雜草以「人海戰術」來對抗年年春（glyphosate）

在美國，由於使用抗殺草劑（年年春）的作物，加上免耕耕作法（no-till farming），農民年復一年地使用年年春，造成對殺草劑產生抗性的雜草越來越多。在2013年，有七千萬英畝的農田被抗殺草劑的雜草入侵（詳見「美國中西部抗藥性雜草大爆發」），使得專家們建議農民們可能要開始考慮回到深耕了。

最近，堪薩斯州立大學（Kansas State University）的研究團隊，使用了螢光原位標示技術（fluorescent in situ hybridization，FISH），發現了包括地膚（kochia，Kochia scoparia）、帕爾默莧菜（Palmer amaranth，Amaranthus palmeri）以及莧屬植物（common waterhemp，Amaranth rudis）對於年年春的抗性機制。

地膚。圖片來源："Kochia aka Fire bush 7128" by Rameshng - Own work.
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原來，年年春之所以能成為全效性的殺草劑，是因為它抑制了EPSPS（5-Enolpyruvylshikimate-3-Phosphate Synthase）這個酵素。EPSPS將莽草酸-3-磷酸（shikimate-3-phosphate）與磷酸烯醇丙酮酸（phosphoenolpyruvate，PEP）加在一起，產生5-烯醇丙酮莽草酸-3-磷酸（5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate，EPSP）。

EPSPS酵素參與的反應。圖片來源："EPSPreactionII" by Boghog - Own work.
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EPSP往下繼續合成酪氨酸（tyrosine）、苯丙氨酸（phenylalanine）與色氨酸（tryptophan），由於植物是自營生物，不能如動物由食物中取得氨基酸，因此，當EPSPS被年年春抑制時，植物便因為無法合成這三個氨基酸而死亡。

對於年年春有抗性的基改作物，是因為轉入了農桿菌（Agrobacterium tumefaciens）的EPSPS。因為農桿菌的EPSPS對年年春有抗性，當帶有農桿菌EPSPS的農作物接觸到年年春時，便可以存活下來。

當初使用這個機制時，曾有人憂心農桿菌的EPSPS會經由基改作物的花粉，傳播到這些農作物的野生種中，產生所謂的超級雜草；但是當超級雜草真的產生時，卻不是出現在這些農作物的野生種中，而是出現在帕爾默莧菜、地膚、以及其他的莧屬雜草中。究竟他們是如何對年年春產生抗性的呢？

堪薩斯州立大學的研究發現，原來這些雜草將它們的EPSPS重複了好多次。多少次呢？研究團隊發現，當雜草中帶有九到十二份的EPSPS時，便可以抵抗一般農田中使用劑量的兩倍；而當雜草中帶有十六份EPSPS時，即使年年春的劑量加到六倍，都對它無可奈何了。

只能說，種子植物原本就會有產生多倍體的傾向（詳見「整園甘蔗同一株」），而當天擇或人擇的壓力，會使得多倍體的生存有利時，當然多倍體就會螽斯衍慶，生生不息囉！原本產生特別多EPSPS是不必要的，當人們持續使用年年春時，產生特別多的EPSPS的雜草，便因為體內有那麼多的EPSPS，可以用人海戰術來打敗年年春。不要忘了，酵素跟他的抑制劑之間，本來就存在著劑量平衡的問題；再強的抑制劑，如果酵素用人海戰術去拼的話，也是可以突破防線的，而這三種雜草，就是成功地運用了人海戰術，來打敗年年春。恐怕再用下去，就真的會「種豆南山下，草盛豆苗稀」，接著大概還要「晨興理荒穢，帶月荷鋤歸」才有辦法打贏了！

參考文獻：

2015/2/19. Invasive weed Kochia's resistance to well-known herbicide stems from increase in gene copies. Science Daily.