بروتوكولات قوية مبيدات الأعشاب اختبار المقاومة بأنواع الأعشاب مختلفة
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
مبيدات الأعشاب هي الأكثر استخداما على نطاق واسع التدبير مكافحة الأعشاب الضارة، وهو ما يمثل ما يصل إلى 50٪ من السوق العالمي وقاية النبات 1. هم أدوات رخيصة نسبيا، وتجنب الممارسات زراعة التربة وتستغرق وقتا طويلا كثيفة العمالة، ويؤدي في نهاية المطاف إلى إنتاج وآمنة فعالة من حيث التكلفة والمواد الغذائية مربحة 2. ومع ذلك، فإن الفيزيولوجية والوراثية كبير الحاضر تقلب في العديد من أنواع الأعشاب، جنبا إلى جنب مع الاعتماد المفرط على استخدام مبيدات الأعشاب، والنتائج في كثير من الأحيان في اختيار السكان الاعشاب مقاومة لمبيدات الأعشاب. إدخال مبيدات الأعشاب انتقائية مع هدف الأيض محددة للغاية 05/03 قد ازداد بشكل ملحوظ عدد الحالات المقاومة على مر السنين. حتى الآن، 240 أنواع الأعشاب (140 dicots و 100 ذوات الفلقة) في جميع أنحاء العالم تطورت المقاومة لمبيدات الأعشاب مواقع مختلفة عمل (SOA) 4 من. هذا هو مصدر قلق كبير لإدارة الاعشاب وأكثر من ذلك في عام لإنتاج المحاصيل المستدام.
e_content "> الكشف المبكر عن المقاومة، بناء على اختبارات موثوقة، يقوم في كثير من الأحيان في دفيئة، هو خطوة رئيسية لإدارة الحشائش المقاومة لمبيدات الأعشاب. وقد تم تطوير مناهج مختلفة وفقا لأهداف والمستوى المطلوب من الدقة والوقت والموارد المتاحة، و كذلك أنواع الأعشاب تعتبر 12/06. ومع ذلك، عندما يطلب تأكيد حالة مقاومة الحشائش نمط حيوي جديد (أي مجموعة من الأفراد التي تشترك العديد من الخصائص الفسيولوجية، بما في ذلك القدرة على البقاء على قيد الحياة واحد أو أكثر مبيدات الأعشاب ينتمي إلى مجموعة معينة تستخدم في جرعة من شأنها أن تتحكم عادة لهم)، يحتاج إلى قوة الأحيائي مصنع كامل ليتم تنفيذها في بيئة تسيطر عليها 4، 11.A نمط حيوي نادرا ما تكون مقاومة لمبيدات الأعشاب واحدة فقط. ولذلك يتميز كل نمط حيوي من نمط المقاومة معين، أي عدد ونوع الخدمية للمبيدات الأعشاب هو مقاومة ل، ومقاومة معينةالمستوى إلى كل مبيدات الأعشاب 13. تحديد أوائل وموثوق بها لنمط الصليب أو مقاومة متعددة 5، 14 مهم لإدارة المقاومة المجال.
ومن الجدير بالذكر أن مقاومة مبيدات الأعشاب له علاقة مع التسامح الطبيعي شيئا أن بعض أنواع الأعشاب المعرض نحو بعض مبيدات الأعشاب، مثل الأنواع dicot مقابل ACCase المثبط للمبيدات الأعشاب، والأنواع monocot مقابل 2،4-D، كنباث الحقول مقابل الغليفوسات.
تقدم هذه الورقة نهجا قويا لاختبار biotypes المقاومة لمبيدات الأعشاب المفترض عينات في المجالات التي تم الإبلاغ عن ضعف الرقابة من قبل مبيدات الأعشاب (ق). وتعرض المتغيرات ذات الصلة البروتوكولات القياسية فيما يتعلق الحشائش المعنية. ترتبط المزايا أكثر من التقنيات البديلة / البروتوكولات على أساس إما اختبارات بيولوجية مصنع كامل باستخدام واحد فقط جرعة مبيدات الأعشاب 15، أو بذور علاج في أطباق بتري 8 إلى reliab العاليility وإمكانية استنتاج مستوى المقاومة بسبب إدراج جرعتين مبيدات الأعشاب في التجارب. ومع ذلك، لاختبار مقاومة الروتيني، نفس الأساليب يمكن تطبيقها في جرعة مبيد واحد فقط، مما يقلل من التكاليف.
فضلا عن السماح تأكيدا للمكانة المقاومة، فإن المعلومات التي تم الحصول عليها يمكن استخدامها على حد سواء الاستفادة المثلى من خطوات البحث التالية و / أو وضع استراتيجيات الإدارة السليمة للمقاومة.
Protocol
Representative Results
Discussion
عدة خطوات داخل البروتوكولات هي حاسمة لتقييم النجاح في مقاومة مبيدات الأعشاب في عدد السكان: 1) يجب أن يتم جمع البذور عندما تنضج من النباتات التي قد نجا من العلاج مبيدات الأعشاب (ق). نضج البذور على النبات الأم هو أمر حاسم لتجنب الصعوبات في إنبات البذور في وقت لاحق. 2) ينصح ?…
Disclosures
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 | |
References
- 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).
