Method Article
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.
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.
Гербициды наиболее широко используется борьба с сорняками мера, на которые приходится до 50% рынка защиты растений в мире 1. Они относительно недорогие инструменты, избегать трудоемких и трудоемким почвы практики выращивания, и в конечном итоге привести к экономически эффективным, безопасным и выгодным пищевой продукции 2. Тем не менее, большая фенологические и генетическая изменчивость присутствует во многих видов сорняков, вместе с чрезмерной зависимости от использования гербицидов, часто приводит к выбору устойчивых к гербициду населения сорняков. Введение селективных гербицидов с очень конкретной цели метаболического 3-5 резко увеличилось количество случаев сопротивления на протяжении многих лет. На сегодняшний день, 240 видов сорняков (140 двудольных и однодольных 100) по всему миру развивались устойчивость к гербицидам разных сайтах действий (SOA) 4. Это главная забота для борьбы с сорняками и более в общем для устойчивого производства сельскохозяйственных культур.
e_content "> Раннее обнаружение сопротивления на основе надежных тестов, часто выполняемых в теплице, является ключевым шагом в управлении устойчивые к гербицидам сорняков. Различные подходы были разработаны в соответствии с целями, необходимого уровня точности, времени и имеющихся ресурсов, а а также видов сорняков считается 6-12. Тем не менее, когда подтверждение статуса сопротивления новой сорняками биотипу требуется (т.е. группа лиц, которые имеют несколько физиологических характеристик, в том числе способность к выживанию одного или более гербицидов, принадлежащие к Особую группу использовали в дозе, которые обычно контролируют их), прочный целое растение биоанализа должна быть выполнена в контролируемой среде 4, 11.Биотип редко устойчивы только к одному гербициду. Каждый биотипа поэтому характеризуется определенной схеме сопротивление, т.е., количество и тип SoA гербицидов Он устойчив к и от данного сопротивленияУровень каждой гербицида 13. Ранний и надежное определение образцу креста или множественной резистентностью 5, 14 имеет важное значение для управления полевой устойчивости.
Стоит отметить, что сопротивление гербицида не имеет ничего общего с естественной толерантности, что некоторые виды сорняков экспонат к некоторым гербицидам, например, двудольных видов против АССаза ингибирующих гербицидов, видов однодольных против 2,4-D, полевого хвоща против глифосата.
Эта статья представляет собой жесткий подход для тестирования предполагаемый устойчивые к гербицидам биотипов, отобранных в тех областях, где были зарегистрированы плохой контроль по гербицида (ов). Соответствующие варианты в стандартных протоколов в отношении видов сорняков, участвующих представлены. Преимущества более альтернативных методов / протоколов на основе либо в целых растений биоанализа с использованием только одну дозу гербицида, 15 или обработки семян в чашках Петри 8 связаны с более высокой reliability и возможность выведения уровень сопротивления из-за включения двух гербицидов дозах в экспериментах. Тем не менее, для обычного тестирования сопротивления, те же методы могут быть применены только в одной дозе гербицида, таким образом уменьшая затраты.
А также позволяет подтверждение статуса сопротивления, полученная информация может быть использована для оптимизации и следующие шаги исследований и / или разработке эффективных стратегий управления стойкость.
1. Отбор проб и семян хранения
2. Семенной состояния покоя
ПРИМЕЧАНИЕ: покоя семян обеспечивает гибкую и эффективную механизм, который позволяет адаптировать сорняки и сохраняются в агроэкосистемах. Чтобы разорвать покоя и позволяют прорастание семян, различные протоколы должны быть использованы в зависимости от видов сорняков, т.е. типа покоя 16.
Есть три основных способа удаления покоя:
3. прорастание семян
4. Рассада Пересадка и рост
5. гербицидов
6. Сбор и анализ данных
Чтобы оценить состояние сопротивления предполагаемого стойкого населения, очень важно, чтобы включать в себя неустойчивого в анализе с целью проверки эффективности гербицида. Результаты скринингового теста, проведенные на P. населения rhoeas, сорняк засоряет поля пшеницы, сообщается на рисунке 2, где эффективность четырех послевсходовых гербицидов на восприимчивого проверки (09-36) и на подозреваемого стойкой одного (10-91) представлены. Населения 09-36 полностью контролируется ALS ингибитор йодосульфурон то время как только одно растение выжили доза 1x из двух других гербицидов ALS испытанных, флорасулам и трибенурон-метил (рисунок 2). Вместо этого, около 60% растений популяции 10-91 выжили оба гербицида дозы йодосульфурон и Трибенурон-метил и около 50% выжили 1x дозу флорасулам. Эти результаты подтверждают, что население 10-91 обладает высокой устойчивостью (ОР) для йодосульфурон и Трибенурон-метил и устойчивы(R), чтобы флорасулам. Отличается ответ наблюдался с 2,4-D, гербицида, имеющего различное SoA (т.е., он имитирует эндогенный ауксин), широко используются для управления двудольные сорняки в пшенице. Только 33% растений S проверки были убиты с этим гербицидом в дозе 1х и значение ВЭБ> 20% (рисунок 2). Отсутствие эффективности на чеке населения не подтверждает, если население 10-91 устойчив к этому гербициду или нет. В этом случае рекомендуется снова выполнить эксперимент и, если результаты подтвердятся, чтобы изменить S население. Пример хорошего управления неустойчивого сообщается на рисунке 3. В Echinochloa SPP. Население 07-16L полностью контролируется всеми гербицидов в рекомендуемый поля дозы (1x). В этом случае можно утверждать, что население 08-42 обладает высокой перекрестной устойчивости ко всем ингибиторов ALS испытанных, т.е. азимсульфурон, биспирибак-Na, имазамокс и penoxsulam. Не обработанные чЭк обоих популяций сообщили слева. Эти растения используются для вычисления ВЭБ; количество биомассы визуально оценивается лоток лоток дает 10 баллов к не обработанной проверки, а затем присвоения баллов от 0, для репликации без каких-либо зеленой растительной ткани, до 10, когда биомасса сравнима с не обработанной проверить (рисунок 3).
Другим примером выхода сообщается на рисунке 4, где выживание растений в Lolium SPP. к глифосату показано. Популяции проверенные были собраны в основе пшеницы систем земледелия, где глифосат оказывает различное давление отбора (то есть, время от времени или 1-2 процедуры в год или 3-более раз в год). Растения опрыскивают в стадии кущения в начале (BBCH 14-21) с помощью двух доз глифосата: 480 и 1440 г к.э. га -1, которые представляют минимальный и максимальный рекомендуется доза поле для однолетних сорняков (т.е. therophytes) При этом рост мвозраст. Данные были собраны четыре недели после лечения. На основании обоих экспериментах, семь из протестированных популяций была выживаемость 80% или более (популяций 343, 383, 384, 403, 509, 512 и 537) по самой низкой дозе, но применяется только 50% растений популяции 403 и 509 пережил самую высокую дозу глифосата. Один население было выживаемость около 40% при дозе 1x, в то время как только немногие растения населения 509 пережил самую низкую дозу и население 508 полностью контролируется на любой дозе. Таким образом, эти эксперименты показали различные уровни устойчивости к глифосату, что часто отражается историю области использования гербицидов. Уровень устойчивости к глифосату была выше, для населения, которые были более интенсивно обработанных: т.е., количество полевых условиях в год, и количество лет давления отбора была выше.
Протокол, описанный в одном гербицида (рис 4) могут быть применены к многочисленным другим лицам, сиситемахаренда SoA; В этом случае сопротивление шаблон из одного или нескольких популяций может быть определена. Пример сопротивления изменчивости картина Echinochloa SPP. популяции представлены в таблице 1. Исторические данные использования гербицидов и управления культур, полученных от фермера показали, что АЛС-ингибирующие гербициды выбора агент (т.е., penoxsulam или имазамокс). Поэтому измерение сопротивления проводили с тремя ALS-гербицидов, ингибирующих (азимсульфурон, penoxsulam и имазамоксу), принадлежащих к различным химическим семей, и один гербицид, имеющим другую SOA, АССазных-ингибирующим гербицидам профоксидим. Восприимчивы проверка (07-16L) был полностью контролируется всех испытанных гербицидов (таблица 1). Три модели сопротивления были обнаружены: тринадцать населения привели как устойчивый только к ингибиторам ALS, четыре популяции привели как устойчивый только ингибитора АССаза профоксидим и три популяции показали кратное сопротивление шаблон для обоих ингибиторов АССазы профоксидим и ингибиторов АЛС. В каждой модели сопротивления можно выделить различные биотипов, например, четыре популяции, устойчивые к ингибиторам ALS выжили только процедуры с сульфонилмочевины азимсульфурон а два мульти-резистентных популяций выжил только лечение с ингибитором ALS азимсульфурон но были вполне контролируемые penoxsulam и имазамокс.
Рисунок 1. Пример С difformis, а сорняки наводнивших рисовые эксперимент настройки. лотки из полистирола помещают в пластиковые контейнеры и заблокирован резьбовых стержней из нержавеющей стали, чтобы предотвратить их плавающими. Воды поддерживается на 1-2 см ниже уровня поверхности почвы, чтобы имитировать условия рисовые риса. Снимок был сделан через четыре недели после лечения.p_upload / 52923 / 52923fig1large.jpg "цель =" _ пустое "> Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунок 2. Реакция двух P. населения rhoeas пост-гербициды. Влияние йодосульфурон, Трибенурон, флорасулам и 2,4-D проходят в дозе рекомендуется поля (1x) и в три раза, что (3x) на выживаемость растений (синие полосы) и визуальная оценка биомассы ( ВЭБ; красные столбики) восприимчивых проверки (09-36) и стойкого населения (10-91). Оценка была сделана через четыре недели после обработки гербицидом. Выживание растений и ВЭБ выражаются в процентах от числа обработанных растений и ВЭБ не обработанных проверок (%). Горизонтальная линия на 20% выживания растений представляет собой дискриминационную порог между устойчивостью и уязвимых групп населения, когда растения обрабатывают на дозы 1x. Вертикальные линиипредставляют стандартные ошибки, рассчитанные на среднего значения двух повторах. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунок 3. Визуальные результаты скрининга на двух Echinochloa SPP. популяции. восприимчивы проверка, 07-16L (S), и устойчивы населения, 08-42, были протестированы с четырьмя ингибиторов ALS (зарегистрированных на праве) в двух дозах, 1x и 3x, (зарегистрированных в нижней). Для S проверки только результаты доз 1x сообщается, потому что все растения были уже контролируется на этой дозе. Три примера ВЭБ счетом сообщается в красный: 0 = все растения мертвы, 10 = все растения выжили и биомассы сравнимо с не обработанной (NT) проверки (отчетный слева), 5 = биомасса составляет примерно половину того, что в Лоток не обработанныепроверить. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунок 4. Процент выживания растений в течение десяти Lolium SPP. популяции испытания с выживанием растений глифосата. записанного в двух экспериментах (синий баров и оранжевые баров для опыта. I и II, соответственно). Данные выражены в процентах (%) от количества обработанных растений. Два восприимчивых проверяет, были полностью контролируется в дозе 1х и, следовательно, не сообщается в графе. Две дозы были испытаны, минимум (1x = 480 г к.э. га -1) и максимум (3x = 1440 г к.э. га -1) дозы сообщили на этикетке продукта. Горизонтальная линия на 20% выживания растений представляет собой дискриминационную порог между устойчивостью и уязвимых групп населения, когда растения были удовольствиеред в дозе 1х. Вертикальные полосы представляют стандартные ошибки, рассчитанные на среднего значения двух повторах. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Таблица 1. Сопротивление статус двадцати одного популяций Echinochloa SPP. Подвержены проверка (07-16L) сообщается жирным шрифтом. Уровни сопротивления приведены для каждого из четырех испытываемых гербицидов (один АССазы ингибитор профоксидим и три ингибиторы ALS, азимсульфурон, penoxsulam и имазамокс) в соответствии с четыре категории: S = менее 5% растений выжили гербицид дозы 1x, SR = выживание растений колебалась от 5% до 20% в 1x доз гербицидов, R = более 20% растений сохранились 1x гербицид дозы, ОР = выживание растений был более, чем 20% в дозе гербицида1x и более 10% при дозе в 3 раза. Различные модели сопротивления выделены: красный = сопротивление только ингибитора АССазного, желтый = сопротивление только в ингибитором ALS (ов), оранжевый = сопротивление ингибитора АССазного и по крайней мере один ингибитор ALS.
Несколько шагов в протоколах имеют решающее значение для успешной оценки устойчивости к гербицидам в популяции: 1) семена должны быть собраны, когда зрелый из растений, которые выжили лечения (ы) к гербицидам. Созревание семян на материнском растении важно избегать трудностей в прорастания семян более поздней; 2) надлежащее хранение семян рекомендуется избегать распространения плесени, что бы предотвратить прорастание; 3) рассада должна рассматриваться в нужное стадии роста, как сообщает на этикетке упаковки гербицидов. Необходимо соблюдать осторожность, так что растения, которые будут рассматриваться достигли приблизительно такой же стадии роста; 4) к гербицидам растворы должны быть подготовлены и обработаны с точностью так, чтобы растения опрыскивают правильной концентрации активного ингредиента, следовательно, избежать ошибок непроверяемые; 5) после каждой обработки гербицидом рекомендуется тщательно очистить распыления шкаф и посуда, используемая для приготовления растворов, чтобы избежатьЗагрязнение в следующем гербицидной обработки, особенно когда речь идет о высокой биологической активностью гербицидов.
Протоколы, представленные здесь, могут быть легко адаптированы к широкому кругу видов сорняков с необходимыми изменениями в зависимости от вида и гербицидов, представляющих интерес. В частности, методы сломать покоя семян и всходов шаги, которые должны быть пересмотрены для каждого нового вида сорняков (см разделы 2 и 3). Оборудование для орошения иногда требуется корректировки при различных гербицидов используются, например, глифосат требует различных настроек распыления кабинета (см раздел 5.3) и растения обрабатывают на более поздней стадии роста, чем с большинством гербицидов.
Время и пространство, необходимое для выполнения этих протоколов может быть ограничивающим фактором и не могут быть пригодны для рутинного тестирования. Тем не менее, чтобы ограничить стоимость, могут быть использованы только одна доза гербицида. Таким образом, информация по-прежнему может быть получен от того тон устойчив населения. Потенциальным ограничением подхода связано с тем, что нет устойчивых проверки не включены в экспериментах. В самом деле, из-за большого количества биотипов оцененных (т.е. различных видов и гербициды, участвующих), многие проверки должны быть включены в каждом эксперименте, тем самым увеличивая затраты.
Тем не менее, преимущества по сравнению с альтернативными методами / протоколов на основе цельных растений биоанализа с использованием только одного гербицида, дозу 15 связаны с более высокой надежностью и возможностью выведения уровень сопротивления. Быстрее и менее дорогие диагностические тесты скрининга были также разработаны в естественных условиях или в пробирке (например, чашки Петри биопробы 8, спектрофотометрические анализы на гербицида целевого фермента 29). Тем не менее, они только обеспечивают качественную информацию и требуют определенную предварительную работу, иногда кропотливую, чтобы определить дозу гербицида, для различения разрешенииistant и восприимчивые растения. Анализы в пробирке также должны быть адаптированы в соответствии с активного ингредиента.
The authors declare that they have no competing financial interests.
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.
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 |
Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи
Запросить разрешениеThis article has been published
Video Coming Soon
Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены