Introduction
Herbicider är mest flitigt ogräsbekämpning åtgärd, som står för upp till 50% av den globala växtskyddsmarknaden 1. De är relativt billiga verktyg, undvika arbetsintensiva och tidskrävande markodlingsmetoder, och i slutändan leda till kostnadseffektiv, säker och lönsam livsmedelsproduktion 2. Den stora fenologiska och genetisk variation som finns i många ogräsarter, tillsammans med en övertro på användningen av bekämpningsmedel, men resulterar ofta i valet av herbicidresistenta ogräspopulationer. Införandet av selektiva herbicider med en mycket specifik metabolisk mål 3-5 har dramatiskt ökat antalet motstånds fall under årens lopp. Hittills har 240 ogräsarter (140 dikotyledoner och 100 monokotyledoner) över hela världen utvecklats resistens mot olika ogräsmedel webbplatser Aktions (SOA) 4. Detta är ett stort problem för ogräsbekämpning och mer allmänt för hållbar produktion av grödor.
e_content "> Tidig upptäckt av motstånd, baserad på tillförlitliga tester, som utförs ofta i ett växthus, är ett viktigt steg för att hantera herbicidresistenta ogräs. Olika metoder har utvecklats i enlighet med de mål, krävs noggrannhet, tid och resurser, som samt ogräsarter anses 6-12. Men när det krävs bekräftelse på motstånd status som ny ogräs biotyp (dvs en grupp av individer som delar flera fysiologiska egenskaper, inklusive förmågan att överleva en eller flera herbicider som tillhör en särskild grupp användes i en dos som normalt skulle kontrollera dem), behöver en robust hel växt bioanalys som skall utföras i en kontrollerad miljö 4, 11.En biotyp är sällan resistent mot bara ett ogräsmedel. Varje biotyp kännetecknas därför av ett visst motstånd mönster, det vill säga antal och typ av SoA av ogräsmedel det är resistent mot, och en viss motståndskraftnivå till varje herbicid 13. Den tidiga och tillförlitlig bestämning av mönstret av korset eller flera motstånd 5, är viktigt för fältresistenshantering 14.
Det är värt att nämna att herbicidresistens har ingenting att göra med den naturliga tolerans som vissa ogräsarter uppvisar mot vissa ogräsmedel, t.ex. dicot arter vs. ACCas-hämmande herbicider, monokotyledona arter jämfört med 2,4-D, åkerfräken vs. glyfosat.
Denna uppsats presenterar en robust metod för att testa förmodade herbicidresistenta biotoper samplade i områden där dålig kontroll av ogräsmedel (s) hade rapporterats. Relevanta varianter till standardprotokoll i förhållande till ogräsarter inblandade presenteras. Fördelarna jämfört med alternativa tekniker / protokoll baserade på antingen hela växt bioanalyser som använder endast ett ogräsmedel dos 15 eller behandla frön i petriskålar 8 är relaterade till högre reliabbilitet och möjlighet att dra slutsatsen motståndsnivån på grund av införandet av två ogräsmedel doser i experimenten. Men för rutinresistenstestning, samma metoder kan tillämpas på endast ett ogräsmedel dos, så minskar kostnaderna.
Samt att tillåta bekräftelse av motståndet status, kan den information som erhålls kan användas för både optimering följande forsknings steg och / eller utforma ljudresistenshanteringsstrategier.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. provtagning och lagring
- Övervaka odlade fält för omotiverad dåliga ogräsmedel prestanda, det vill säga, inte på grund av ogynnsamma väderförhållanden eller låga ogräsmedel behandlingar kvalitet.
- Samla ett prov frö från en art i taget och tilldela en unik kod. Mogna frön brukar samlas före grödans skörd från växter som hade överlevt herbiciden behandling (s). Snabb bildskärmen för att observera om fröna fälls av moderplantan när mogna.
- Fyll i ett formulär för varje prov som anger den tilldelade unik kod, namnet på arter, insamling datum, GPS-koordinater, kommun, bondens namn, fältstorlek, angrepp nivå, skörd, ogräsmedel (s) som används under säsongen och historiska register över området .
- Samla frön från minst 30 slumpvis utvalda plantor som är representativa för fältet angrepp. Säkerställa att provet fröet innehåller minst 5000 mogna frön. För en obligat korsningspotential ogräsarter(T.ex. Lolium spp. Eller Amaranthus spp.), Minska antalet plantor till 10-15, hålla det totala antalet frön runt 5.000 11.
- Delprov fältet om fläckar av ogräs är spridda över stora områden (mer än en hektar) som olika herbicidresistent biotoper väljs.
- Förvara frön i otätade papperspåsar märkta med den unika kod som tilldelats.
- Låt fukt avdunsta men utsätt inte frön för hög temperatur (dvs undvika att lämna dem i en bil under solen) eller extrema temperaturväxlingar för att undvika induktion av sekundära dvala.
- Rena (avlägsna agnar, de-skrov frön, etc.) och lagra dem vid omgivningstemperatur i ett torrt rum. Efter att ha utfört de första resistenstest, lagra frön för långa tidsperioder i ett mörkt rum vid 4 ° C, företrädesvis i vakuumförslutna plastpåsar. På detta sätt frön bevara sin lönsamhet under en betydligt längre tid.
OBS: Seed dvala ger en flexibel och effektiv mekanism som gör det möjligt för ogräs att anpassa och framhärdar i jordbrukets ekosystem. För att bryta dvala och tillåta utsäde grobarhet, olika protokoll måste användas beroende på ogräsarter, dvs den typ av dvala 16.
Det finns tre huvudsakliga sätt att ta bort dvala:
- Vernalization
OBS: För att få samtidig groning och plantor uppkomst, en period av utsäde vernalization allt från några dagar till en vecka krävs för att avlägsna fysiologisk dvala från många arter. T.ex. Amaranthus retro, Chenopodium album, Lolium spp, Avena fatua, Polygonum persicaria , Phalaris paradoxa 17-19. En längre period av upp till 15 dagar krävs för Papaver rhoeas, CYPERUS DIFFORMIS och Ammania coccinea och upp till 30 dagar för Schoenoplectus mucronatus- Sätt lite avjoniserat vatten i plastskålar. Klipp två skikt av filterpapper och blöta dem i vattnet, ta bort eventuellt överskott. Placera lufttorkade frön på papperet. Överför plastskålar till ett kylskåp vid 4 ° C under den tid som krävs tid.
OBS: Vissa ogräsarter är mer motsträviga till groning än andra på grund av mekanisk dvala, dvs. fröskalet egenskaper, och nödvändiggör användningen av en kemisk markberedning med användning av svavelsyra för att gro 21.
- Förbered en bägare med koncentrerad svavelsyra (95-98%). Förbered en bägare full med vatten. Sätt fröna i ett hölje av icke-vävt material.
- Blöt t.ex. Echinochloa spp. Eller Sorghum halepense frön för 20 min eller 5 min, respektive, i koncentrerad svavelsyra.
- Ta kuvertet ur bägaren med hjälp av en pincett och placera den i bägaren är full av vatten. Öppnakuvert, sätta frön i en liten durkslag och skölj dem noggrant under rinnande vatten.
- Blötlägg fröna i 2 min i kloroform. Skölj fröna med avjoniserat vatten och torka dem med absorberande papper. Dunk fröna i 80% svavelsyra under 5 minuter.
- Sätt frön i en liten durkslag och skölj dem noggrant under rinnande vatten.
OBS: Frön av andra ogräsarter inte gro alls för några månader efter mognad, oavsett vilken metod som används för att bryta dvala.
- Förvara fröna under en period av minst 3-4 månader vid RT och låg luftfuktighet och följ sedan ovanstående protokoll för dvala bryta (t.ex. Oryza sativa var. Sylvatica eller P. rhoeas).
3. frögroning
- Placera frön att gro i plastic skålar innehållande 0,6% (m / v) agar med 0,1% kaliumnitrat (KNO3) tillade:
- Bered en lösning av agar vid 0,6% + 0,1% KNO 3 med användning av avjoniserat vatten. Lös agar i en mikrovågsugn.
- Häll agar lösningen i plastskålar. Kyl substrat och sedan lägga i frön.
- Placera plastskålar i en grobarhet skåp för ungefär en vecka med ljus- och temperaturförhållanden beroende på de optimala förutsättningarna för varje ogräsarter. För de flesta vinterarter, är det temperaturområde 15/25 ° C natt / dag och 12 h ljusperiod med neonrör som tillhandahåller en Photosynthetic Photon flödestäthet (PPFD) av 15-30 | j, mol m -2 s -1. För många sommar arter är temperaturområdet 15/30 ° C natt / dag.
Variant: Sissa arter, såsom S. halepense behöver en värmebehandling. Därför efter markberedning, frön av S. halepense utsattes för följande förhållanden: cykler av 4 h vid 45 ° C och 20 h vid 24 ° C under tre dagar till groning skåpet, och sedan tre dagar under normala förhållanden.
4. Groddplanta Transplantation och tillväxt
- Transplant femton till tjugo plantor i plastbrickor (325 x 265 x 95 mm) fylld med en standard ingjutning mix (60% finkornig lerjord, 15% sand, 15% agriperlite och 10% torv - per volym).
OBS: omplantering, i stället för direktsådd, tillåter en enhetlig stativ av växter i samma skede tillväxten skall erhållas, vilket är en viktig förutsättning för att optimera prestanda av herbiciden behandling. - Identifiera varje fack med en streckkod inklusive alla uppgifter för den unika identifierings: befolknings kod, ogräsmedel som testas, replikera antal och progressiv fack nummer <./ Li>
- Placera fack i en uppvärmd växthus och vattenväxter som behövs för att upprätthålla substratet vid eller i närheten av fältkapacitet.
OBS: Tillväxttemperaturen varierar beroende på de ogräsarter. Ofta tester görs under hösten / vintern / våren, så lätt kompletteras med hjälp av 400 W metallhalogenlampor, som ger en PPFD av cirka 150 fimol m -2 s -1 och en 12 h fotoperiod 24, 19. Summer ogräsarter med C4 fotocykel kräver vanligtvis högre ljusintensitet och därför tester görs i slutet av våren-sommaren eller kompletterade ljusintensiteten är ca 400 fimol m -2 s -1 med en 14 timmars fotoperiod. - Använd ett annat protokoll för vissa ogräsarter som angriper paddyris, t.ex. A. plantago-aquatica, S. mucronatus och C. difformis som beskrivs i 22.
- Transplantera plantor i polystyren brickor med 24 runda celler (55 mm diameter, 64 mm djup) Fillett med 60% finkornig lerjord, 30% sand och 10% torv (volym).
- Ställ facken i 12 cm djupa plastbehållare fyllda med vatten och lattor ned av skruvade stavar av rostfritt stål för att förhindra att flytande (Figur 1).
- Upprätthålla vattennivån i behållarna vid 1-2 cm under nivån hos jordytan och tillsätt 1,5 g kopparsulfat till varje behållare (som innehåller 10 till 12 L vatten) för att undvika spridningen av alger.
5. Herbicide Behandlingar
- Behandlingar med före uppkomst ogräsmedel:
- Efter cirka tre dagar i grobarhet skåpet som beskrivs i avsnitt 3, transplantera de groende frön i plastbrickor innehållande substratet som beskrivs ovan och täck med ett lager av jord (ca 1 cm). Detta är ett kritiskt steg för att säkerställa att plantorna inte kommer att uppstå på grund av att herbiciden effekt snarare än en överdriven fyllningshöjd.
- Ta underlaget till fält capastad genom att placera brickorna, som har några hål i botten på fat fyllda med vatten.
- En dag efter transplantation, behandla brickorna med före uppkomst ogräsmedel 25.
- Hålla substratet vid eller i närheten av fältkapacitet genom tillsats av vatten efter behov både ovanifrån och underifrån av kapillaritet från fatet. Detta förfarande gynnar beständig av herbiciden vid korrekt djup (dvs där de groende fröna) för en god behandlingseffekt.
- Behandlingar med efter uppkomst ogräsmedel:
- Spray växter när de når 2-3 bladstadiet (dvs. tillväxtfas 12-13 i den utvidgade BBCH tillväxt skala 26).
- Från och med dagen efter behandlingen, ställ in bevattningssystem i enlighet med kraven vattnet i ogräsarter och säsongen (t.ex. för Echinochloa spp. Det levererar vatten i 3 min 4 gånger per dag, med jämna mellanrum från 09:00 till 9 pm). Vatten är disbidragit med hjälp av en automatisk sprinklerbevattningssystem.
Variant: glyfosat appliceras vid planta BBCH 14-21.
- Herbicidberedning och distribution.
OBS: Alla herbicider (före och efter uppkomst) tillämpas som kommersiella formuleringar med rekommenderade tensider på två doser, rekommenderas fält dos (1x) och tre gånger (3x).- Om det behövs, förbereda tensidlösningen i bulk enligt instruktionerna på etiketten; den slutliga koncentrationen är vanligtvis uttryckt i procent av den slutliga volymen (t.ex. 0,3%) eller volym som ska fördelas per ytenhet (t.ex. 1 L ha -1).
- Använd den ytaktiva lösningen som lösningsmedel för herbiciden (löst ämne) lösning för att hålla rätt koncentration av den aktiva beståndsdelen. Förbered det mest koncentrerade herbicidlösning först (3x). Beräkna kvantiteten av kommersiella produkten att lösas i den ytaktiva lösningen (eller i avjoniserat vatten, om enytaktivt medel är inte nödvändigt) med användning av följande ekvation:
Dos ört = [(Dos fältet x Dos max) x V fin] / V del
Var: Dos ört = ogräsmedel dos (ml), Dos fält = ogräsmedel fält dos (ml ha -1), Dos max = maximal dos levereras, V fin = slutvolym av lösningen (L), V del = volymen levereras av bänk spruta (L ha -1). - Späd (2: 1, vol / vol) herbiciden lösningen 3x för att framställa mindre koncentrerad ett (1x). Detta förfarande minskar risken för att göra fel när vägning eller pipettering herbiciderna. Herbicidlösning koncentration uttrycks som volym som ska fördelas per ytenhet (L ha -1).
- Starta sekvensen av behandlingen med den lägre herbicid dos (1 x). På detta sätt finns det ingen anledning att tvätta sprutskåp mellan två behandlingar med samma ogräsmedel.
- Fördela herbiciden Solution med hjälp av en precisionsbänk spruta leverera 300 L ha -1 (± 1%), vid ett tryck av 215 kPa och en hastighet av 0,75 m s -1, med en bom utrustad med tre platt-fan (utökat område) hydrauliska munstycken .
- Tvätta sprutskåpet två gånger när herbiciden ändras med blekmedel 1% (v / v) och skölj sedan.
Variant: glyfosat appliceras med en sprutvolym av 200 L ha -1 27.
OBS: Särskild uppmärksamhet måste ägnas när mycket biologiska herbicider, såsom den sulfonylurea sulfometuron eller flazasulfuron, används. I det senare fallet gör en tvättning med en bleklösning och en annan med ammoniak (2,5% volym / volym), följt av en noggrann sköljning med vatten.
6. Insamling och analys av data
- Genom en streckkodsläsare, som automatiskt identifierar varje fack, registrera antalet anläggningar som överlevde behandling samt Visual Beräknad biomassa (VEB). Växter är assEssed som dött om de visar ingen aktiv tillväxt oavsett färg eller annat utseende.
- Gör bedömningen tre eller fyra veckor efter behandling (WAT) beroende på de testade herbicider (t.ex. tre WAT för ACCas hämmare och fyra WAT för ALS-hämmare eller glyfosat).
- Utvärdera den allmänna effekt behandlingen genom att ta en mottaglig population (se S) i alla experiment, det vill säga en befolkning samlas på en plats som var aldrig eller sällan behandlas med ogräsmedel.
- Express växt överlevnad i procent av antalet behandlade växter, räknades strax före herbicid behandling, och beräkna standardfelet (SE) per medelvärde (medelvärde av de två replikat).
- VEB erhålls genom en visuell jämförelse av växtbiomassa mellan behandlade och icke behandlade kontroll av samma population 25, 28. En poäng, som sträcker sig från 10 till anläggningar som inte påverkas av ogräsmedel (jämfört med icke-behandlade kontroll) till 0 närväxterna är klart döda, ges till varje behandlad fack.
- Skriva populationer till fyra kategorier baserat på resultaten från behandlingar med två ogräsmedel doser: S när mindre än 5% av växter överlevde de ogräsmedel dos 1x, SR när överlevande varierade från 5% till 20% vid ogräsmedel dos 1x, R när fler än 20% av växter överlevde ogräsmedel dos 1x och RR när överlevande är mer än 20% vid ogräsmedel dos 1x och mer än 10% vid ogräsmedel dos 3x 17.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
För att bedöma motståndet status av en förmodad resistent befolkningen, är det mycket viktigt att inkludera en känslig kontroll i analysen för att verifiera ogräsmedel effekt. Resultaten av en screeningtest som utförs på P. rhoeas populationer, ett ogräs angriper vetefält, redovisas i Figur 2, där effekten av fyra efter uppkomst ogräsmedel på en känslig kontroll (09-36) och på den misstänkta resistenta en (10-91) presenteras. Populationen 09-36 var helt kontrolleras av ALS-hämmare jodsulfuron medan endast en växt levde dos 1x av de andra två ALS herbicider som testades, florasulam och tribenuron-metyl (Figur 2). I stället omkring 60% av anläggningarna befolknings 10-91 levde både ogräsmedel doser av jodsulfuron och tribenuron-metyl och cirka 50% överlevde 1x dos av florasulam. Dessa resultat bekräftar att befolkningen 10-91 är mycket motståndskraftig (RR) till jodsulfuron och tribenuron-metyl och motståndskraftig(R) till florasulam. Ett annat svar observerades med 2,4-D, en herbicid med en annan SoA (dvs härmar det endogena auxin), används ofta för att styra dikotyledona ogräs i vete. Endast 33% av växter av S kontrollen dödades med detta bekämpningsmedel vid dosen 1x och VEB värdet var> 20% (Figur 2). Avsaknaden av effekt på checken befolkningen inte bekräfta om befolkningen 10-91 är resistenta mot detta bekämpningsmedel eller inte. I detta fall är det rekommenderat att utföra experimentet igen och om resultaten bekräftas, för att ändra S-populationen. Ett exempel på god kontroll över den mottagliga kontrollen redovisas i Figur 3. Den Echinochloa spp. befolkningen 07-16L var helt kontrollerad av alla ogräsmedel vid rekommenderad fält dos (1x). I detta fall är det möjligt att konstatera att befolkningen 08-42 är mycket korsresistent mot alla ALS-hämmare som testats, dvs azimsulfuron, bispyribac-Na, imazamox och penoxsulam. Det inte behandlade check av båda populationerna redovisas till vänster. Dessa växter används för att beräkna VEB; mängden biomassa visuellt uppskattat magasin med facket ger ett resultat på 10 till inte behandlade check och sedan tilldela en poäng från 0, för kopia utan grön växt vävnad, till 10 när biomassan är jämförbar med den inte behandlade Kontrollera (Figur 3).
Ett annat exempel av produktionen redovisas i Figur 4, där växt överlevnad Lolium spp. mot glyfosat visas. De testade populationer samlades i vetebaserade odlingssystem där glyfosat utövar olika selektionstryck (dvs ibland eller 1-2 behandlingar per år eller 3-gånger per år). Växter sprayades på tidigt rotskottsstadiet skede (BBCH 14-21) med två doser av glyfosat: 480 och 1440 g ae ha -1, som representerar de minsta och högsta rekommenderade fält dos för årliga ogräs (dvs therophytes) på att tillväxten stålder. Data insamlades fyra veckor efter behandlingen. Baserat på båda experimenten, sju av de testade befolkningarna hade en överlevnadsgrad på 80% eller mer (populationer 343, 383, 384, 403, 509, 512 och 537) vid den lägsta dosen tillämpas, men endast 50% av växter av befolknings 403 och 509 överlevde den högsta glyfosat dosen. En befolkning hade en överlevnadsgrad på cirka 40% vid 1x dos, medan några plantor av befolkningen 509 överlevde den lägsta dosen och befolkning 508 var helt kontrolleras vid någon dos. Sammanfattningsvis visar dessa experiment visade olika nivåer av resistens mot glyfosat som ofta reflekterade fältet historia herbicider. Nivån på glyfosatresistens var högre för de populationer som hade mer intensivt behandlats: det vill säga, antalet fält ansökningar per år och antalet år av selektionstryck var högre.
Det protokoll som beskrivits för en herbicid (fig 4) kan appliceras på ett stort antal andra som har diffehyra SoA; på detta sätt resistensmönstret hos en eller flera populationer kan bestämmas. Ett exempel på resistensmönster variation av Echinochloa spp. populationer redovisas i tabell 1. Historiska register över användningen av bekämpningsmedel och odling erhållen från bonden indikerade att ALS-hämmande herbicider var väljarmedel (dvs penoxsulam eller imazamox). Motståndet testet därför utföras med tre ALS-hämmande herbicider (azimsulfuron, penoxsulam och imazamox) tillhör olika kemiska familjer och en herbicid som har en annan SoA, den ACCas-hämmande herbicid profoxydim. Den känsliga check (07-16L) var helt kontrollerad av alla testade herbicider (tabell 1). Tre resistensmönster upptäcktes: tretton populationer resulte som är resistent endast till ALS-hämmare, fyra populationer resulte som är resistent endast till ACCas hämmare profoxydim den, och tre populationer visade en multipel resistensmönster både ACCas hämmare profoxydim och ALS-hämmare den. Inom varje resistensmönster är det möjligt att skilja olika biotoper, t.ex. fyra populationer som är resistenta mot ALS-hämmare levde endast behandlingar med sulfonylurea azimsulfuron medan två av de multiresistenta populationer överlevde endast behandling med ALS-hämmare azimsulfuron men var ganska kontrolleras av penoxsulam och imazamox.
Figur 1. Exempel på C. difformis, en ogräsarter som angriper paddyris, experiment set-up. Polystyren brickor sätts i plastbehållare och blockeras av skruvade stavar av rostfritt stål för att förhindra att flytande. Vatten hålls vid 1-2 cm under nivån hos jordytan att efterlikna paddyris förhållanden. Fotografera togs fyra veckor efter behandlingen.p_upload / 52.923 / 52923fig1large.jpg "target =" _ blank "> Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 2. svar av två P. rhoeas populationer att posta uppkomst ogräsmedel. Effekt av jodosulfuronmetylnatrium, tribenuron, florasulam och 2,4-D testade vid rekommenderad fält dos (1x) och tre gånger (3x) på anläggningen överlevnad (blå staplar) och visuell bedömning av biomassa ( VEB, röda staplar) av den mottagliga kontrollen (09-36) och av en resistent befolkningen (10-91). Bedömningen gjordes fyra veckor efter ogräsmedel behandlingen. Växt överlevnad och VEB uttrycks i procent av antalet behandlade växter och VEB av icke-behandlade kontroller (%). Den horisontella linjen vid 20% av växt överlevnad representerar den kräsne tröskeln mellan resistenta och känsliga befolkningsgrupper när växter behandlas vid dosen 1x. Vertikala streckrepresenterar standardfel beräknade på medelvärdet för de två replik. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 3. Visuella resultaten av en undersökning på två Echinochloa spp. populationer. Den känsliga check, 07-16L (S), och den resistenta befolkningen, 08-42, testades med fyra ALS-hämmare (rapporterade till höger) på två doser, 1x och 3x, (redovisas till botten). För S kontrollen endast resultaten av dos 1x redovisas, eftersom alla anläggningar redan kontrolleras vid denna dos. Tre exempel på VEB poäng redovisas i rött: 0 = alla växter döda, 10 = alla växter överlevde och biomassa kan jämföras med icke-behandlade (NT) check (rapporterade till vänster), är 5 = biomassa ungefär hälften av den i en bricka med en inte behandladekontrollera. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 4. Andel av växt överlevnad för tio Lolium spp. populationer testas med glyfosat. Växt överlevnad registreras i två experiment (blå barer och apelsin barer för exp. I och II, respektive). Data uttrycks i procent (%) av antalet behandlade plantor. Två känsliga kontroller helt kontrolleras vid dos 1x och redovisas därför inte i grafen. Två doser testades, den lägsta (1x = 480 g ae ha -1) och maximal (3x = 1440 g ae ha -1) doser rapporteras på produktetiketten. Den horisontella linjen vid 20% av växt överlevnad representerar den kräsne tröskeln mellan resistenta och känsliga befolkningsgrupper när växter var behandlaed vid dosen 1x. Vertikala staplar representerar standardavvikelser beräknade på medelvärdet för de två replik. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Tabell 1. Resistance status tjugoen populationer av Echinochloa spp. Mottaglig check (07-16L) redovisas i fetstil. Motståndsnivåer redovisas för var och en av de fyra herbicider testade (ett ACCas hämmare, profoxydim, och tre ALS-hämmare, azimsulfuron, penoxsulam och imazamox) enligt fyra kategorier: S = mindre än 5% av växter överlevde ogräsmedel dos 1x, SR = växt överlevnad varierade från 5% till 20% vid ogräsmedel dos 1x, R = mer än 20% av växter överlevde ogräsmedel dos 1x, RR = växt överlevnad var mer än 20% vid ogräsmedel dos1x och mer än 10% vid dosen 3x. Olika resistensmönster är markerade: röd = motstånd endast ACCas hämmare, gul = motstånd bara för att ALS-hämmare (s), orange = motstånd mot ACCas hämmare och minst en ALS-hämmare.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Flera steg i protokollen är avgörande för en lyckad utvärdering av herbicidresistens i en population: 1) frön bör samlas in när mogen från växter som hade överlevt herbiciden behandling (s). Mognad av fröna på moderplantan är avgörande för att undvika svårigheter i frögroning senare; 2) rätt förvaring av frön rekommenderas att undvika spridning av formar som skulle förhindra groning; 3) plantor bör behandlas på rätt tillväxtfas, enligt uppgifter på etiketten bekämpningsmedlet paketet. Man måste vara försiktig så att växter som skall behandlas har nått ungefär samma tillväxtfas; 4) ogräsmedel lösningarna bör beredas och hanteras med precision, så att växterna besprutas med rätt koncentration av aktiv ingrediens därmed undvika okontrollerbara misstag; 5) efter varje herbicid behandling rekommenderas att rengöra sprutskåp och glas användas för att framställa lösningar för att undvikaföroreningar i följande ogräsmedel behandling, särskilt när högt biologiskt aktiva herbicider är inblandade.
De protokoll som presenteras häri kan lätt anpassas till ett brett spektrum av ogräsarter med nödvändiga modifieringar beroende på art och herbicider av intresse. I synnerhet metoder bryta frö dvala och för groning är åtgärder som bör omprövas för varje ny ogräsarter (se avsnitt 2 och 3). Besprutning utrustning behöver ibland justeringar när olika herbicider används, till exempel, kräver glyfosat olika inställningar av sprutskåpet (se avsnitt 5.3) och växter behandlas vid en senare tillväxtfas än med de flesta herbicider.
Den tid och utrymme som krävs för att utföra dessa protokoll kan vara en begränsande faktor, och kan inte vara lämpliga för rutintestning. Men för att begränsa kostnaderna, endast en herbicid dos kan användas. På detta sätt fortfarande kan erhållas information om huruvida tHan befolkningen är resistent. En potentiell begränsning av tillvägagångssättet är relaterat till det faktum att inga resistenta kontroller är inkluderade i experimenten. I själva verket, på grund av det stora antalet biotyper utvärderade (dvs olika arter och växtgifter inblandade), många kontroller bör inkluderas i varje experiment, vilket ökar kostnaderna.
Men de fördelar jämfört med alternativa tekniker / protokoll baserade på hela anläggningen bioanalyser som använder endast ett ogräsmedel dos 15 relaterad till högre tillförlitlighet och möjligheten att dra slutsatsen motståndsnivån. Snabbare och mindre kostsamma diagnostiska screeningtest har också tagits fram, in vivo eller in vitro (t.ex. petriskål bioanalyser 8, spektrofotometriska tester på ogräsmedel målenzym 29). Men de bara ge kvalitativ information och kräver en del förarbete, ibland mödosam, för att identifiera ogräsmedel dos för att skilja mellan resistant och mottagliga växter. De in vitro-analyser måste också anpassas efter den aktiva ingrediens som används.
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).
