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Mudanças nas estratégias de acasalamento ajudam 'super ervas daninhas' resistirem a herbicidas

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Glórias da Manhã crescendo no exterior do Jardim Botânico Matthaei, da Universidade de Michigan. Crédito da imagem: Malia SantosGlórias da Manhã crescendo no exterior do Jardim Botânico Matthaei, da Universidade de Michigan. Crédito da imagem: Malia SantosANN ARBOR — "Super ervas daninhas" resistentes a herbicidas mudam suas estratégias de acasalamento ao longo do tempo, uma mudança evolutiva que ajuda a manter os genes valiosos e na competição com outras plantas, segundo um novo estudo da Universidade de Michigan.

A pesquisa analisou as relações entre os sistemas de acasalamento de plantas e a resistência a herbicidas e ervas daninhas comuns do grupo glória-da-manhã. Os pesquisadores descobriram que as populações glória-da-manhã que desenvolveram resistência ao herbicida Roundup Ready dependem de autofertilização mais do que as populações suscetíveis.

O aumento da dependência em autofertilização pode ajudar a perpetuar a resistência ao Roundup, bloqueando o fluxo dos genes de suscetibilidade a herbicidas de outras plantas, os pesquisadores concluíram.

Os resultados destacam as potenciais consequências imprevistas das atividades humanas sobre plantas selvagens tais como ervas daninhas — neste caso, o uso generalizado nas colheitas que são geneticamente modificadas para tolerar herbicidas.

"Precisamos entender como nós estamos alterando as espécies de plantas com o uso de produtos químicos agrícolas. Que tipo de evolução estamos causando devido aos impactos que não prevemos?", disse a geneticista ecológica da U-M, Regina Baucom, autora sênior do estudo que acaba de ser publicado online no Ecology Letters.

"Esta é mais uma prova que as atividades humanas podem ter impactos não intencionais em populações de plantas, neste caso alterações nas características que nós não estávamos antecipando que pudessem evoluir," disse Baucom, professor assistente no Departamento de Ecologia e Biologia Evolutiva.

A equipe de Baucom coletou amostras de 32 populações do grupo glória-da-manhã que estão crescendo ao redor dos campos de milho e soja no sudeste e centro-oeste dos EUA. Os pesquisadores usaram uma combinação de estudos de laboratório e estufa.

Uma flor da glória da manhã etiquetada para mostrar a distância entre a parte reprodutiva masculina, a antera, e a parte reprodutiva fêmea, o estigma. Os grãos de pólen formados na antera são compartilhados com o estigma. Crédito da imagem: Regina BaucomUma flor da glória da manhã etiquetada para mostrar a distância entre a parte reprodutiva masculina, a antera, e a parte reprodutiva fêmea, o estigma. Os grãos de pólen formados na antera são compartilhados com o estigma. Crédito da imagem: Regina BaucomEm campos agrícolas, as glórias-da-manhã têm sido consistentemente expostas ao glifosato, ingrediente ativo do herbicida Roundup, desde que as culturas Roundup Ready foram amplamente adotadas nos Estados Unidos na década de 1990. A equipe do Baucom tinha mostrado anteriormente que esta erva de floração colorida desenvolveu níveis variados de resistência ao glifosato em toda a sua gama norte-americana.

Glória-da-manhã é uma espécie resultado de um misto-acasalamento, que significa que as flores individuais se reproduzem por autopolinização, ou usando pólen de outro indivíduo, um processo chamado de cruzamento.

As glórias-da-manhã são hermafroditas: cada flor tem partes reprodutivas masculinas e femininas. Na autopolinização, grãos de pólen, formados na parte masculina, a antera, são compartilhados com o estigma, a estrutura feminina dentro da flor que recebe o pólen.

No jornal Ecology Letters, Baucom e seus colegas mostram que populações glória-da-manhã mais resistentes a herbicidas se auto-fertilizam mais que as populações suscetíveis a herbicidas.

Os pesquisadores também mostram que nas populações mais resistentes da glória-da-manhã, a distância entre a antera e o estigma é menor, um traço mostrado anteriormente por Chang para aumentar a auto polinização desta espécie.

O aumento da dependência em autopolinização e a menor distância de antera e estigma têm efeito na perpetuação dos genes de resistência, ao bloquear o fluxo dos genes de suscetibilidade a herbicidas de outras plantas.

"Nós somos os primeiros a mostrar que o sistema de acasalamento de uma erva daninha agrícola está correlacionado com o nível de resistência a herbicidas — as populações altamente mais resistentes também mais autopolinizadas," Baucom disse. "Além disso, acreditamos que nós identificamos um mecanismo físico que permite que as plantas segurem os genes de resistência através de maior autopolinização."

Regina Baucom