פרוטוקולים לקוטל עשבים חזקים התנגדות בדיקה במיני עשבים שונים
Summary
A robust and flexible approach to confirm herbicide resistance in weed populations is presented. This protocol allows the herbicide resistance levels to be inferred and applied to a wide range of weed species and herbicides with minor adaptations.
Abstract
Robust protocols to test putative herbicide resistant weed populations at whole plant level are essential to confirm the resistance status. The presented protocols, based on whole-plant bioassays performed in a greenhouse, can be readily adapted to a wide range of weed species and herbicides through appropriate variants. Seed samples from plants that survived a field herbicide treatment are collected and stored dry at low temperature until used. Germination methods differ according to weed species and seed dormancy type. Seedlings at similar growth stage are transplanted and maintained in the greenhouse under appropriate conditions until plants have reached the right growth stage for herbicide treatment. Accuracy is required to prepare the herbicide solution to avoid unverifiable mistakes. Other critical steps such as the application volume and spray speed are also evaluated. The advantages of this protocol, compared to others based on whole plant bioassays using one herbicide dose, are related to the higher reliability and the possibility of inferring the resistance level. Quicker and less expensive in vivo or in vitro diagnostic screening tests have been proposed (Petri dish bioassays, spectrophotometric tests), but they provide only qualitative information and their widespread use is hindered by the laborious set-up that some species may require. For routine resistance testing, the proposed whole plant bioassay can be applied at only one herbicide dose, so reducing the costs.
Introduction
קוטלי עשבים הם מידת שליטת העשב ביותר בשימוש נרחב, והיוו עד 50% משוק הגנת הצומח העולמי 1. הם כלים זולים יחסית, להימנע משיטות טיפוח אדמה עתירת עבודה וזמן רב, וסופו של דבר להביא לייצור חסכוני, בטוח ורווחי מזון 2. עם זאת, המתנה הגדולה phenological והגנטי השונות במינים עשבים רבים, יחד עם הסתמכות יתר על שימוש קוטל עשבים, לעתים קרובות גורמת לבחירה של אוכלוסיות עשבים עמידים בפני קוטלי עשבים. המבוא של קוטלי עשבים סלקטיביים עם יעד חילוף חומרים מאוד ספציפי 3-5 כבר עלה באופן משמעותי את מספר המקרים התנגדות לאורך השנים. עד כה, 240 מיני עשבים (140 dicots וmonocots 100) ברחבי העולם התפתחו התנגדות לאתרים שונים של קוטל עשבים פעולה (SOA) 4. זוהי דאגה גדולה לניהול עשב ויותר באופן כללי לייצור יבול בר-קיימא.
e_content "> גילוי מוקדם של התנגדות, המבוסס על בדיקות אמינות, מבוצעות לעתים קרובות בחממה, הוא צעד מפתח לנהל עשבים עמידים קוטל עשבים. גישות שונות פותחו בהתאם למטרות, הרמה הנדרשת של דיוק, זמן ומשאבים זמינים, כ גם מיני עשבים נחשבים 6-12. עם זאת, כאשר אישור של מעמד ההתנגדות של biotype עשב חדש נדרש (כלומר, קבוצה של אנשים שחולקות כמה מאפיינים פיסיולוגיים, כולל היכולת לשרוד אחד או יותר קוטלי עשבים השייכים ל קבוצה מסוימת בשימוש במינון שהיה בדרך כלל לשלוט בם), המבדק צמח שלם חזק צריכה להיות מבוצעת בסביבה מבוקרת 4, 11.Biotype הוא לעתים רחוקות עמיד לקוטל עשבים רק אחד. כל biotype מתאפיין לכן בדפוס מסוים התנגדות, מספר כלומר, והסוג של SOA של קוטלי העשבים הוא עמיד ל, ועל ידי התנגדות ניתנהרמה לכל קוטלי עשבים 13. הקביעה המוקדמת ואמינה של הדפוס של צלב או התנגדות מרובה 5, 14 היא חשובה לניהול התנגדות שדה.
ראוי להזכיר כי התנגדות קוטל עשבים אין שום קשר עם הסובלנות הטבעית שכמה מיני תערוכת עשב כלפי כמה קוטלי עשבים, למשל, מיני dicot לעומת קוטלי עשבים ACCase-עיכוב, מיני monocot לעומת 2,4-D, Equisetum arvense לעומת גלייפוסט.
מאמר זה מציג גישה חזקה לבדיקת biotypes עמיד קוטל עשבים משוערים שנדגמו בתחומים שבם שליטה עניה על ידי קוטל עשבים (ים) שדווחו. גרסאות רלוונטיות לפרוטוקולים סטנדרטיים ביחס למיני העשבים המעורבים מוצגות. היתרונות על פני שיטות / פרוטוקולים חלופיים המבוססים על שני bioassays הצמח כולו רק באמצעות מנה אחת קוטל עשבים 15, או זרעי טיפול בצלחות פטרי 8 קשורים לreliab גבוה יותרility והאפשרות להסיק רמת ההתנגדות בגלל ההכללה של שני מינוני קוטל עשבים בניסויים. עם זאת, לבדיקת התנגדות שגרתית, יכולות להיות מיושמות באותן שיטות וברק מנה אחת קוטל עשבים, ולכן הפחתת העלויות.
כמו גם לאפשר אישור של מעמד ההתנגדות, המידע שהושג יכול לשמש לייעול פעולות המחקר הבא ו / או להמציא אסטרטגיות ניהול קול התנגדות.
Protocol
Representative Results
Discussion
כמה צעדים בפרוטוקולים הם קריטיים להערכה מוצלחת של התנגדות קוטל עשבים באוכלוסייה: 1) יש לאסוף זרעים כאשר בוגר מצמחים ששרדו את טיפול קוטל עשבים (ים). הבשלה של הזרעים על הצמח האם הוא חיוני כדי למנוע קשיים בנביטת זרעים מאוחר יותר; 2) האחסון הנכון של זרעים מומלץ להימנע התפשט?…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
The research was supported by the National Research Council (CNR) of Italy. The authors thank GIRE members for collecting seed samples and are grateful to Alison Garside for revising the English.
Materials
| Paper bags | Celcar SAS | ||
| Plastic dishes | ISI plast S.p.A. | SO600 | Transparent plastic |
| Sulfuric acid 95-98% | Sigma-Aldrich | 320501 | |
| Non-woven fabric | Carretta Tessitura | Art.TNT17 | Weight 17 gr m–² |
| Chloroform >99.5% | Sigma-Aldrich | C2432 | |
| Agar | Sigma-Aldrich | A1296 | |
| Potassium nitrate >99.0% | Sigma-Aldrich | P8394 | |
| Plastic containers | Giganplast | 1875/M | 600 x 400 x 110 mm |
| Plastic trays | Piber plast | G1210A | 325 x 265 x 95 mm |
| Polystyrene trays | Plastisavio | S24 | 537x328x72 mm, 24 round cells (6×4) |
| Copper sulfate | Sigma-Aldrich | 451657 | |
| Agriperlite | Blu Agroingross sas | AGRI100 | |
| Peat | Blu Agroingross sas | TORBA250 | |
| Germination cabinet | KW | W87R | |
| Nozzles | Teejet | XR11002-VK, TP11001-VH | The second type of nozzles are used only for glyphosate |
| Barcode generator | Toshiba TEC | SX4 | |
| Labels with barcode | Felga | TT20200 | Stick-in labels with rounded corners |
| Barcode reader | Cipherlab | 8300-L | Portable data terminal |
| Bench sprayer | – | – | Built in house |
| HERBICIDES INCLUDED IN THE RESULTS: | |||
| Commercial product | Active ingredient | Company | Comments |
| Altorex | imazamox | BASF | |
| Azimut | florasulam | Dow AgroSciences | |
| Biopower | Bayer Crop Science | Surfact to be used with Hussar WG | |
| Dash | BASF | Surfact to be used with Altorex | |
| Granstar | tribenuron-methyl | Dupont | |
| Gulliver | azimsulfuron | Dupont | |
| Hussar WG | iodosulfuron | Bayer Crop Science | |
| Nominee | bispyribac-Na | Bayer Crop Science | |
| Roundup | glyphosate | Monsanto | |
| Trend | Dupont | Surfact to be used with Granstar and Gulliver | |
| Viper | penoxsulam | Dow AgroSciences | |
| Weedone LV4 | 2,4-D | Isagro | |
Referências
- Massa, D., Kaiser, Y. I., Andújar-Sánchez, D., Carmona-Alférez, R., Mehrtens, J., Gerhards, R. Development of a geo-referenced database for weed mapping and analysis of agronomic factors affecting herbicide resistance in Apera spica-venti L. Beauv. (Silky Windgrass). Agronomy. 3 (1), 13-27 (2013).
- Powles, S. B., Shaner, D. L. . Herbicides Resistance and World Grains. , 308 (2001).
- Sattin, M. Herbicide resistance in Europe: an overview. Proc. BCPC International Congress. , 131-138 (2005).
- Jasieniuk, M., Le Corre, V. Deciphering the evolution of herbicide resistance in weeds. Trends Genet. 29 (11), 649-658 (2013).
- Heap, I. M. Identification and documentation of herbicide resistance. Phytoprotection. 75 (4), 85-90 (1994).
- Beckie, H. J., Heap, I. M., Smeda, R. J., Hall, L. M. Screening for herbicide resistance in weeds. Weed Technol. 14 (2), 428-445 (2000).
- Tal, A., Kotoula-Syka, E., Rubin, B. Seed-bioassay to detect grass weeds resistant to acetyl coenzyme A carboxylase inhibiting herbicides. Crop Prot. 19, 467-472 (2000).
- Boutsalis, P. Syngenta Quick-Test: a rapid whole-plant test for herbicide resistance. Weed Technol. 15 (2), 257-263 (2001).
- Menchari, Y., et al. Weed response to herbicides: regional-scale distribution of herbicide resistance alleles in the grass weed Alopecurus myosuroides. New Phytol. 171 (4), 861-874 (2006).
- Burgos, N. R., et al. Review: confirmation of resistance to herbicides and evaluation of resistance levels. Weed Sci. 61 (1), 4-20 (2013).
- Owen, M. J., Martinez, N. J., Powles, S. B. Multiple herbicide-resistant Lolium rigidum. (annual ryegrass) now dominates across the Western Australian grain belt. Weed Res. 54 (3), 314-324 (2014).
- Beckie, H. J., Tardif, F. J. Herbicide cross resistance in weeds). Crop Prot. 35, 15-28 (2012).
- Moss, S. R., et al. The occurrence of herbicide-resistant grass-weeds in the United Kingdom and a new system for designating resistance in screening assays. Proc. BCPC Weeds. , 179-184 (1999).
- Baskin, C. C., Baskin, J. M. . Seeds, Ecology, Biogeography and Evolution of dormancy and Germination. , 27-42 (1998).
- Sattin, M., Gasparetto, M. A., Campagna, C. Situation and management of Avena sterilis. ssp. ludoviciana. and Phalaris paradoxa. resistant to ACCase inhibitors in Italy. Proc. BCPC – Weeds. , 755-762 (2001).
- Scarabel, L., Varotto, S., Sattin, M. A European biotype of Amaranthus retroflexus. cross-resistant to ALS inhibitors and response to alternative herbicides. Weed Res. 47 (6), 527-533 (2007).
- Collavo, A., Panozzo, S., Lucchesi, G., Scarabel, L., Sattin, M. Characterisation and management of Phalaris paradoxa. resistant to ACCase-inhibitors. Crop Prot. 30 (3), 293-299 (2011).
- Scarabel, L., Carraro, N., Sattin, M., Varotto, S. Molecular basis and genetic characterisation of evolved resistance to ALS-inhibitors in Papaver rhoeas. Plant Sci. 166 (3), 703-709 (2004).
- Panozzo, S., Scarabel, L., Tranel, P. J., Sattin, M. Target-site resistance to ALS inhibitors in the polyploid species Echinochloa crus-galli. Pestic. Biochem. Phys. 105 (2), 93-101 (2013).
- Sattin, M., Berto, D., Zanin, G., Tabacchi, M. Resistance to ALS inhibitors in rice in north-western Italy. Proc. BCPC. Weeds. , 783-790 (1999).
- Scarabel, L., Berto, D., Sattin, M. Dormancy breaking and germination of Alisma plantago-aquatica. and Scirpus mucronatus. Aspects of Applied Biology. 69, 285-292 (2003).
- Collavo, A., Strek, H., Beffa, R., Sattin, M. Management of an ACCase-inhibitor-resistant Lolium rigidum. population based on the use of ALS inhibitors: weed population evolution observed over a 7 years field-scale investigation. Pest Manag. Sci. 69 (2), 200-208 (2013).
- Scarabel, L., Panozzo, S., Savoia, W., Sattin, M. Target-site ACCase-resistant Johnsongrass (Sorghum halepense). selected in summer dicot crops. Weed Technol. 28 (2), 307-315 (2014).
- Hess, M., Barralis, H., Bleiholder, H., Buhur, L., Eggers, T., Hack, H., Strauss, R. Use of the extended BBCH scale – general for the description of the growth stages of mono- and dicotyledonous weed species. Weed Res. 37 (6), 433-441 (1997).
- Collavo, A., Sattin, M. First glyphosate-resistant Lolium. spp. biotypes found in a European annual arable cropping system also affected by ACCase and ALS resistance. Weed Res. 54 (4), 325-334 (2014).
- Scarabel, L., Cenghialta, C., Manuello, D., Sattin, M. Monitoring and management of imidazolinone-resistant red rice (Oryza sativa. L., var. sylvatica.) in Clearfield® Italian paddy rice. Agronomy. 2 (4), 371-383 (2012).
- Zelaya, I. A., Anderson, J. A. H., Owen, M. D. K., Landes, R. D. Evaluation of spectrophotometric and HPLC methods for shikimic acid determination in plants: Models in glyphosate-resistant and-susceptible crops. J. Agric. Food Chem. 59 (6), 2202-2212 (2011).
