Anglicky: Hybridization in agricultural weeds: A review from ecological, evolutionary, and management perspectives

Zdroj: Westbrook, AS, Ditommaso, A. 2023. Hybridization in agricultural weeds: A review from ecological, evolutionary, and management perspectives. American Journal of Botany 110, 12.

Klíčová slova: "plevele; hybriditace; regulace."

Dostupný z: https://bsapubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/ajb2.16258


Plevelné rostliny na zemědělské půdě často hybridizují mezi sebou nebo s příbuznými druhy rostlin. Některé hybridní plevele vykazují heterózu (hybridní vitalitu), která může být stabilizována mechanismy, jako je duplikace genomu nebo vegetativní reprodukce. I když heteróza není stabilizovaná, hybridizační události diverzifikují genofondy plevelů a často umožňují adaptivní introgresi. V důsledku toho může hybridizace podporovat evoluci plevele a zhoršit konkurenci plevelů a plodin. Ne vždy však hybridizace zvyšuje rizika. I když jsou hybridní plevele životaschopné a úrodné, někdy se na polích neprosadí. Tento přehled poskytuje přehled o hybridizaci plevelů a jejích důsledcích pro management. Práce popisuje vnitřní a vnější faktory, které ovlivňují fitness hybridů v agroekosystémech. Také zkoumá rychle rostoucí literární zdroje o hybridizaci plodin a plevelů a souvislosti mezi hybridizací a invazivitou. Tato témata jsou stále aktuálnější v této éře genetických nástrojů pro zlepšování plodin, intenzivních a zjednodušených pěstebních systémů a globalizovaného obchodu. Přehled končí navrženými prioritami výzkumu, včetně hybridizace v souvislosti se změnou klimatu, interakcí rostlina-hmyz a přepracovanými programy regulace plevelů. Z hlediska regulace plevelů je hybridizace jedním z mnoha důvodů, proč výzkumníci a zemědělci musí diverzifikovat své metody regulace plevelů v aktuálních podmínkách.. Změny kultivarů plodin pěstovaných v regionu nabízejí nové příležitosti pro introgresi mezi plodinami a plevely. Například přechod od pěstování rýže indica na pěstování rýže japonica v provincii Jiangsu v Číně umožnil introgresi genů japonica do plevelné rýže (Cai et al., 2023). Genetická diverzita plevelné rýže byla maximalizována při střední frekvenci alel japonica (Cai et al., 2023). Studie plevelné rýže v Japonsku našla důkazy pro dedomestikaci z plodin mírného a tropického pásma japonica (Imaizumi et al., 2021). Plevelná rýže získala z kultivované rýže jak „plodinové“ vlastnosti (např. nízký vzrůst), tak „divoké“ vlastnosti (např. dormance semen) (Imaizumi et al., 2021). Globální šlechtění kultivarů jílku vytrvalého (Lolium perenne L.) a jílku italského (L. multiflorum Lam.) zlepšilo produkci biomasy, toleranci abiotického a biotického stresu a perzistenci (Matzrafi et al., 2021). Introgrese těchto zlepšených vlastností plodin do plevelných populací Lolium může zhoršit konkurenci plevelů a plodin (Matzrafi et al., 2021). Jak záměrný transport semen Lolium na dlouhé vzdálenosti, tak kontaminace semen přispívají k diverzifikaci místních genofondů zaplevelených Lolium (Matzrafi et al., 2021). Genetická rozmanitost a další faktory podporují adaptabilitu mezi plevely Lolium, což vede k potřebě nových strategií managementu regulace plevelů (Matzrafi et al., 2021). Herbicidy v současnosti dominují programům ochrany proti plevelům ve vyspělých zemích (Korres et al., 2019; Chauhan, 2020). K řešení globálního šíření plevelů odolných vůči herbicidům, dosažení odolnosti vůči klimatu a podpoře potravinové bezpečnosti, aniž by došlo k ohrožení zdraví lidí nebo životního prostředí, jsou však zapotřebí mnohostranné přístupy (Chauhan, 2020; MacLaren et al., 2020). Většina programů a systémů regulace plevelů by měla zahrnovat větší rozmanitost strategií (Korres et al., 2019; MacLaren et al., 2020). Potřeba diverzifikace je naléhavá zejména pro zemědělce, kteří jsou odkázáni na neselektivní aplikace herbicidů v plodinách odolných vůči herbicidům. V mnoha případech může jedna introgrese mezi plodinou a plevelem umožnit plevelům vyhnout se tomuto typu managementu. Naproti tomu diverzifikované programy regulace plevelů včetně nechemických metodik nelze tak snadno prosadit. Budoucí programy regulace plevelů by měly být založeny především na znalostech biologie a ekologie konkrétních druhů plevelů (Korres et al., 2019; Chauhan, 2020; MacLaren et al., 2020). Probíhající hybridizace plodina-plevel a plevel-plevel může komplikovat vývoj takových programů produkcí nových fenotypů. Protože některé z těchto nových fenotypů také vykazují zvýšenou kondici, udržitelné a efektivní hospodaření s plevelem závisí na pokračující studii hybridních plevelů.

Zpracoval/a: doc. Ing. Jan Mikulka, CSc., Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i., mikulka@vurv.cz