ヒユモドキのような厄介な植物、 ヒメムカシモドキ、 そしてチートグラスは世界中の作物や放牧地に浸透しました。www.modernagriculturefarm.com急成長し、多作な存在感で、 雑草はしばしば作物を背が高くてとげとげに成長させます、 収穫量の低下につながります。ヒメムカシモドキ、 例えば、 大豆の収量を83％減少させることが示されています。

除草剤は問題と戦うのを助けることができます、 しかし、化学物質に対する耐性の高まりにより、雑草管理はますます困難になっています。

Ian Heapは、weedscience.orgを運営する雑草科学者です。 世界中の除草剤耐性を追跡するウェブサイト。 400人以上の科学者が、雑草が除草剤の影響を受けなくなったヒープデータを提供しています。

「農民は選択肢を使い果たしています、 」とヒープは言います。

そのため、一部の科学者はより小さく考え始めています。微視的、 平。

過去10年以内に、 数十人の科学者が、なぜいくつかの雑草が除草剤耐性を発達させたのか、またはより侵襲的になったのかを理解するためにゲノミクスに目を向けました。

過去10年以内に、 数十人の科学者が、なぜいくつかの雑草が除草剤耐性を発達させたのか、またはより侵襲的になったのかを理解するためにゲノミクスに目を向けました。脚光を浴びているゲノミクスの時間は、主にヒトゲノムプロジェクトに関するメディアの話題によるものです。 人間のDNAの秘密を解き明かすことに捧げられた大規模な国際的な努力。しかし、植物にはゲノムがあり、 それも。

簡単に言えば、 ゲノムは、生物の血統の青写真であり、親から子孫に受け継がれる形質です。通常、DNAにエンコードされています。さまざまなDNAシーケンス技術を使用して、 いくつかは、さまざまな作物雑草ゲノムを部分的または完全にマッピングしています。そして、費用のかかる努力は、農民が現場で直面する問題に即座に答えることはできませんが、 それは、より効果的な除草剤を将来的に作るためのデータを提供することができます。

ヒユモドキは、中西部の農民にかなりの問題を引き起こす雑草の1つです。イリノイ州とミズーリ州の湿地帯に自生し、 背の高い、 花が目立たない直立した雑草が、この地域の大豆とトウモロコシ畑に新しい家を見つけました。 20年前、 イリノイ州のほとんどの人は、「ヒユモドキのことを聞いたことがありませんでした。 」とパトリック・トラネルは言います。 イリノイ大学アーバナシャンペーン校の作物雑草科学者。 "今、 最悪の雑草です。」

ウォーターヘンプは何百万もの種子を生産し、成長期に複数回発芽します。これはそれに顕著な遺伝的多様性を与えました。それは周囲に適応するための迅速で狡猾な能力を持っています、 モンサントの除草剤ラウンドアップでは、有効成分であるグリホサートに対する耐性も発達しています。 「フィールドに一度スプレーして、ヒユモドキの問題を解決することはできません。次回雨が降るとさらに雨が降りますが、 」とトラネルは言います。

weedscience.orgのスクリーンショット。

2009年に、 トラネルの研究室は、除草剤耐性に関与している可能性のある遺伝子を探すために、ヒユモドキのゲノムをランダムに配列決定しました。つまり、ゲノムの一部のみを配列決定しました。 全部ではなく。ゲノム全体のマッピングはコストがかかりすぎました（そしてコストがかかりすぎました）。 しかし、ショットガンのアプローチは、グリホサートや他の除草剤の効果を無効にする特定の突然変異をテストするために、ウォーターヘンプの遺伝子構成に十分な洞察を与えました。トラネルはヒユモドキの全ゲノムをマッピングしたいと考えていますが、 利用可能な資金と手頃な価格のDNAシーケンシング技術の欠如は、実行を困難にします。

グリホサート耐性はヒユモドキに限ったことではありません。世界中のほぼ30の雑草種がラウンドアップに反応しなくなりました。ほんの一握りの雑草だけが農民に深刻な被害をもたらしますが、 どの遺伝子がこの進化的適応の原因であるかを理解することは、将来の雑草管理にとって重要です。

ニール・スチュワートはこれを早い段階で認識しました、 そして2002年にグリホサート耐性のヒメムカシモドキがテネシーにやってきたとき、 彼の興味はそそられた。 2005年、 テネシー大学の植物科学者の研究室は、ヒメムカシモドキのゲノムのコーディングを開始しました。長年にわたって、 スチュワートの資金の多くは、米国農務省（USDA）およびテネシー大豆振興委員会とともにモンサントから提供されています。

ヒメムカシモドキは、全ゲノム配列が決定された最初の作物雑草になります。 スチュワートは今年後半に彼の結果を発表することを望んでいます。

農民は、米国および世界中の数百万エーカーの耕作地でラウンドアップを使用しています。 その到達範囲は、他の頻繁に使用される除草剤をはるかに上回っています。スチュワートの研究室が作業を推進していますが、 どこの科学者も モンサントのものを含めて、 一般に公開されると、遺伝情報にアクセスできるようになります。

「抵抗メカニズムを研究することで、農民の利益のためにこの種の弱点を理解したいと思っています。 」とダグ・サモンズは言います。 過去10年間スチュワートと提携しているモンサントの化学者。ヒメムカシモドキのゲノム情報は、新しい除草剤の発見だけでなく、雑草を管理するための最良の方法を決定するのに役立つ可能性があります。

雑草のゲノムをマッピングすることは、科学者が除草剤耐性についてもっと学ぶのに役立ちますが、 すべての雑草がシーケンスの良い候補であるわけではありません。いくつか、 チートグラスのように、 ゲノムに大量の遺伝子があり、 現在のテクノロジーを考えると、マッピングするにはコストがかかりすぎるだけです。

'トウモロコシ、 人間、 とチートグラスはすべてほぼ同じサイズのゲノムを持っています、 」とクレイグ・コールマンは言います。 ブリガムヤング大学の雑草科学者。 「それで、それは非常に複雑です。」

"トウモロコシ、 人間、 とチートグラスはすべてほぼ同じサイズのゲノムを持っています、 」とクレイグ・コールマンは言います。 プロボのブリガムヤング大学の雑草科学者、 10年以上雑草を研究しているユタ。 「それで、それは非常に複雑です。」

放牧地の雑草は、アイダホのような西部の州で特に大混乱を引き起こします。 ユタ、 ネバダ、 コロラド、 アリゾナとニューメキシコ、 放牧地の火災の主要な燃料源です。まだ、 チートグラスのゲノムを配列決定することは「私の心を決して越えなかった」とコールマンは言います。

その代わり、 コールマンとUSDA森林局の彼の共同研究者は、彼らが「死の黒い指」と呼ぶ真菌のゲノムをマッピングしました。 」チートグラスの種子を飲み込んで破壊する病原体の黒い糸については、 ただし、他の作物には影響しません。菌類の遺伝情報は、科学者が種子を殺す毒素を生成する可能性のある特定の遺伝子を特定するのに役立ちました。

しかし、ゲノミクスは魔法の薬ではありません。私たちが今知っているすべての雑草に関する遺伝情報を知っていたとしても、 それでは問題は解決しません。本質的に適応性、 ヒユモドキのような新しい雑草が表面化します。農家はヒープのウェブサイトなどのリソースを使用する必要があります。 遺伝的進歩と、害虫と戦うための耕作や手作業による除草などの伝統的な雑草管理技術。

今のところ、 科学者たちはもっと安くなるのを熱心に待っています、 彼らのプロジェクトを促進するために改良されたDNAシーケンシング技術。

「USDAは間違いなく雑草ゲノミクスに興味を持っています。 」とDavidHorvathは言います。 組織の研究プラント科学者。彼のレーダーには、PacificBiosystemsとOxfordNanoporeTechnologyの技術があります。 シーケンス作業をより簡単かつ正確にすることができる技術を生み出す両社。

その間、 農民は現在の除草剤を残されています。

「雑草は野生植物です、 彼らは実験室の植物ではありません、 」とHorvathは言います。つまり、「彼らは一緒に仕事をするのがもっと難しいのです。」

夢？彼の研究室や他の科学者によって行われたその仕事は、化学会社が特定の遺伝子を標的とする除草剤を開発するのを助けるでしょう、 製薬業界におけるデザイナードラッグの開発に似ています。

「それが長期的な私たちの希望です。 」とHorvathは言います。

（写真提供者：FlickrユーザーのRobb Hannawacker / CC2.0）