Las malas hierbas siempre han sido un problema importante para la agricultura. Compiten con los cultivos por recursos como luz, agua y nutrientes, lo que puede provocar graves pérdidas de rendimiento.
por Julius-Maximilians-Universität Würzburg
Investigadores del Instituto Max Planck de Biología Evolutiva de Plön y de la Universidad Julius-Maximilians de Würzburg (JMU), junto con el profesor de biología de Würzburg, Chaitanya S. Gokhale, han desarrollado un modelo matemático sobre la dinámica de poblaciones y la evolución de la resistencia a herbicidas en malezas perennes que permite hacer predicciones . para una maleza específica. El estudio fue publicado recientemente en Nature Plants .
Los herbicidas como hito
La introducción de herbicidas en la segunda mitad del siglo pasado fue un gran avance para el control de malezas en la agricultura convencional. Los herbicidas permiten una eliminación eficaz de las malas hierbas con un uso de mano de obra especialmente bajo y han sustituido en gran medida a la eliminación manual o puramente mecánica.Sin embargo, a lo largo de los años, varias especies han desarrollado resistencia a diversos herbicidas, lo que plantea un gran desafío para la agricultura y, en última instancia, puede amenazar la seguridad alimentaria. La resistencia a los herbicidas ocurre espontáneamente y puede estar presente con bajas frecuencias en poblaciones de malezas que nunca han sido tratadas con herbicidas. Cuando se aplican herbicidas, las plantas resistentes tienen una ventaja competitiva y su proporción en la población aumenta rápidamente. Una vez que la proporción de plantas resistentes es lo suficientemente alta, el herbicida ya no suprime la población de malezas.
Ilustración esquemática del ciclo de vida de Johnsongrass y su representación en nuestro modelo. a, El ciclo de vida de Johnsongrass. Johnsongrass se reproduce sexualmente a través de semillas (anillo interior) y asexualmente a través de rizomas (anillo exterior). Las semillas pueden permanecer latentes en el suelo durante varios años, formando un banco de semillas (círculo central). Las semillas nuevas y las semillas del banco de semillas pueden germinar en primavera o permanecer latentes como parte del banco de semillas (expresado por la línea de puntos). Los rizomas dan lugar a brotes en la primera primavera después de su producción. La aplicación de herbicidas (línea de puntos roja) puede matar plántulas y brotes susceptibles. Las plantas que sobreviven compiten por los recursos a medida que maduran. El material vegetal sobre el suelo muere en invierno y Johnsongrass pasa el invierno como semillas y rizomas en el suelo. b, Representación esquemática de nuestro modelo. El lado izquierdo corresponde a la reproducción sexual de Johnsongrass y el lado derecho representa la propagación asexual. Las flechas sólidas representan la dinámica dentro de la temporada y las flechas discontinuas muestran la dinámica entre temporadas. Las probabilidades de supervivencia y fecundidad se muestran en gris junto a las flechas correspondientes. c, Competencia intraespecífica. La competencia intraespecífica por recursos conduce a una reducción de la fecundidad autoadelgazante y dependiente de la densidad. El gráfico de la izquierda muestra la probabilidad de supervivencia de la competencia intraespecífica en plantas jóvenes (P) en función de su densidad. La reducción de la fecundidad dependiente de la densidad, es decir, el número de semillas (f) y yemas de rizoma (b) producidas por plantas maduras, se ilustra a la derecha. Crédito: Las flechas sólidas representan la dinámica dentro de la temporada y las flechas discontinuas muestran la dinámica entre temporadas. Las probabilidades de supervivencia y fecundidad se muestran en gris junto a las flechas correspondientes. c, Competencia intraespecífica. La competencia intraespecífica por recursos conduce a una reducción de la fecundidad autoadelgazante y dependiente de la densidad. El gráfico de la izquierda muestra la probabilidad de supervivencia de la competencia intraespecífica en plantas jóvenes (P) en función de su densidad. La reducción de la fecundidad dependiente de la densidad, es decir, el número de semillas (f) y yemas de rizoma (b) producidas por plantas maduras, se ilustra a la derecha. Crédito: Las flechas sólidas representan la dinámica dentro de la temporada y las flechas discontinuas muestran la dinámica entre temporadas. Las probabilidades de supervivencia y fecundidad se muestran en gris junto a las flechas correspondientes. c, Competencia intraespecífica. La competencia intraespecífica por recursos conduce a una reducción de la fecundidad autoadelgazante y dependiente de la densidad. El gráfico de la izquierda muestra la probabilidad de supervivencia de la competencia intraespecífica en plantas jóvenes (P) en función de su densidad. La reducción de la fecundidad dependiente de la densidad, es decir, el número de semillas (f) y yemas de rizoma (b) producidas por plantas maduras, se ilustra a la derecha. Crédito: La competencia intraespecífica por recursos conduce a una reducción de la fecundidad autoadelgazante y dependiente de la densidad. El gráfico de la izquierda muestra la probabilidad de supervivencia de la competencia intraespecífica en plantas jóvenes (P) en función de su densidad. La reducción de la fecundidad dependiente de la densidad, es decir, el número de semillas (f) y yemas de rizoma (b) producidas por plantas maduras, se ilustra a la derecha. Crédito: La competencia intraespecífica por recursos conduce a una reducción de la fecundidad autoadelgazante y dependiente de la densidad. El gráfico de la izquierda muestra la probabilidad de supervivencia de la competencia intraespecífica en plantas jóvenes (P) en función de su densidad. La reducción de la fecundidad dependiente de la densidad, es decir, el número de semillas (f) y yemas de rizoma (b) producidas por plantas maduras, se ilustra a la derecha. Crédito:Plantas de la naturaleza (2023). DOI: 10.1038/s41477-023-01482-1
