Возможные механизмы резистентности
1. Генетические (специфичные)
- Целевая (target‑site) резистентность — точечные мутации в гене‑мишени, изменяющие связывание гербицида (напр., ALS, ACCase, EPSPS). Может быть доминантной или рецессивной.
- Амплификация гена — увеличение числа копий гена‑мишени (напр., EPSPS при резистентности к глифосату), приводит к повышенной экспрессии.
- Повышенная экспрессия / промотерные мутации — усиление транскрипции гена‑мишени или ферментов детоксикации.
- Множественные мутации и комбинированная (полигенная) TSR — несколько изменений в одном или разных генах.
2. Нецелевая (non‑target‑site, NTSR) и физиологические
- Усиленный метаболизм гербицида ферментами: P450 монооксигеназы, GST, UGT, карбоксилазы и др.
- Активный вынос/транспорт (ABC‑транспортёры), секвестрация в вакуоли.
- Снижение поглощения/проницаемости листа (утолщение кутикулы, воск).
- Снижение транслокации гербицида (задержка в листьях или быстрое конъюгаирование).
- Изменения фенологии / ростовые изменения — уход от уязвимых стадий.
- Комбинации механик (TSR + NTSR) дают множественную и перекрёстную резистентность.
Что ожидать при многолетнем применении: усиление частоты устойчивых аллелей, накопление полигенных механизмов и расширение спектра перекрёстной резистентности.
Подходы к мониторингу
1. Фенотипические тесты
- Дозозависимые биотесты (dose–response) на уровне посевов/пленочных/контейнерных испытаний для оценки LD50/GR50.
- Тесты с диагностической (discriminating) дозой — быстро выявляют популяции с резистентностью.
- Рекомендуется стандартизовать возраст растений, условия и оценку выживаемости.
2. Молекулярные методы
- PCR‑основанные тесты для известных точечных мутаций (allele‑specific PCR, TaqMan).
- Sanger/NGS секвенирование ампликонов для поиска новых мутаций.
- qPCR / ddPCR для оценки числа копий (gene copy number) при амплификации гена.
3. Биохимические и метаболические тесты
- Ферментные анализы активности мишеневого белка (напр., определение активности EPSPS при добавлении глифосата).
- Тесты с ингибиторами‑синергистами (напр., PBO для P450): восстановление чувствительности при совместном применении указывает на P450‑зависимый метаболизм.
- Метаболомика / LC‑MS и радиолабелирование для идентификации метаболитов гербицида.
4. Популяционная и статистическая оценка
- Частоту резистентных аллелей и вероятность обнаружения при выборке: вероятность найти хотя бы одного устойчивого особь при распространённости $p$ и размере выборки $n$ равна $1-(1-p{)}^n$.
- Для заданной уверенности $C$ и ожидаемой распространённости $p$ необходимый размер выборки: $n=\frac{\ln (1-C)}{\ln (1-p)}$.
- Отслеживание во времени: регулярные (ежегодные) мониторинговые точки, геопривязка образцов, отметка семенного банка.
Практическая схема мониторинга (сжатый план)
- Ежегодно/после сезона: отбор образцов по сетке/sentinel‑площадкам; минимальный размер выборки рассчитывать по вышеформуле (например, для обнаружения $p=0.05$ с $C=0.95$ нужно $n\approx 59$).
- Скрининг диагностической дозой (фенотип) → если превышает порог, делать dose–response.
- Параллельно: молекулярный тест на известные мутации и ddPCR при подозрении на амплификацию.
- При отрицательных молекулярных результатах, но положительном фенотипе — делать биохимические тесты и тест с PBO/другими ингибиторами + метаболический профиль.
- Вести базу данных по частотам/распространению и связывать с практиками управления (ротация механизмов действия, смешение, немеханические методы).
Пороговые рекомендации
- При обнаружении резистентности в популяции (>5–10% фенотипически или нарастающей тенденции частоты аллеля) — немедленное изменение стратегии (ротация МД, использование смешанных препаратов, культурооборот, нетехнические меры).
Кратко: комбинируйте регулярные фенотипические тесты с целевыми молекулярными и биохимическими анализами; используйте статистику выборки ($1-(1-p{)}^n$, $n=\frac{\ln (1-C)}{\ln (1-p)}$) для разработки плана отбора; при положительных находках оперативно меняйте управление, учитывая возможность полигенных и метаболических механизмов.