga, empat, atau lima gen lagi."
Ini berbeda dari mutasi situs target yang terjadi dengan herbisida aksi situs ALS (Pursuit, Tongkat kerajaan). “Dengan herbisida ALS, kita hanya berurusan dengan satu gen, "Ucap Vail.
Gen yang terlibat dalam resistensi yang dipicu oleh metabolisme mungkin berjumlah ratusan, kata Dekan Riechers, seorang ahli fisiologi herbisida U of I. Peneliti U of I sekarang mencari cara baru untuk mengatasi mekanisme resistensi inhibitor HPPD dengan memblokir enzim gulma menggunakan inhibitor kimia yang berbeda. Jika para ilmuwan dapat menemukan penghambat jalur metabolisme herbisida waterhemp, dimungkinkan untuk mengatasi hambatan tanpa melukai tanaman, dia berkata.
Resistensi terhadap mutasi situs target lebih mudah diprediksi, karena sering didorong oleh aplikasi berulang dari situs aksi herbisida yang sama. Tidak demikian halnya dengan resistensi metabolik.
“Kemungkinan kecil untuk memprediksi secara akurat bahwa ini akan terjadi dengan herbisida atau kelompok herbisida tertentu, ” kata Hager.
Ada kabar baik bahwa jalur yang mengarah pada resistensi metabolik itu rumit. “Dibutuhkan lebih lama untuk resistensi metabolik untuk berkembang dan menyebar dibandingkan dengan resistensi situs target, ” kata Vail.
Apa yang harus dilakukan
Sementara itu, menerapkan campuran tangki herbisida dengan banyak tempat aksi yang efektif setiap kali aplikasi dibuat dapat mencegah resistensi, kata Hager.
Begitu juga pengolahan tanah. Itu laknat dari sudut pandang erosi, karena pengurangan pengolahan dan pengolahan tanah adalah primadona bola konservasi kesehatan tanah akhir-akhir ini. Sayangnya, ada banyak crasher yang tidak diinginkan. “Palmer amaranth beradaptasi dengan baik untuk mengurangi pengolahan tanah, ” kata Mike Weber, Perwakilan teknis senior Bayer Crop Science.
Jayme Dick-Burkey, yang bertani bersama keluarga istrinya di dekat Dorchester, Nebraska, catatan mereka berencana untuk melanjutkan tanpa-sampai di seluruh pertanian mereka. Namun, review gulma tahan herbisida telah mendorong mereka untuk melengkapi herbisida dengan menanam tanaman penutup diikuti dengan pengolahan tanah di beberapa bidang.
“Kami melihat ladang itu memiliki keunggulan dibandingkan ladang dengan aplikasi herbisida saja, kata Dick-Burkey.
Erosi menjadi perhatian. Tetap, dia berkata, beberapa ladang tanpa olah tanah dengan tanaman penutup yang mati sebelum ditanami tanaman tahun 2016 mengalami erosi yang lebih buruk daripada yang ditanami tanaman penutup tanah ke dalam tanah.
“Tanaman penutup yang dimasukkan ke dalam tanah tampaknya menahan tekanan gulma, " dia berkata. “Penggabungan kembali ke dalam tanah tampak seolah-olah memberi tanah struktur yang lebih rata dan kokoh.”
Temuan ini dan penelitian selanjutnya telah mendorong Dick-Burkey dan keluarganya untuk berinvestasi dalam alat pengolahan tanah yang tepat untuk bidang tersebut. Pengelolaan bank benih adalah alat lain untuk mengelola gulma tahan herbisida.
“Tahun lalu bukan tahun terbaik untuk pengendalian rami (di Iowa), ” kata Mike Owen, seorang spesialis gulma Ekstensi Universitas Negeri Iowa. “Ada banyak tanaman di tengah ladang sebelum panen. Jika kita tidak merawat tanaman yang tersebar itu melalui pemerasan tangan, kita akan berada dalam masalah nyata. Menggabungkan tambalan-tambalan itu saat panen adalah cara yang sangat efektif untuk menyebarkan benih rami ke seluruh ladang.”
Sementara itu, ingatlah ketahanan metabolisme saat berikutnya Anda melihat gulma yang tidak mau mati. “Tidak sesuai aturan, ” kata Hager.
Apa yang Akan Terjadi di Pike?
Dari tahun 1950-an hingga pertengahan 1980-an, perusahaan kimia pertanian terus menemukan herbisida jagung dan kedelai baru dengan situs aksi baru (SOA). Kemudian penemuan berhenti.
Inhibitor HPPD (Callisto, Dampak, dan Laudis) adalah SOA herbisida baru terakhir yang dikomersialkan.
Jadi, apakah SOA herbisida baru turun? Mungkin tidak untuk waktu yang lama, kata Gordon Vail, Pemimpin produk teknis Syngenta.
“Ini sangat sulit dilakukan, ” katanya, ”Kami telah menemukan semua yang mudah.” Dia menambahkan bahwa beberapa senyawa penelitian yang memiliki pengendalian gulma yang sangat baik dapat merusak tanaman. Sementara itu, herbisida dengan SOA baru yang lembut pada tanaman hanya dapat menghasilkan 40% hingga 50% pengendalian gulma.
“Semua orang berpikir kami membutuhkan tempat aksi baru, ” kata Vail. “Kami tidak akan menemukannya hari ini. Mungkin kita akan menemukan satu di masa depan. Tetapi mengembangkan situs aksi baru untuk gulma yang dapat dengan mudah memetabolisme apa pun yang Anda semprotkan mungkin bukan strategi yang tepat."
“Alternatif yang lebih baik mungkin untuk mencari molekul bahan aktif baru di situs aksi yang ada, " dia berkata.
Faktor pembeda seperti pH dan keasaman dari molekul bahan aktif yang ada mungkin membuat gulma seperti rami tidak mungkin untuk menurunkannya, Vail menambahkan.
Syngenta memiliki satu senyawa yang mungkin debut dekade berikutnya, dia berkata. Meskipun ini adalah penghambat HPPD seperti Callisto, ia memiliki afinitas pengikatan yang berbeda ke situs target gulma.
