Introduction
Herbicider er de mest flittigt brugt ukrudtsbekæmpelse foranstaltning, der tegner sig for op til 50% for beskyttelse markedet for globale plant 1. De er relativt billige værktøjer, undgå arbejdsintensive og tidskrævende jord dyrkningsmetoder, og i sidste ende resultere i omkostningseffektive, sikker og lønsom fødevareproduktion 2. Men den store fænologiske og genetisk variation til stede i mange ukrudtsarter, sammen med en stor afhængighed af herbicid anvendelse, ofte resulterer i udvælgelsen af herbicidresistente ukrudt befolkninger. Indførelsen af selektive herbicider med en meget specifik metabolisk target 3-5 har dramatisk forøget antallet af resistens sager i årenes løb. Til dato har 240 ukrudtsarter (140 tokimbladede og 100 enkimbladede) i hele verden udviklet resistens over for forskellige herbicider steder i aktion (SOA) 4. Dette er et stort problem for ukrudt og mere generelt for bæredygtig produktion af afgrøder.
e_content "> Tidlig påvisning af resistens, baseret på pålidelige tests, der ofte udføres i et drivhus, er et vigtigt skridt til at håndtere herbicidresistente ukrudt. Forskellige tilgange er blevet udviklet i henhold til de mål, krævede niveau af nøjagtighed, tid og ressourcer til rådighed, som samt ukrudtsarterne betragtes 6-12. Men når der kræves bekræftelse af modstanden status for en ny ukrudt biotype (dvs. en gruppe af individer, der deler flere fysiologiske egenskaber, herunder evnen til at overleve en eller flere herbicider, der tilhører en særlig gruppe anvendes i en dosis, der normalt ville kontrollere dem), skal udføres i et kontrolleret miljø 4, 11 a robust hel plante bioassay.En biotype sjældent resistent over for blot ét herbicid. Hver biotype er derfor karakteriseret ved en vis modstand mønster, dvs, antallet og typen af SOA af herbiciderne er resistent over for, og ved en given modstandniveau til hver herbicid 13. Den tidlige og pålidelig bestemmelse af mønstret af indlægget eller multipel resistens 5, 14 er vigtig for feltet resistenshåndtering.
Det er værd at nævne, at herbicidresistens har intet at gøre med den naturlige tolerance, at nogle ukrudtsarter udstille mod nogle herbicider, fx tokimbladet arter vs. ACCase-hæmmende herbicider, enkimbladede arter vs. 2,4-D, Equisetum arvense vs. glyphosat.
Denne artikel præsenterer en robust tilgang til test formodede herbicidresistente biotyper stikprøven på områder, hvor var blevet indberettet dårlig kontrol af herbicid (r). Relevante varianter til standardprotokoller i forhold til de ukrudtsarter, der er involveret præsenteres. De fordele i forhold alternative teknikker / protokoller baseret på enten hele planten bioassays bruger kun en herbicid dosis 15 eller behandling frø i petriskåle 8 er relateret til højere reliability og muligheden for at udlede modstanden niveau på grund af inddragelsen af to herbicider doser i forsøgene. Men til test rutine modstand, kan anvendes de samme metoder på kun ét herbicid dosis, så at reducere omkostningerne.
Samt ved at lade bekræftelse af resistens status, kan de indsamlede oplysninger bruges til både at optimere de følgende forsknings- trin og / eller udarbejde fornuftige strategier modstand management.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. Frø Prøveudtagning og opbevaring
- Overvåg dyrkede marker for uberettiget dårlig herbicid ydeevne, dvs. ikke på grund af ugunstige klimaforhold eller lav kvalitet herbicid behandlinger.
- Indsamle et frø prøve fra en art ad gangen og tildele en unik kode. Modne frø normalt indsamles før høst fra planter, der havde overlevet herbicidet behandling (er). Rettidig skærm for at observere, om frøene udgydt af moderplanten, når moden.
- Udfylde en formular for hver prøve angiver den tildelte unik kode, navn på arter, indsamling dato, GPS-koordinater, kommune, landmandens navn, markstørrelse, skadedyrsangreb niveau, afgrøde, herbicid (r), der anvendes i løbet af sæsonen og historiske optegnelser af feltet .
- Indsamle frø fra mindst 30 tilfældigt udvalgte planter, der er repræsentative for feltet angreb. Sikres, at prøven frø indeholder mindst 5.000 modne frø. For en obligat udkrydsning ukrudtsarter(F.eks Lolium spp. Eller Amaranthus spp.), Reducere antallet af planter til 10-15, holde det samlede antal frø omkring 5.000 11.
- Sub-prøve felt, hvis pletter af ukrudt er spredt over store områder (mere end en hektar) som forskellige herbicid resistente biotyper vælges.
- Opbevar frø i ulukkede papirposer mærket med den unikke kode, der tildeles.
- Tillad fugt at fordampe, men må ikke udsættes frø til høj temperatur (dvs. undgå at efterlade dem i en bil under solen), eller for ekstreme temperatursvingninger at undgå induktion af sekundær dvale.
- Ren (fjern avner, de-skrog frø, etc.) og opbevare dem ved stuetemperatur i et tørt rum. Efter at have gennemført de første modstand tests, gemme frø til lange perioder i et mørkt rum ved 4 ° C, fortrinsvis i vakuum-forseglede plastikposer. På denne måde frø bevare deres levedygtighed for en betydeligt længere tid.
BEMÆRK: Seed vækstdvale giver en fleksibel og effektiv mekanisme, der gør det muligt for ukrudt at tilpasse sig og fortsætte i agro-økosystemer. For at bryde hvileperioden og tillade frøspiring, forskellige protokoller skal anvendes afhængigt af ukrudtsarter, dvs. den type vækstdvale 16.
Der er tre måder at fjerne vækstdvale:
- Vernalisering
BEMÆRK: For at opnå samtidig spiring og kimplantefremkomst, en periode med frø vernalisering spænder fra et par dage til en uge er forpligtet til at fjerne fysiologiske vækstdvale fra mange arter:. F.eks Amaranthus retroflexus, Chenopodium album, Lolium spp, Avena fatua, Polygonum Persicaria , Phalaris paradoxa 17-19. Der kræves en længere periode på op til 15 dage for Papaver rhoeas, Cyperus difformis og Ammania coccinea og op til 30 dage for Schoenoplectus mucronatus- Sæt nogle demineraliseret vand i plast retter. Skær to lag filtrerpapir og suge dem i vandet, fjerne overskydende. Placer lufttørrede frø på papiret. Overfør plast retter til et køleskab ved 4 ° C i det nødvendige tidsrum.
BEMÆRK: Visse ukrudtsarter er mere genstridige til spiring end andre på grund af mekanisk hviletilstand, dvs. frøskal karakteristika, og nødvendiggør anvendelse af en kemisk scarification anvendelse af svovlsyre til at spire 21.
- Forbered et bæger med koncentreret svovlsyre (95-98%). Forbered et bæger fyldt med vand. Sætte frøene i en konvolut af ikke-vævet stof.
- Sættetid f.eks Echinochloa spp. Eller Sorghum halepense frø i 20 min eller 5 min, henholdsvis i koncentreret svovlsyre.
- Tag konvolutten ud af bægeret ved hjælp af en pincet og sætte det i bægeret fyldt med vand. Åbnekuvert, sætte frø i en lille dørslag og skyl dem grundigt under rindende vand.
- Soak frøene i 2 min i chloroform. Skyl frøene med demineraliseret vand og tør dem med absorberende papir. Dunk frøene i 80% svovlsyre i 5 minutter.
- Læg frøene i en lille dørslag og skyl dem grundigt under rindende vand.
BEMÆRK: Frø af andre ukrudtsarter ikke spirer på alle for et par måneder efter forfald, uanset hvilken metode der anvendes til at bryde vækstdvale.
- Opbevar frøene i en periode på mindst 3-4 måneder ved stuetemperatur, og lav luftfugtighed, og derefter følge ovenstående protokoller for vækstdvale bryde (f.eks Oryza sativa var. Sylvatica eller P. rhoeas).
3. frøspiring
- Sted frø, der skal spires i plastic skåle indeholdende 0,6% (m / v) agar med 0,1% kaliumnitrat (KNO3) tilsat:
- Der fremstilles en opløsning af agar ved 0,6% + 0,1% KNO 3 under anvendelse af deioniseret vand. Opløs agar i en mikrobølgeovn.
- Hæld agaropløsning i plastskåle. Afkøle substratet og derefter sat i frøene.
- Placer plastik retter i en spiring kabinet for omkring en uge med lys og temperaturforhold afhængigt af optimale betingelser for hver ukrudtsart. For de fleste vinter arter temperaturområdet er 15/25 ° C nat / dag og 12 timer fotoperiode med neonrør giver en Fotosyntetisk Photon Flux Density (PPFD) 15-30 pmol m -2 sek -1. For mange sommer arter, temperaturområdet er 15/30 ° C nat / dag.
Variant: Sogle arter, såsom S. halepense, har brug for en varmebehandling. Derfor efter scarification, frø af S. halepense er underkastet følgende betingelser: cyklusser af 4 timer ved 45 ° C og 20 timer ved 24 ° C i tre dage i spiringsskab, og derefter tre dage i normale forhold.
4. Kimplante Omplantning og vækst
- Transplant femten til tyve kimplanter i plastbakker (325 x 265 x 95 mm) fyldt med en standard potteblanding (60% silt lerjord, 15% sand, 15% agriperlite og 10% tørv - efter volumen).
BEMÆRK: omplantning, i stedet for direkte såning, tillader en ensartet bevoksning af planter på samme vækststadium, der skal opnås, hvilket er en vigtig forudsætning for at optimere ydeevnen af herbicidet behandling. - Identificer hver bakke med en stregkode herunder alle oplysninger for den unikke identifikation: befolkning kode, herbicid, der testes, replikere nummer og progressiv bakke nummer <./ Li>
- Placer bakker i en opvarmet drivhus og vandplanter som nødvendige af hensyn til underlaget ved eller nær marken kapacitet.
BEMÆRK: Temperaturen Væksten varierer afhængigt af ukrudtsarter. Ofte er tests gjort i løbet af efteråret / vinter / forår, så lys suppleres ved hjælp af 400 W metalhalogenlamper, som giver en PPFD på ca. 150 pmol m -2 sek -1 og en 12 hr fotoperiode 24, 19. Sommer ukrudtsarter med C 4 fotosyntetiske cyklus kræver normalt højere lysintensitet, og derfor er tests gjort i slutningen af foråret-sommeren eller suppleret lysintensitet er omkring 400 pmol m -2 sek -1 med en 14 timers fotoperiode. - Brug en anden protokol for nogle ukrudtsarter angriber uafskallet ris, fx A. plantago-aquatica, S. mucronatus og C. difformis som beskrevet i 22.
- Transplantation frøplanter i polystyren bakker med 24 runde celler (55 mm i diameter, 64 mm dyb) FILført med 60% silt lerjord, 30% sand og 10% tørv (efter volumen).
- Sæt bakkerne i 12 cm dybe plastbeholdere fyldt med vand og sejlpinde ned ved skruet rustfrit stål stænger for at forhindre dem flydende (figur 1).
- Opretholde vandstanden i beholderne ved 1-2 cm under niveauet for jordoverfladen, og der tilsættes 1,5 g kobbersulfat til hver beholder (som indeholder 10-12 l vand) for at undgå spredning af alger.
5. Herbicid Behandlinger
- Behandlinger med præspiringsherbicider:
- Efter omkring tre dage i spiring kabinet som beskrevet i afsnit 3, transplantation de spirende frø i plastbakker indeholder underlaget beskrevet ovenfor, og dække med et lag af jord (ca. 1 cm). Dette er et kritisk trin for at sikre, at planter ikke vil opstå på grund af herbicid virkning snarere end en overdreven nedgravning dybde.
- Tag underlaget til feltet capabyen ved at placere bakkerne, som har et par huller i bunden, på underkopper fyldt med vand.
- En dag efter omplantning, behandle bakkerne med før fremspiring herbicid 25.
- Holde substratet ved eller nær felt kapacitet ved tilsætning af vand efter behov både oppefra og nedefra af kapillære kræfter fra underskålen. Denne procedure favoriserer permanens af herbicidet ved den korrekte dybde (dvs. hvor de spirende frø er) for en god behandlingseffekt.
- Behandlinger med postspiringsherbicider:
- Spray planter, når de når 2-3 bladsstadiet (dvs. vækststadium 12-13 i den udvidede BBCH vækst skala 26).
- Startende fra dagen efter behandlingen, skal du indstille vandingssystem efter vand- kravene i ukrudtsarter og sæsonen (fx til Echinochloa spp. Det leverer vand i 3 min 4 gange om dagen, med jævne mellemrum fra 9 am til 9 pm). Vand er disbidraget ved hjælp af et automatisk sprinkleranlæg vandingsanlæg.
Variant: glyphosat anvendes på anlæg stadie BBCH 14-21.
- Herbicid forberedelse og distribution.
BEMÆRK: Alle herbicider (før og efter fremspiring) anvendes som kommercielle formuleringer med anbefalede tensider på to doser, anbefalede dosis felt (1x) og tre gange, (3x).- Hvis det er nødvendigt, forbereder det overfladeaktive løsning i bulk i henhold til de instruktioner på etiketten; slutkoncentrationen udtrykkes normalt som en procentdel af det endelige volumen (fx 0,3%) eller som volumen skal fordeles per arealenhed (fx 1 L ha -1).
- Brug opløsningen af overfladeaktivt middel som opløsningsmiddel for herbicidet (opløst stof) opløsning for at holde den rette koncentration af den aktive bestanddel. Forberede den mest koncentrerede herbicidopløsning først (3x). Beregn mængden af kommercielt produkt, der skal opløses i opløsningen af overfladeaktivt middel (eller i deioniseret vand, hvis enoverfladeaktivt middel er ikke nødvendigt) ved følgende ligning:
Dosis urt = [(Dosis felt x Dose max) × V fin] / V del
Hvor: Dosis urt = herbicid dosis (ml), dosis dosis felt = herbicid felt (ml ha -1), dosis max = maksimal dosis leveret, V fin = endelige volumen af opløsningen (L), V del = volumen leveres af bænk sprøjten (L ha -1). - (: 1, vol / vol 2) herbicidet opløsning 3x til fremstilling af mindre koncentreret ene (1x) fortyndes. Denne procedure reducerer chancen for at lave fejl ved afvejning eller afpipettering af herbicider. Herbicidopløsning koncentration er udtrykt som volumen skal fordeles per arealenhed (L ha -1).
- Start sekvensen af behandling med lavere herbicid dosis (1x). På denne måde er der ikke behov for at vaske sprøjtning kabinettet mellem to behandlinger med samme herbicid.
- Fordel ukrudtsmidlet opklaringn anvendelse af en præcision bænk sprøjte leverer 300 L ha -1 (± 1%), ved et tryk på 215 kPa, og en hastighed på 0,75 m sek-1, med en bom udstyret med tre faste ventilator (udvidet sortiment) hydrauliske dyser .
- Vask sprøjtning kabinet to gange, når herbicidet ændres ved hjælp blegemiddel 1% (v / v) og skyl derefter.
Variant: glyphosat påføres med en spray volumen på 200 L ha -1 27.
BEMÆRK: Særlig opmærksomhed skal betales, når meget biologiske herbicider, såsom den sulfonylurinstoffer sulfometuron eller flazasulfuron, der anvendes. I sidstnævnte tilfælde gøre én vaskning med en blegemiddelopløsning og en anden med ammoniak (2,5% vol / vol), efterfulgt af en omhyggelig skylning med vand.
6. Indsamling og analyse af data
- Gennem en stregkodelæser, som automatisk identificerer hver bakke, registrerer antallet af planter, der overlevede behandlingen samt Visual Anslået Biomasse (VEB). Planter er røvsmelteostpro- som værende død, hvis de viser ingen aktiv vækst uanset farve eller andet udseende.
- Gøre vurderingen tre eller fire uger efter behandlingen (WAT) afhængig af de testede herbicider (fx tre WAT for ACCase inhibitorer og fire WAT for ALS-hæmmere eller glyphosat).
- Vurdere den generelle behandlingseffekt ved at inkludere en modtagelig population (tjek S) i alle forsøg, dvs en befolkning samles i en hjemmeside, som er behandlet med herbicider aldrig eller sjældent var.
- Express plante overlevelse som procentdel af antallet af behandlede planter, talt lige før herbicid behandling, og beregne standard error (SE) pr middelværdi (gennemsnit af de to replikater).
- VEB opnås ved en visuel sammenligning af plantebiomasse mellem behandlede og ikke-behandlede kontrol af samme population 25, 28. En score, der spænder fra 10 til anlæg, der ikke er berørt af herbicidet (sammenlignet med den ikke-behandlede kontrol) til 0 hvornårplanterne er klart død, er givet til hver behandlet bakke.
- Tilskrive populationer til fire kategorier baseret på de opnåede resultater fra behandlinger med to herbicider doser: S når mindre end 5% af planter overlevede de herbicid dosis 1x, SR, når overlevende varierede fra 5% til 20% ved herbicid dosis 1x, R, når flere end 20% af planter overlevede herbicid dosis 1x og RR, når overlevende er mere end 20% ved herbicid dosis 1x og mere end 10% ved herbicid dosis 3x 17.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
For at vurdere modstanden status for en formodet resistent population, er det afgørende at inkludere en modtagelig check i analysen for at kontrollere ukrudtsmidlet effekt. Resultaterne af en screeningstest udført på P. rhoeas befolkninger, en ukrudtsplante infesting hvedemarker, er rapporteret i figur 2, hvor effekten af fire postspiringsherbicider på en modtagelig kontrol (09-36), og på den mistænkte resistente én (10-91) præsenteres. Befolkning 09-36 blev fuldstændig kontrolleret af ALS-hæmmer iodosulfuron mens kun én plante overlevede dosis 1x af de to andre ALS herbicider testet, florasulam og tribenuronmethyl (figur 2). I stedet omkring 60% af de planter af befolkningen 10-91 overlevede både herbicid doser af iodosulfuron og tribenuronmethyl og omkring 50% overlevede 1x dosis af florasulam. Disse resultater bekræfter, at befolkningen 10-91 er yderst resistent (RR) til iodosulfuron og tribenuron-methyl og modstandsdygtig(R) til florasulam. En anden reaktion blev observeret med 2,4-D, et herbicid har en anden SoA (dvs. det efterligner endogent auxin), i vid udstrækning anvendes til at styre tokimbladede ukrudt i hvede. Kun 33% af planter af S kontrol blev dræbt med dette herbicid på dosis 1x og VEB værdien var> 20% (figur 2). Den manglende effekt på check befolkningen ikke bekræfte, hvis befolkningen 10-91 er resistent over for denne herbicid eller ej. Anbefales det i dette tilfælde til at udføre eksperimentet igen, og hvis resultaterne bekræftes, at ændre S befolkning. Et eksempel på god kontrol med modtagelige kontrol er vist i figur 3. Den Echinochloa spp. befolkning 07-16L blev fuldstændig kontrolleret af alle herbicider på den anbefalede dosis feltet (1x). I dette tilfælde er det muligt at fastslå, at befolkningen 08-42 er meget cross-resistente over for alle ALS testede, dvs azimsulfuron, bispyribac-Na, imazamox og penoxsulam hæmmere. Den ikke-behandlede check af begge populationer er rapporteret til venstre. Disse planter bruges til at beregne VEB; mængden af biomasse visuelt estimeret skuffen ved bakke giver en score på 10 til den ikke-behandlede kontrol og derefter tildele en score fra 0, for replikat uden grønne plantevæv, til 10, når biomassen er sammenlignelig med den ikke-behandlede kontrollere (figur 3).
Et andet eksempel på output er rapporteret i figur 4, hvor plante overlevelse Lolium spp. til glyphosat er vist. De testede populationer blev indsamlet i hvede-baserede dyrkningssystemer, hvor glyphosat udøver forskellige selektionstryk (dvs. lejlighedsvis eller 1-2 behandlinger om året eller 3-flere gange om året). Planter blev sprøjtet på tidligt rodskydningen etape (BBCH 14-21) ved hjælp af to doser af glyphosat: 480 og 1440 g ae ha -1, som repræsenterer den minimale og maksimale anbefalede dosis vilkår for årlige ukrudt (dvs. therophytes) på, at væksten stalder. Data blev opsamlet fire uger, efter behandlingen. Baseret på begge forsøg, syv af de testede populationer havde en overlevelsesrate på 80% eller mere (populationer 343, 383, 384, 403, 509, 512 og 537) ved den laveste dosis anvendes, men kun 50% af planter af befolkningerne 403 og 509 overlevede den højeste glyphosat dosis. En befolkning havde en overlevelse på omkring 40% ved 1x dosis, mens blot et par planter af befolkningen 509 overlevede den laveste dosis og befolkning 508 var fuldt kontrolleret til enhver dosis. Sammenfattende disse forsøg viste forskellige niveauer af resistens over for glyphosat, der ofte afspejles feltet historie brugen herbicid. Niveauet for glyphosat resistens var højere for de befolkninger, der var blevet mere intenst behandlet: dvs antallet af marken ansøgninger pr år og antal år selektionstryk var højere.
Beskrevet for en herbicid (figur 4) protokol kan anvendes inden for talrige andre have diffeleje SoA; på denne måde modstanden mønster af en eller flere populationer kan bestemmes. Et eksempel på modstand mønster variabilitet Echinochloa spp. populationer er rapporteret i tabel 1. Historiske optegnelser af herbicid brug og afgrødestyring fås fra landmanden viste, at ALS-hæmmende herbicider var valg middel (dvs. penoxsulam eller imazamox). Test Modstanden blev derfor udført med tre ALS-inhiberende herbicider (azimsulfuron, penoxsulam og imazamox) tilhører forskellige kemiske familier, og en herbicid med en anden SOA den ACCase-inhiberende herbicid profoxydim. Den modtagelige check (07-16L) blev fuldstændig kontrolleret af alle testede herbicider (tabel 1). Tre antibiotikaresistensmønstre blev påvist: tretten populationer resulterede at være resistent kun ALS-inhibitorer, fire populationer resulterede at være resistent kun til den ACCase inhibitoren profoxydim, og tre populationer viste en multipel modstand mønster til både ACCase inhibitoren profoxydim og ALS-inhibitorer. Inden for hver modstand mønster er det muligt at skelne mellem forskellige biotyper, fx fire populationer er resistente over for ALS-hæmmere overlevede kun behandlinger med sulfonylurinstof azimsulfuron mens to af de multiresistente populationer overlevede kun behandling med ALS-hæmmer azimsulfuron men var helt kontrolleret af penoxsulam og imazamox.
Figur 1. Eksempel på C. difformis, en ukrudtsart angriber uafskallet ris, eksperiment set-up. Polystyren bakker sættes i plastbeholdere og blokeret af skruet rustfrit stål stænger for at forhindre dem flydende. Vand holdes ved 1-2 cm under niveauet af jordoverflade at efterligne uafskallet ris betingelser. Fotografiet blev taget fire uger efter behandlingen.p_upload / 52923 / 52923fig1large.jpg "target =" _ blank "> Klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 2. Reaktion af to P. rhoeas befolkninger at postspiringsherbicider. Effekt af iodosulfuron, tribenuron, florasulam og 2,4-D testet på anbefalede dosis felt (1x) og tre gange, (3x) på planter overlevelse (blå søjler) og visuel estimering biomasse ( VEB, røde bjælker) af modtagelige kontrol (09-36) og af en resistent population (10-91). Vurderingen blev udført fire uger efter det herbicid behandling. Plante overlevelse og VEB er udtrykt som procentdel af antallet af behandlede planter og VEB af de ikke-behandlede kontroller (%). Den vandrette linje på 20% af plante overlevelse repræsenterer den udslagsgivende tærsklen mellem resistente og modtagelige populationer, når planterne bliver behandlet ved doser 1x. Lodrette stængerrepræsenterer standardfejl beregnet på middelværdien af de to gentagelser. Klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 3. Visuelle resultater af en screening på to Echinochloa spp. befolkninger. Den modtagelige check, 07-16L (S), og den resistente population, 08-42, blev testet med fire ALS-hæmmere (indberettet til højre) ved to doser, 1x og 3x, (rapporteret i bunden). For S kontrol kun resultaterne af dosis 1x rapporteres, fordi alle planter allerede blev kontrolleret på denne dosis. Tre eksempler på VEB score er rapporteret i rødt: 0 = alle planter døde, 10 = alle planter overlevede og biomasse kan sammenlignes med den ikke-behandlede (NT) kontrol (rapporteret til venstre), 5 = biomasse er omkring halvdelen af, at der i en bakke af den ikke-behandledetjek. Klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 4. Andel af anlæg overlevelse for ti Lolium spp. befolkninger testet med glyphosat. Plant overlevelse registreret i to forsøg (blå barer og appelsin barer for exp. I og II, henholdsvis). Data er udtrykt som en procentdel (%) af antallet af behandlede planter. To modtagelige kontrol var fuldt kontrolleret ved doser 1x og er derfor ikke rapporteret i grafen. To doser blev testet, er det mindste (1x = 480 g ae ha -1) og maksimum (3x = 1440 g ae ha -1) doser rapporteret på etiketten. Den vandrette linje på 20% af plante overlevelse repræsenterer den udslagsgivende tærsklen mellem resistente og modtagelige populationer når planterne var godbided ved dosis 1x. Lodrette streger repræsenterer standardafvigelser beregnet på middelværdien af de to gentagelser. Klik her for at se en større version af dette tal.
Tabel 1. Resistens status enogtyve populationer af Echinochloa spp. Modtagelige check (07-16L) er rapporteret i fed skrift. Modstandsniveauer rapporteres for hver af de fire herbicider testede (én ACCase inhibitor, profoxydim, og tre ALS-inhibitorer, azimsulfuron, penoxsulam og imazamox) ifølge fire kategorier: S = mindre end 5% planter overlevede herbicidet dosis 1x, SR = plante overlevelse varierede fra 5% til 20% ved herbicid dosis 1x, R = mere end 20% af planter overlevede herbicid dosis 1x, RR = plante overlevelse var mere end 20% ved herbicid dosis1x og mere end 10% ved dosering 3x. Forskellige styrker mønstre er fremhævet: rød = modstand kun ACCase inhibitor, gul = modstand kun ALS-inhibitor (er), orange = modstand mod ACCase inhibitor og til mindst et ALS-inhibitor.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Flere trin inden for de protokoller er afgørende for en vellykket vurdering af herbicidresistens i en population: 1) frø skal indsamles, når moden fra planter, der havde overlevet ukrudtsmidlet behandling (er). Modning af frø på moderplanten er afgørende at undgå vanskeligheder med frøspiring senere; 2) anbefales det korrekt opbevaring af frø for at undgå spredning af forme, der ville forhindre spiring; 3) kimplanter skal behandles på det rigtige vækststadium, som rapporteret på etiketten af herbicidet pakken. Man skal være omhyggelig, således at planter, der skal behandles, har nået omtrent samme vækststadium; 4) de herbicid løsninger bør forberedes og håndteres med nøjagtighed, så planterne sprøjtes med den korrekte koncentration af aktiv ingrediens derfor undgå ukontrollable fejltagelser; 5) efter hver herbicid behandling anbefales det at rengøre sprøjtning kabinettet og glasvarer anvendt til fremstilling af opløsninger for at undgåkontaminering i følgende herbicid behandling, især når stærkt biologisk aktive herbicider er involveret.
Protokollerne præsenteres heri, kan let tilpasses til en bred vifte af ukrudtsarter med de nødvendige ændringer efter art og herbicider af interesse. Især metoder bryde frø hviletilstand og til spiring er skridt, der bør tages op til hver nye ukrudtsarter (se afsnit 2 og 3). Sprøjteudstyr undertiden nødt justeringer, når der anvendes forskellige herbicider, fx glyphosat kræver forskellige indstillinger af sprøjtning kabinettet (se afsnit 5.3), og planter behandles på et senere vækst tidspunkt end med de fleste herbicider.
Den tid og plads, der kræves for at udføre disse protokoller kan være en begrænsende faktor, og kan ikke være egnet til rutinemæssig test. Men for at begrænse omkostningerne, kun én herbicid dosis kan anvendes. På denne måde kan stadig fås oplysninger om, hvorvidt than befolkning er resistent. En potentiel begrænsning af den fremgangsmåde er relateret til det faktum, at der ikke resistente kontrol er inkluderet i forsøgene. Faktisk på grund af det store antal biotyper evalueret (dvs. forskellige arter og herbicider, der er involveret), mange kontroller skal indgå i hvert forsøg, så øger omkostningerne.
Imidlertid er de fordele i forhold til alternative teknikker / protokoller baseret på hele planten bioassays kun anvender én herbicid dosis 15 relateret til højere pålidelighed og mulighed for udledning af resistensniveau. Hurtigere og billigere screeningstest diagnostiske er også blevet udtænkt, in vivo eller in vitro (f.eks petriskål bioassays 8, spektrofotometriske forsøg med herbicid målenzym 29). Men de giver kun kvalitative oplysninger og kræve nogle indledende arbejde, til tider besværlig at identificere ukrudtsmidlet dosis for at skelne mellem resistant og modtagelige planter. De in vitro-assays skal også tilpasses den aktive bestanddel anvendt.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 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 g 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 | 537 x 328 x 72 mm, 24 round cells (6x4) |
| 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. , CRC Press LLC. Raton, FL. 308 (2001).
- Sattin, M. Herbicide resistance in Europe: an overview. Proc. BCPC International Congress. , Crop Science & Technology. UK. 131-138 (2005).
- Heap, I. M. International Survey of Herbicide Resistant Weeds. , Available from: http://www.weedscience.org (2015).
- 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).
- Herbicide Resistance Action Committee. Classification of herbicides according to site of action. , Available from: http://www.hracglobal.com/Education/ClassificationofHerbicideSiteofAction.aspx (2015).
- 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. , Brighton. 179-184 (1999).
- Baskin, C. C., Baskin, J. M. Seeds, Ecology, Biogeography and Evolution of dormancy and Germination. , Academic Press. San Diego, USA. 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. , Brighton, UK. 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. , Brighton. 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, Wellesbourne, UK. 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).
