קייצתעמידות צולבת של ואטרזינים ALSקנדית למעכבי

ברוך רובין ' ופרופציפי לזר

מתפשטת בכל חלקי הארץ ועל ידי כך דוחקת את הצמחייה הקייצת. בפעולהלנקוטהמקומית והטבעית ומחייבת אותנו

של חומצות אמינו מסועפות ביוסינתיזהמעכבי

ALS(Acetolectate(האנזים synthase התגלה כאתר הפעולה של . 1985אוריאה בשנת -וסולפוניל אימידאזולאינון

של הביוסינתזהאנזימים אלה מסנתזים את השלב ההכרחי הראשון במסלול ואיזולאוצין לאוצין, חומצות האמינו המסועפות ואלין

המשמשים ALS האינזיםישנם חמש קבוצות כימיות שונות בתוך קבוצת מעכבי :בעבודה זו התמקדתי בשלוש מתוכן, להדברת עשבים

-SUאוריאה -סולפוניל • Sulfometuron methyl (oust) -IMI אימידאזולאינונים• Imazapyr (Arsenal) -PTB פירימידינולטיאובנזואטים• Pyrithiobac (Staple)

ALS:עמידות למעכבי

תופעת העמידות לקבוצת חומרים אלו היא האינטנסיבית ביותר מבין כל

, עמידות לחומרים אלו נצפתה במהירות רבה, ההרבצידיםשאר קבוצות

. כחמש שנים בלבד לאחר הופעתם בשוק

מיני צמחים שונים ברחבי העולם העמידים למעכבי 126-כיום ידועים כ

ALS ) יותר מאשר לכל קבוצת קוטלי עשבים אחרת (

ברוב המקרים עמידות זו נובעת כתוצאה מהמנגנון המחולל שינוי באתר

). ST(המטרה

קנדית ומסולסלת למעכבי קייצתהדיווח הראשון על עמידות של ALS

. בישראל1993-נעשה ב

:שלבי זיהוי מנגנון העמידות

איסוף זרעים וגידול

עלים5-6צמחים בשלב (ריסוס (

יום מריסוס20-לאחר כ( שקילה (

הפקתDNA )בזמן השקילה נלקחו דגימות מכל הצמחים (

ראקציית PCR )הגברת רצף ה- DNA(

קורנרהדגימות נשלחו למעבדה של מירה (ריצוף (

בתוכנת (השוואת רצפים(Bioedit

ALSהגן א בגן הגורמות "כיום ידועות בספרות מספר התמרות נקודתיות ברצף ח

.שונותלעמידות ברמות על בסיס רצף פריימרים תוכננו שלושה זוגות ALSעל מנת לרצף את הגן

GenBank)( קנדיתבקייצת ALSהגן של החלבון HM067014 . וחמניה בארבידופסיס ALSאחרי הריצוף נעשתה השוואה לרצף של הגן

)Helianthus .(

Region A: Ala 122, Ala 205, Pro 197

Mid: Asp 376, Arg 377

Region B: Trp 574, ser 653, Gly 654

: תוצאות

-ריצוף הגן

באוכלוסיית ציפורי נמצאה מוטציה בעמדה אמינית ' בח ובעקבות כך חל שינוי , 205

דבר המקנה , בולין והיא הוחלפה אלניןIMI -עמידות בעיקר לקבוצת החומרים

נמצאה מוטציה בעמדה אפק. באוכלוסיית צאמינית ' בח ובעקבות כך חל שינוי , 197

דבר המקנה , בסרין והיא הוחלפהפרוליןSU -עמידות בעיקר לקבוצת החומרים

קנדית מצומת דרור קייצתאוכלוסיית

קוטל העשבים אוכלוסיה ED50 (±SE)

) להקטר. פ. ח' ג(

דרור. צ

17a

SULFOMETURON75

קנדית מנווה ימין קייצת

Sulfometuron methyl (g ha-1)

1 10 100

Shoo

t fre

sh w

eigh

t (%

of c

ontr

ol)

0

20

40

60

80

100

120

140

160

21a - R15a - S

Imazapyr (g ha-1)

100 1000 10000

Shoo

t fr

esh

wei

ght (

% o

f con

trol

)

0

20

40

60

80

100

120

140

21a - R15a - S

P yr ith io ba c (gr h a -1 )

1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0

Shoo

t fr

esh

wei

ght (

% o

f con

trol

)

0

2 0

4 0

6 0

8 0

1 0 0

1 2 0

21a - R15a - S

15a

SULFOMETURON0.45

IMAZAPYR248

PYRITHIOBAC

SODIUM78.67

קוטל העשביםאוכלוסיה ED50 (±SE)

) להקטר. פ.ח' ג(

הומוזיגוטים מהפרטים שנבדקו הם 100% -בשתי האוכלוסיות כ •השינוי חל , 574נושאי המוטציה לעמידות המוטציה חלה בעמדה

שינוי זה מקנה . בלאוציןטריפטופאן והיא הוחלפה אמינית ' בח.עמידות לכל שלוש קבוצות החומרים שנבדקו

570 580|....|....|....|....|.NQHLGMVMQWEDRFYKANRAHT.......V.....................V..............X......V.L...................V.L............~~~~~~~~....~~~~~~~~~~

ArabidopsisHelianthusConyza17a-als21a-alsDomain B(1720)

5a- אבליים קנדית מצומת קייצתImazapyr ארסנל -

0 125 2501000

40000 125 500250 1000

4000

6000

0 3.75 11.25

52.5

7537.5018.75

Sulfometuron methyl - אאוסט

5a- אבליים קנדית מצומת קייצת

אמינית ' בח ובעקבות כך חל שינוי 574באוכלוסיה זו נמצאה מוטציה בעמדה . בלאוציןטריפטופאן והיא הוחלפה

. מהפרטים בלבד30% -המוטציה נמצאה באוכלוסיה ב

0 3.75 11.25 18.75 37.50 75

: סיכום

קנדית גורמות לכך הקייצתההתמרות שנמצאו בצמחי •שקוטל העשבים אינו נקשר לאתר המטרה באותה

הרגיש ועל כן העיכוב על ידי קוטל בביוטיפיעילות כמו . העשבים נחלש

אוכלוסיות המראות עמידות למעכבי 5עד כה נמצאו •ALS

התמרות שונות אשר משרות עמידויות שונות 3נמצאו •

• Pro 197 Ser SU• Ala 205 Val IMI • Trp 574 Leu All

PSIIמעכבי

אלו הקבוצות הראשונות של קוטלי עשבים שיוצרו החל •. 50 -מתחילת שנות ה

מכלל קוטלי 50% - היוו קבוצות אלו עד כ 70-עד שנות ה •. העשבים

D1 זוהתה לראשונה מוטציה בחלבון 1983בשנת •. טריאזינים לקוטלי עשבי כלורופלסטיתשהגורמת לעמידות

מיני צמחים בעלי עמידות לקוטלי 69כיום ידועים לפחות •.PSIIעשבים מעכבי

אטרנקס -עמידות צולבת Pl

ant g

row

th (%

of c

ontr

ol)

Atrazine (gr/do)

) PSII) psbA במערכת D1על מנת לבודד את הגן המקודד לחלבון • ממשפחת החמניה לגן זה על בסיס הרצף של צמח פריימריםתוכננו

.המורכבים הרגיש ובין psbA הכלורופלסטיבהשוואת רצף הבסיסים של הגן •

האוכלוסיות העמידות נמצאה מוטציה היוצרת החלפה של חומצת האמינו . לגליצין 264 בעמדה סרין

:סיכום הקייצתהתפתחה באוכלוסיית , עמידות הנובעת משינוי באתר המטרה•

הקנדית כפי הנראה בעקבות לחץ סלקציה חזק ומתמשך שנגרם עקב . עשבים בעלי אותו מנגנון פעולה קוטלייישום חוזר ונשנה של

ניתן לשער כי תפוצת העמידות גדלה בעקבות יכולת הפצת הזרעים של •. הצמח

נתונים אלו המציגים את רמת העמידות הגבוהה וכן את טווח החומרים •. מחייבים אותנו לפתח ממשק הדברה חכםעמידהרחב שאליהם הצמח

תודות

ברוך רובין ' פרופמשה סיבוני ' דר

מאור מצרפי זיו קליינמן

זק 'זאושרת וכל שאר חברי המעבדה