As ervas daninhas que crescem em ecossistemas agrícolas são principalmente espécies anuais. Além da competição por culturas, as populações de plantas daninhas estão sujeitas a fortes distúrbios antrópicos com o objetivo de erradicá-las. Esses distúrbios podem ser divididos em práticas agrícolas que são aplicadas antes ou depois da semeadura da cultura. Práticas de pré-semeadura, como cultivo do solo ou aplicações de herbicidas não seletivos para culturas, eliminam mudas de ervas daninhas germinadas precocemente. Na agricultura convencional, as práticas de pós-semeadura consistem essencialmente em aplicações de herbicidas seletivos para a cultura que eliminam as mudas de ervas daninhas germinadas após a colheita. Pressões seletivas exercidas por práticas agrícolas promovem a evolução de características adaptativas em populações de ervas daninhas. A germinação tem um papel de destaque na adaptação, pois o tempo adequado de germinação permite que as mudas escapem das práticas de pré-semeadura e emerjam nas melhores condições possíveis para o crescimento. A capacidade de resistir aos efeitos de herbicidas, ou seja, resistência a herbicidas, é outra característica adaptativa importante. Ambas as características são cruciais para o sucesso das ervas daninhas em ecossistemas agrícolas.
Um artigo recente em Annals of Botany examina o efeito de alelos de resistência a herbicidas na dinâmica de germinação de sementes e emergência de plântulas na erva daninha Alopecurus myosuroides Huds. (erva-preta). Os resultados mostram que os efeitos pleiotrópicos diretamente associados a diferentes alelos variam substancialmente com o alelo e também podem variar com o ambiente. Curiosamente, tais resultados não são exclusivos das plantas. Os efeitos deletérios na sobrevivência no inverno de quatro alelos mutantes que conferem a mesma adaptação (resistência a inseticidas) no mosquito Culex pipiens mostrou variar com o alelo, e na levedura Saccharomyces cerevisiae, os efeitos pleiotrópicos de vários alelos mutantes que conferem resistência a fungicidas foram estudados individualmente para cada um dos vários genes. A variação dos efeitos pleiotrópicos associados ao alelo de resistência e ao ambiente pode ser, portanto, uma regra geral.
Délye, C., Menchari, Y., Michel, S., Cadet, É., & Le Corre, V. (2013) Uma nova visão sobre a evolução adaptativa de ervas daninhas aráveis: mutações que conferem resistência a herbicidas também afetam a dinâmica de germinação e emergência de plântulas. Annals of Botany 111(4): 681-691. doi: 10.1093/aob/mct018
As pressões seletivas exercidas pela agricultura sobre as populações de ervas daninhas cultiváveis promovem a evolução de características adaptativas. A dinâmica de germinação e emergência e a resistência a herbicidas são características adaptativas chave. Os alelos de resistência a herbicidas podem ter efeitos pleiotrópicos no ciclo de vida de uma erva daninha. Este estudo investigou os efeitos pleiotrópicos de três alelos da acetil-coenzima A carboxilase (ACCase) conferindo resistência a herbicidas na parte semente-a-planta do ciclo de vida da erva daninha Alopecurus myosuroides. Em cada uma das duas séries de experimentos, populações de A. myosuroides com bases genéticas homogeneizadas e segregantes para mutações Leu1781, Asn2041 ou Gly2078 ACCase que surgiram independentemente foram usadas para comparar a dinâmica de germinação, sobrevivência no solo e crescimento pré-emergência de plântulas entre sementes contendo embriões ACCase mutantes heterozigóticos e homozigóticos. Asn2041 ACCase não causou efeitos significativos. Os principais efeitos do Gly2078 ACCase foram uma aceleração codominante na germinação das sementes (diminuição de 1·25 e 1·10 vezes no tempo para atingir 50% de germinação (T50) para embriões mutantes homozigóticos e heterozigóticos, respetivamente). Distorção da segregação contra embriões mutantes homozigóticos ou um aumento codominante na germinação fatal foi observado em uma série de experimentos. Os principais efeitos do Leu1781 ACCase foram um atraso codominante na germinação da semente (aumento de 1 e 41 vezes em T1 para embriões mutantes homozigóticos e heterozigóticos, respetivamente) associado a uma diminuição codominante substancial na germinação fatal. Nos sistemas agrícolas atuais, as plantas portadoras de Leu22 ou Gly50 ACCase têm uma vantagem de aptidão conferida pela resistência a herbicidas que é aumentada ou contrabalançada, respectivamente, por efeitos pleiotrópicos diretos na fenologia da planta. Efeitos pleiotrópicos associados a mutações que conferem resistência a herbicidas, sem dúvida, desempenham um papel significativo na dinâmica evolutiva da resistência a herbicidas em populações de plantas daninhas. Os alelos mutantes da ACCase também devem ser úteis para investigar o papel desempenhado pelos lipídios de armazenamento das sementes no controle da dormência e germinação das sementes.
