Las malas hierbas que crecen en los ecosistemas agrícolas son en su mayoría especies anuales. Además de la competencia entre cultivos, las poblaciones de malezas están sujetas a poderosas perturbaciones antropogénicas con el objetivo de erradicarlas. Estas perturbaciones se pueden dividir en prácticas agrícolas que se aplican antes o después de la siembra del cultivo. Las prácticas previas a la siembra, como el cultivo del suelo o las aplicaciones de herbicidas no selectivos de cultivos, eliminan las plántulas de malas hierbas de germinación temprana. En la agricultura convencional, las prácticas posteriores a la siembra consisten esencialmente en aplicaciones de herbicidas selectivos de cultivos que eliminan las plántulas de malezas germinadas después del cultivo. Las presiones selectivas ejercidas por las prácticas agrícolas fomentan la evolución de rasgos adaptativos en las poblaciones de malezas. La germinación tiene un papel destacado en la adaptación, porque el momento adecuado de la germinación permite que las plántulas eludan las prácticas previas a la siembra y emerjan en las mejores condiciones posibles para el crecimiento. La capacidad de resistir los efectos de los herbicidas, es decir, la resistencia a los herbicidas, es otro rasgo adaptativo importante. Ambos rasgos son cruciales para el éxito de las malezas en los ecosistemas agrícolas.
Un documento reciente en Annals of Botany examina el efecto de los alelos de resistencia a herbicidas en la dinámica de germinación de semillas y la emergencia de plántulas en la maleza gramínea Alopecurus myosuroides Huds. (hierba negra). Los resultados muestran que los efectos pleiotrópicos directamente asociados con diferentes alelos varían sustancialmente con el alelo y también pueden variar con el medio ambiente. Curiosamente, tales resultados no son exclusivos de las plantas. Los efectos deletéreos sobre la supervivencia invernal de cuatro alelos mutantes que confieren la misma adaptación (resistencia a los insecticidas) en el mosquito Culex pipiens se ha demostrado que varía con el alelo, y en la levadura Saccharomyces cerevisiae, los efectos pleiotrópicos de varios alelos mutantes que otorgan resistencia a los fungicidas se estudiaron individualmente para cada uno de varios genes. La variación de los efectos pleiotrópicos asociados con el alelo de resistencia y con el medio ambiente puede ser, por lo tanto, una regla general.
Délye, C., Menchari, Y., Michel, S., Cadet, É. y Le Corre, V. (2013) Una nueva visión de la evolución adaptativa de las malezas cultivables: las mutaciones que otorgan resistencia a los herbicidas también afectan la dinámica de la germinación y la emergencia de las plántulas. Annals of Botany 111(4): 681-691. doi: 10.1093/aob/mct018
Las presiones selectivas ejercidas por la agricultura sobre las poblaciones de malezas cultivables fomentan la evolución de rasgos adaptativos. La dinámica de germinación y emergencia y la resistencia a los herbicidas son rasgos adaptativos clave. Los alelos de resistencia a herbicidas pueden tener efectos pleiotrópicos en el ciclo de vida de una maleza. Este estudio investigó los efectos pleiotrópicos de tres alelos de acetil-coenzima A carboxilasa (ACCase) que otorgan resistencia a los herbicidas en la parte del ciclo de vida de la semilla a la planta del ciclo de vida de la gramínea Alopecurus myosuroides. En cada una de las dos series de experimentos, se usaron poblaciones de A. myosuroides con antecedentes genéticos homogeneizados y que se segregaron para las mutaciones Leu1781, Asn2041 o Gly2078 ACCasa que surgieron de forma independiente para comparar la dinámica de germinación, la supervivencia en el suelo y el crecimiento previo a la emergencia de plántulas entre semillas que contenían semillas silvestres. -tipo, embriones ACCasa mutantes heterocigotos y homocigotos. Asn2041 ACCase no causó efectos significativos. Los efectos principales de Gly2078 ACCasa fueron una aceleración codominante en la germinación de semillas (disminución de 1 y 25 veces en el tiempo para alcanzar el 1 % de germinación (T10) para embriones mutantes homocigotos y heterocigotos, respectivamente). En una serie de experimentos se observó una distorsión de la segregación frente a embriones mutantes homocigóticos o un aumento codominante en la germinación fatal. Los efectos principales de Leu50 ACCasa fueron un retraso codominante en la germinación de semillas (aumento de 50 y 1781 veces en T1 para embriones mutantes homocigotos y heterocigotos, respectivamente) asociado con una disminución codominante sustancial en la germinación fatal. En los sistemas agrícolas actuales, las plantas que portan Leu41 o Gly1 ACCasa tienen una ventaja de aptitud conferida por la resistencia a los herbicidas que se ve reforzada o contrarrestada, respectivamente, por los efectos pleiotrópicos directos sobre la fenología de la planta. Los efectos pleiotrópicos asociados con las mutaciones que otorgan resistencia a los herbicidas, sin duda, juegan un papel importante en la dinámica evolutiva de la resistencia a los herbicidas en las poblaciones de malezas. Los alelos ACCasa mutantes también deberían resultar útiles para investigar el papel que desempeñan los lípidos de almacenamiento de semillas en el control de la latencia y la germinación de las semillas.
