SZYBKI TEST DO OCENY ODPORNOŚCI WYCZYŃCA POLNEGO (ALOPECURUS MYOSOROIDES L.) NA HERBICYDY

Transkrypt

1 Progress in Plant Protection/Postępy w Ochronie Roślin, 49 (1) 2009 SZYBKI TEST DO OCENY ODPORNOŚCI WYCZYŃCA POLNEGO (ALOPECURUS MYOSOROIDES L.) NA HERBICYDY KAZIMIERZ ADAMCZEWSKI, KINGA MATYSIAK, ROMAN KIERZEK Instytut Ochrony Roślin Państwowy Instytut Badawczy Władysława Węgorka 20, Poznań K.Adamczewski@ior.poznan.pl I. WSTĘP Doświadczenia szklarniowe wykonane na próbach zebranych z kilku rejonów kraju wykazały, że w występują biotypy wyczyńca polnego (Alopecurus myosoroides L.) odporne na herbicydy (Adamczewski 2008). Badania szklarniowe nad odpornością chwastów na herbicydy są dość długotrwałe i kosztowne. Dlatego poszukuje się szybkich metod oceny odporności na herbicydy. Badania na ten temat prowadzili: Tal i wsp. (2000), Uludag i wsp. (2006), Hull i Moss (2007), Salas i wsp. (2007) oraz Wagner i wsp. (2008). Celem badań było porównanie badań wykonanych w warunkach szklarniowych na roślinach i laboratoryjnych na nasionach nad oceną odporności biotypów wyczyńca polnego na herbicydy. II. MATERIAŁ I METODY Badania wykonane w warunkach szklarniowych na 20 próbach pozwoliły na wyselekcjonowanie biotypów odpornych na 3 herbicydy: Tolurex 500 SC (500 g w litrze chlortoluronu), Atlantis 04 WG (3% mezosulfuronu + 0,6% jodosulfuronu) oraz Puma Universal 069 EW (69 g w litrze fenoksaprop-p-etylu). Z wybranymi biotypami wykonano doświadczenia szklarniowe z zastosowaniem kilku dawek trzech herbicydów dla określenia dawki zwalczającej 50% roślin wyczyńca polnego, tzw. dawki efektywnej (ED 50 ). Użyte w badaniach dawki herbicydów podano prezentując wyniki. Doświadczenia szklarniowe wykonano w czterech powtórzeniach w plastikowych wazonach o pojemności 0,5 litra i średnicy 9 cm. Do doświadczeń użyto glebę ogrodniczą wymieszaną z piaskiem w stosunku 3 : 1. Do każdego wazonu wysiewano po około 1520 nasion, po wschodach rośliny przerywano pozostawiając w wazonie po 8 roślin. Temperatura wynosiła 2025 C, a długość dnia i nocy 16/8 godzin. Zabieg opryskiwania herbicydami wykonano opryskiwaczem szklarniowym w fazie 23 liści roślin wyczyńca polnego. Ocenę działania zastosowanych herbi-

2 314 Progress in Plant Protection/Postępy w Ochronie Roślin, 49 (1) 2009 cydów wykonano po 3 tygodniach od zabiegu oceniając zieloną masę części nadziemnych. W warunkach laboratoryjnych wykonano doświadczenie w celu sprawdzenia szybkiej metody oceny odporności biotypów wyczyńca polnego na herbicydy o trzech różnych mechanizmach działania: inhibitor fotosyntezy w fotosystemie II (chlortoluron), inhibitor syntetazy acetylomleczanowej (ALS) (mezosulfuron + jodosulfuron) oraz inhibitor acetylo koenzymu A carboksylazy (ACCase) (fenoksaprop). W tym celu na kwadratowych płytkach plastikowych o rozmiarach cm oceniano wzrost roślin biotypów wyczyńca polnego. Płytki napełniono piaskiem kwarcowym i dodano 65 ml roztworu zawierającego różne stężenia badanych herbicydów, następnie piasek przykryto bibułą filtracyjną i umieszczono po 12 nasion podkiełkowanych ziarniaków wyczyńca polnego. Po umieszczeniu nasion i zamknięciu płytki ustawiono horyzontalnie, tak aby wzrost roślin był zgodny z tropizmem. W badaniach uwzględniono te same biotypy, jak w doświadczeniach szklarniowych, a zastosowane dawki podano w wynikach. Po 12 dniach od wyłożenia nasion na płytki mierzono długość liści i korzeni. Uzyskane wyniki sumowano przyjmując to jako działanie herbicydu na kiełkujące rośliny wyczyńca polnego. Doświadczenie wykonano w 5 powtórzeniach. Wcześniej, zebrane nasiona wyczyńca polnego zostały oczyszczone i posegregowane, a do doświadczeń przeznaczono tylko ziarniaki dorodne, dobrze kiełkujące. Ponadto w badaniach wstępnych na płytkach Petriego określono, jakie należy zastosować dawki herbicydów. Uzyskane wyniki z doświadczeń szklarniowych i laboratoryjnych przedstawiono w procentach, przyjmują obiekt kontrolny jako 100. Wyniki z doświadczeń szklarniowych i laboratoryjnych oceniono statystycznie wykonując analizę wariancji. Dla każdego biotypu określono krzywą regresji, przy poziomie ufności 0,05%. Analizę statystyczną wykonano przy pomocy programu komputerowego Polo Plus (Robertson i wsp. 2002). Program ten automatycznie wykreśla krzywą oraz wykonuje obliczenia dawki efektywnej (ED 50 ), powodującej 50% redukcji zielonej masy w doświadczeniu szklarniowym lub 50% redukcji wzrostu liści i korzeni w doświadczeniu laboratoryjnym. Na tej podstawie obliczono wskaźnik odporności w doświadczeniu szklarniowym i laboratoryjnym, a uzyskane wyniki podano w tabeli 1. W doświadczeniu szklarniowym jest to stosunek dawki powodującej 50% redukcji zielonej masy roślin odpornych i dawki wywołującej podobny efekt u roślin wrażliwych. W doświadczeniu laboratoryjnym jest to stosunek dawki wywołującej 50% redukcji wzrostu liści i korzeni dla biotypu odpornego i dawki wywołującej podobny efekt dla biotypu wrażliwego. Porównując wskaźnik odporności uzyskany w doświadczeniu szklarniowym z laboratoryjnym można ocenić przydatność stosowanych metod. III. WYNIKI I ICH OMÓWIENIE Uzyskane wyniki z badań szklarniowych przedstawiono na rysunkach 1, 3 i 5, a z doświadczeń laboratoryjnych na rysunkach 2, 4 i 6. Natomiast wyniki z obliczeń dawek efektywnych dla badanych herbicydów z doświadczeń szklarniowych i laboratoryjnych oraz wskaźniki odporności podano w tabeli 1. Celem tych badań było porównanie dwóch metod oceny skuteczności działania herbicydu na biotyp odporny (R) i wrażliwy (S) wyczyńca polnego. Ponadto uzyskano odpowiedź, czy w badaniach nad odpornością chwastów na herbicydy testem szklarniowym można zastąpić test laboratoryjny.

3 Test do oceny odporności wyczyńca polnego 315 Tabela 1. Parametry dotyczące odpornych (R) i wrażliwych (S) biotypów A. myosoroides na herbicydy oceniane dwoma różnymi metodami Table 1. Detection parameters of resistance (R) and susceptible (S) biotypes of A. myosoroides on three herbicides using two different methods Herbicydy Herbicides Chlorotoluron (Tolurex 500 SC) Mesosulfuron + iodosulfuron (Atlantis 04 WG) Fenoxaprop-P-etyl (Puma Universal 069 EW) Biotyp Biotype R S R S R1 R2 S Test na roślinach (test szklarniowy) Whole plants test Test na nasionach (test laboratoryjny) Seed bioassay ED 50 R/S SE* ED 50 R/S SE* 1,85 0,44 34,69 6,73 0,18 0,11 0,05 4,20 5,22 3,60 2,20 0,290 0,322 0,202 0,185 0,123 0,197 0,195 92,61 15,19 1,86 0,29 1,13 0,42 0,11 6,09 6,41 10,27 3,82 SE* błąd standardowy standard error ED 50 dla testu na roślinach [l, g/ha] whole plants test [l, g/ha] ED 50 dla testu na nasionach w mg, µl/płytkę Petriego [mg, µl/dcm 2 ] seed bioassy in mg, µl/petri dish [mg, µl /dcm 2 ] 0,131 0,172 0,142 0,134 0,128 0,129 0,131 Rys. 1. Wpływ dawek chlortoluronu na ubytek świeżej masy roślin biotypu odpornego (R) i wrażliwego (S) A. myosoroides (doświadczenie szklarniowe) Fig. 1. The effect of chlortoluron on fresh-weight reduction of resistance (R) and susceptible (S) biotypes of A. myosoroides (greenhouse experiment)

4 316 Progress in Plant Protection/Postępy w Ochronie Roślin, 49 (1) 2009 Rys. 2. Wpływ dawek chlortoluronu na długość liści i korzeni biotypu odpornego (R) i wrażliwego (S) A. myosoroides (doświadczenie laboratoryjne) Fig. 2. The effect of chlortoluron on shoot and root length of resistance (R) and susceptible (S) biotypes of A. myosoroides (laboratory experiment) Rys. 3. Wpływ mezosulfuronu + jodosulfuronu na ubytek świeżej masy roślin biotypu odpornego (R) i wrażliwego (S) A. myosoroides (doświadczenie szklarniowe) Fig. 3. The effect of mesosulfuron + iodosulfuron on fresh-weight reduction of resistance (R) and susceptible (S) biotypes of A. myosoroides (greenhouse experiment)

5 Test do oceny odporności wyczyńca polnego 317 Rys. 4. Wpływ mezosulfuronu + jodosulfuronu na długość liści i korzeni biotypu odpornego (R) i wrażliwego (S) A. myosoroides (doświadczenie laboratoryjne) Fig. 4. The effect of mesosulfuron + iodosulfuron on shoot and root length of resistance (R) and susceptible (S) biotypes of A. myosoroides (laboratory experiment) Rys. 5. Wpływ fenoksapropu na ubytek świeżej masy roślin biotypu odpornego (R1 i R2) i wrażliwego (S) A. myosoroides (doświadczenie szklarniowe) Fig. 5. The effect of fenoxaprop on fresh-weight reduction of resistance (R) and susceptible (S) biotypes of A. myosoroides (greenhouse experiment)

6 318 Progress in Plant Protection/Postępy w Ochronie Roślin, 49 (1) 2009 Rys. 6. Wpływ fenoksapropu na długość liści i korzeni biotypu odpornego (R) i wrażliwego (S) A. myosoroides (doświadczenie laboratoryjne) Fig. 6. The effect of fenoxaprop on shoot and root length of resistance (R) and susceptible (S) biotypes of A. myosoroides (laboratory experiment) Test szklarniowy trwa znacznie dłużej i jest bardziej kosztowny. Zarówno w badaniach szklarniowych na roślinach, jak i laboratoryjnych na nasionach użyto biotyp odporny i wrażliwy. Uzyskanie 50% zniszczenia roślin biotypu odpornego (R) wyczyńca polnego wymagało użycia prawie 1,85 l/ha herbicydu chlortoluron. Natomiast dla biotypu wrażliwego (S) uzyskanie tego efektu wymagało zastosowania tylko około 0,88 l/ha tego herbicydu (tab. 1, rys. 1). Wyniki z doświadczenia laboratoryjnego z tym herbicydem przedstawione na rysunku 2. wskazują, że 50% skrócenie wzrostu liści i korzeni dla biotypu odpornego (R) uzyskano stosując 92,61 mg środka na płytkę, a dla biotypu wrażliwego (S) należało zastosować 15,19 mg chlortoluronu. Współczynnik odporności dla tego herbicydu dla doświadczenia wykonanego w warunkach szklarniowych na roślinach był nieco mniejszy niż dla badań wykonanych w warunkach laboratoryjnych (tab. 1). Może to wskazywać, iż test wykonany w warunkach szklarniowych był nieco mniej precyzyjny. Uzyskanie 50% skuteczności mieszaniny mezosulfuron + jodosulfuron (Atlantis 04 WG) wymagało zastosowania 43,69 g/ha dla biotypu odpornego (R) i 6,73 g/ha dla biotypu wrażliwego (S) (tab. 1). Podobnie, jak dla chlortoluronu współczynnik odporności dla doświadczeń wykonanych na nasionach był nieco większy niż dla badań na roślinach. Dla zobrazowania działania mieszaniny mezosulfuron + jodosulfuron na kiełkujące rośliny wyczyńca polnego na rysunku 7. przedstawiono wygląd skiełkowanych roślin wyczyńca polnego biotypu odpornego (R) i wrażliwego (S). Na kontroli zastosowano wodę destylowaną (lewa strona) oraz po zastosowaniu 0,35 mg mieszani-

7 Test do oceny odporności wyczyńca polnego 319 ny mezosulfuronu + jodosulfuronu (Atlantis 04 WG) (prawa strona). Widać wyraźnie zahamowany wzrost korzeni i liści biotypu wrażliwego (S) na podłożu nasączonym mieszaniną herbicydów. Rys. 7. Działanie herbicydu mezosulfuron + jodosulfuron na początkowy wzrost biotypu odpornego (R) i wrażliwego (S) A. myosoroides A kontrola; B mezosulfuron + jodosulfuron (Atlantis 04 WG) w dawce 0,35 mg/płytkę Petriego [1 dcm 2 ] Fig. 7. Effect of mesosulfuron + iodosulfuron on shoot and root length of resistance (R) and susceptible (S) of A. myosoroides A control; B mesosulfuron + iodosulfuron (Atlantis 04 WG) in dose 0.35 mg/petri dish [1 dcm 2 ] Z herbicydem fenoksaprop (Puma Universal 069 EW) przebadano 3 biotypy wyczyńca polnego: wrażliwy (S) i dwa bitotypy odporne (R1, R2). Dane zaprezentowane na rysunku 5. oraz w tabeli 1. wskazują, że 50% zniszczenie biotypu odpornego R1 wymaga zastosowania dawki 0,18 l/ha fenoksapropu. Ten poziom zniszczenia biotypu

8 320 Progress in Plant Protection/Postępy w Ochronie Roślin, 49 (1) 2009 wrażliwego (S) wymagał zastosowania tylko 0,05 l/ha tego herbicydu. Natomiast przy mniej odpornym R1 50% zwalczanie uzyskano po zastosowaniu 0,11 l/ha herbicydu fenoksaprop. Współczynnik odporności na ten herbicyd dla biotypu odpornego R1 wynosił 3,60; a dla biotypu odpornego R2 tylko 2,00. Test wykonany na nasionach przedstawiony na rysunku 6. wskazuje, że 50% zniszczenie biotypu odpornego R1 wymaga zastosowania 1,13 µl, a dla biotypu mniej odpornego R2 tylko 0,42 µl na płytkę herbicydu fenoksaprop. Natomiast biotyp wrażliwy (S) został zniszczony po zastosowaniu 0,11 µl tego środka na płytkę. Uzyskane współczynniki odporności dla doświadczeń na nasionach były większe niż dla doświadczeń wykonanych na roślinach, co wskazuje, że test ten jest bardziej czuły. Podobne wyniki do uzyskanych w badaniach własnych przestawiła Salas i wsp. (2007) na 14th EWRS Sympozjum w Hamar. Badania wykonane przez Tal i wsp. (2000) wskazują, że współczynnik odporności dla testu wykonanego na roślinach był większy niż na nasionach. Jednak w badaniach autorzy ci oceniali inne herbicydy oraz inne rośliny jednoliścienne. Dlatego wyniki uzyskane w badaniach różnią się od wyżej cytowanych. IV. WNIOSKI 1. Wyniki uzyskane w teście wykonanym na roślinach i na nasionach są porównywalne. 2. Test laboratoryjny może być wykorzystany do szybkiej oceny wrażliwości biotypów wyczyńca polnego na herbicydy. 3. Przydatność tej metody oceny odporności jest w dużym stopniu uzależniona od jakości nasion zebranych do badań. Nasiona należy zbierać w pełni dojrzałe, doczyszczone, dorodne i dobrze kiełkujące. 4. Ponadto przed rozpoczęciem właściwych badań należy w doświadczeniu wstępnym ocenić zdolność kiełkowania nasion i ustalić dawki badanych herbicydów. V. LITERATURA Adamczewski K Chwasty odporne na herbicydy: owies głuchy i wyczyniec polny. Ochrona Roślin nr 7/8: Hull R., Moss S A rapid test for ALS herbicide resistance in black-grass (Alopecurus myosoroides). 14th EWRS Symposium, Hamar-Norwy, 1721 June 2007, s Robertson J.R., Preisler H.K., Russell R.M Polo Plus. Probit and Logit Analysis user s guide LeOre Software. Petaluna, CA. Salas M.L., Favier P., Claude J.P Quick test to characterize herbicide resistant blackgrass (Alopecurus myosuroides Huds.). Dane prezentowane na 14th EWRS Symposium, Hamar- Norwy, 1721 June 2007, nie publikowane. Tal A., Kotoula-Syka E., Rubin B Seed-bioassay to detect grass weeds resistance to acetyl coenzyme A carboxylase inhibiting herbicides. Crop Protection 19: Uludag A., Nemli Y., Rubin B Seed and seeddling assays for rapid detection of fenoxaprop resistance in sterile wild oat (Avena sterilis). Res. J. Agric. Biol. Sci. 2 (3): Wagner J., Laber B., Menne H.J., Kraehmer H Rapid analysis of target-site resistance in black-grass using pyrosequencing technology. Poster na 5th International Weed Science Congress. Vancouver, June oraz na CD 57.

9 Test do oceny odporności wyczyńca polnego 321 KAZIMIERZ ADAMCZEWSKI, KINGA MATYSIAK, ROMAN KIERZEK RESISTANCE OF ALOPECURUS MYOSOROIDES L. ON HERBICIDE LABORATORY TEST SUMMARY Two types of experiments were carried out to analise black-grass (Alopecurus myosoroides) biotypes resistance to chlortoluron (Tolurex 500 SC), mesosulfuron+iodosulfuron (Atlantis 04 WG) and fenoxaprop-p-ethyl (Puma Universal 069 EW) herbicides. First experiment was done at greenhouse as whole plant test and second test in laboratory on Petri dish as seed bioassay. At greenhouse test fresh plants weight was use for resistance deduction. A Petri dish assay based on shoot and root elongation can be used as a fast and reliable method to evaluate the resistance level of A. myosoroides biotypes. The objective of this research was to develop a fast and accurate Petri dish method for detection of herbicide resistance of black-grass. The obtained results indicated that Petri dish germination assay can be used for deduction of black-grass herbicide resistance. Key words: Alopecurus myosoroides, herbicides resistance, quick test