当巨型藿香草入侵作物田时，它不仅会妨碍作物产量，还会释放出大量其著名的花粉，导致过敏。农民，特别是那些种植非转基因大豆的农民，面对这个问题可供选择的方法有限。不幸的是，一些威斯康星的农民现在发现自己面临的选择更少。
威斯康星大学麦迪逊分校和伊利诺伊大学香槟分校的最近研究发现，威斯康星的某些巨型藿香草种群已经对一种关键类别的芽后除草剂——原卟啉原氧化酶（PPO）抑制剂（也称作14类除草剂）产生了抗性。
“用芽前除草剂控制巨型藿香草是具有挑战性的，部分原因是它的种子较大，可以从更深的土壤中发芽。因此，农民依赖芽后除草剂。对于非转基因大豆农民来说，主要选择是ALS和PPO除草剂，但我们已经看到巨型藿香草对ALS产生了广泛的抗性，”研究的共同作者、伊利诺伊大学作物科学系教授帕特·特兰尔表示。
“随着PPO选择的失去，你几乎没有化学解决方案可用，”他强调道。
这一信息对于威斯康星的许多农民来说可能并不令人惊讶。共同作者、威斯康星大学麦迪逊分校的副教授及延伸杂草科学家罗德里戈·维尔表示，农民们从2018年起就开始注意到PPO除草剂的效果在下降。
“最初，我们认为问题与施药时间有关，农民们错过了最佳施药窗口，”维尔解释道。“然而，我们合作的农民非常有经验，遵循了所有推荐的操作规程。我们观察到小植物在喷洒后再生，这通常表明存在抗性。”
研究团队要求农民收集并分享受影响植物的种子。
“我们在标准施用量及三倍标记剂量下测试了芬美意，一种PPO抑制剂，许多植物存活下来。我们还评估了芬美意和拉克芬（另一种PPO除草剂）的剂量反应。我们发现一个种群对芬美意的抗性显示出几乎是30倍的差异，而对拉克芬则是接近四倍，”首席作者、威斯康星大学麦迪逊分校的博士生费利佩·法莱科表示。
在标准芬美意剂量下存活的植物得以成熟，种子随后被特兰尔收集并分析，他此前已在普通藿香草这一巨型藿香草的近亲中识别了ALS和PPO抗性的分子起源。
“我们对与PPO靶酶相关的基因进行了测序，并识别出了在普通藿香草中发现的相同突变，”特兰尔表示。“几乎没有其他突变，这表明这可能是巨型藿香草抗性的机制。”
特兰尔的团队采取了进一步措施，创建了一种分子诊断工具，供实验室检测PPO抗性，为农民提供快速的见解。
威斯康星的研究人员还检查了对乙酰乳酸合成酶（ALS）抑制剂和草甘膦的抗性，识别出四个对ALS抗的种群和两个对草甘膦抗的种群。虽然在巨型藿香草中曾记录过这种抗性，但他们发现有一个种群显示出双重抗性。
“在威斯康星，这是我们首次在一个巨型藿香草种群中记录到两种抗性，”维尔提到。“这表明，不仅是水麻不断进化出多重抗性。还有其他杂草种类也需要关注。”
对草甘膦的抗性给转基因大豆农民带来了挑战，他们通常在这种情况下使用PPO和ALS除草剂。相反，无法施用草甘膦的非转基因农民同样依赖这些除草剂。作者们建议，由于对ALS和PPO的抗性使化学选择几乎不存在，更多非转基因农民可能会转向转基因大豆。
“农民选择非转基因大豆是由于其带来的经济利益；尽管控制杂草可能更为复杂，但这一选择中依然存在经济刺激，”维尔指出。“然而，如果农民意识到他们正在面临这种抗性，这可能会使他们对可持续或盈利地种植非转基因作物感到沮丧。”
除了对农业实践和盈利能力的潜在影响，这些发现对过敏患者也是重大意义。
“随着农民在杂草控制上挣扎，会有更多的藿香草逃脱并产生花粉，”特兰尔警告道。“如果你住在被玉米和大豆田环绕的半农村地区，空气中的花粉量可能会增加。”
