Διερεύνηση της ανθεκτικότητας διαφόρων βιοτύπων μοσχοκύπερης (Cyperus difformis) σε ζιζανιοκτόνα που αναστέλλουν τη δράση του ενζύμου ALS:
Creators: name: Ντοανίδου, Συμέλα Ιωάννη
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2013
Subjects: Μοσχοκύπερη (Cyperus difformis)
Αναστολείς του ενζύμου ALS
Azimsulfuron
Small flower umbrella sedge (Cyperus difformis)
ALS inhibitors

description: Σε πειράματα φυτοδοχείων που πραγματοποιήθηκαν στο Αγρόκτημα του Α.Π.Θ. κατά την χρονική περίοδο 2010-11 αξιολογήθηκαν 10 βιότυποι μοσχοκύπερης (Cyperus difformis) για την πιθανότητα σταυρανθεκτικότητάς τους σε ζιζανιοκτόνα-αναστολείς της δράσης του ενζύμου οξικογαλακτική συνθάση (ALS). Η σύγκριση έγινε με βάση πιστοποιημένο ευαίσθητο βιότυπο από Ηνωμένο Βασίλειο. Η οκταπλάσια δόση των azimsulfuron, halosulfuron-methyl και imazosulfuron προκάλεσε μείωση του νωπού βάρους των φυτών των 10 δυνητικώς ανθεκτικών βιοτύπων του ζιζανίου κατά 2-40%, ενώ η αντίστοιχη μείωση από τη συνιστώμενη δόση των bentazone και glyphosate ήταν 100% και 68-82%. Επίσης, η διπλάσια δόση των penoxsulam, bispyribac-sodium και imazamox μείωσε το νωπό βάρος των φυτών των 10 δυνητικώς ανθεκτικών βιοτύπων κατά 7-40%, 7-40% και 14-70%, αντιστοίχως. Όλες οι επεμβάσεις των ζιζανιοκτόνων ήταν αποτελεσματικές εναντίον του ευαίσθητου βιότυπου.Τα πειράματα της έντασης ανθεκτικότητας έδειξαν ότι η 64x δόση των ζιζανιοκτόνων azimsulfuron και halosulfuron-methyl μείωσε την ανάπτυξη των φυτών των ανθεκτικών βιοτύπων λιγότερο από 50%. Αντιθέτως, η 1/2x (0.5 g/στρ) δόση τους επέφερε μείωση του ευαίσθητου βιοτύπου κατά 50%. Η αλληλούχηση του als γονιδίου έδειξε ότι η ανθεκτικότητα των δέκα βιοτύπων στα παραπάνω ζιζανιοκτόνα οφείλεται σε σημειακή μετάλλαξη της α-περιοχής του ενζύμου ALS και συγκεκριμένα στο κωδικόνιο της προλίνης (Pro, CCT) στη θέση 197, με συνέπεια την αντικατάσταση της προλίνης από αλανίνη (Ala, GCT) ή σερίνη (Ser, TCT).Η δράση του ενζύμου ALS των δέκα ανθεκτικών βιοτύπων στην παρουσία των ζιζανιοκτόνων azimsulfuron και halosulfuron-methyl έδειξε ότι οι I50 τιμές (συγκέντρωση κάθε ζιζανιοκτόνου που προκαλεί μείωση της δράσης του ενζύμου ALS κατά 50%) κυμάνθηκαν από 10.3 έως 50,8 μΜ azimsulfuron και από 6.41 έως 48,5 μΜ halosulfuron-methyl. Οι αντίστοιχες I50 τιμές των azimsulfuron και halosulfuron-methyl για τον ευαίσθητο βιότυπο ήταν 0,09 και 0,10 μΜ. Η ένταση ανθεκτικότητας (R/S), όπου αριθμητής είναι η τιμή I50 του ανθεκτικού βιότυπου (R) και παρανομαστής η τιμή I50 του ευαίσθητου βιότυπου (S), κυμάνθηκε για τους ανθεκτικούς βιότυπους από 116 έως 900 για το azimsulfuron και από 65 έως 490 για το halosulfuron-methyl. Τα αποτελέσματα αυτά δείχνουν ότι η σταυρανθεκτικότητα των 10 βιοτύπων στα ζιζανιοκτόνα-αναστολείς της δράσης του ενζύμου ALS οφείλεται σε μετάλλαξη του als γονιδίου, η οποία οδήγησε σε τροποποίηση του ενζύμου ALS και ειδικότερα σε αντικατάσταση της Pro στη θέση 197 από Ala ή Ser.
description: Ten smallflower umbrella-sedge (Cyperus difformis) biotypes, collected from rice fields in Nothern Greece, were evaluated in pot experiments conducted at the university farm of The Aristotle University of Thessaloniki for possible development of cross-resistance to ALS-inhibiting herbicides. Azimsulfuron, halosulfuron-methyl and imazosulfuron applied at eight times higher than the recommended rate reduced fresh weight of plants by 2-40%, whereas the respective reduction from the application of the recommended rate of bentazone and glyphosate was 100% and 68-82%. In addition, the application of penoxsulam, bispyribac-sodium, and imazamox at two times higher than the recommended rate reduced fresh weight of the ten Cyperus biotypes by 7-40%, penoxsulam 7-40%, and 14-70%, respectively.The rate response experiments showed that both azimsulfuron and halosulfuron–methyl, applied at sixty four (64) times higher than the recommended, failed to reduce growth of the ten resistant biotypes by 50%. However, for the susceptible biotype, both herbicides applied at 1/2x of the recommended rate reduced growth by 50%. The als gene sequencing for the 10 resistant and one susceptible biotype revealed that the observed resistance is attributed to point mutations on the A-domain of the enzyme acetolactate synthase (ALS) and particularly on the codon 197 (CCT) leading to substitution of proline by alanine (GCT) or serine (TCT).The catalytic activity of the ALS enzyme in the presence of azimsulfuron and halosulfuron-methyl indicated that the I50 values (herbicide concentration needed for 50% reduction of the ALS activity) ranged from 10.3 to 50.8 μM azimsulfuron and from 6.41 to 48.5 μM halosulfuron-methyl, whereas the corresponding values for the susceptible biotype were 0.09 and 0.10 respectively. The resistance ratio [(R/S, calculated by dividing the I50 value of each resistant biotype (R) with the I50 for the susceptible one (S)] ranged from 116 to 900 for azimsulfuron and from 65 to 490 for halosulfuron-methyl. These results strongly support that the cross-resistance of the ten biotypes was due to Pro197 substitution by Ala or Ser, which resulted in reduced ALS sensitivity to ALS-inhibiting herbicides.