Caratterizzazione della resistenza dei giavoni (Echinochloa spp.) ai diserbanti del riso

In the last few years, weed management has become more complex due to regulatory, agronomic and economic reasons. The adoption of new European regulations for the authorization of a plant protection product led to a large reduction of the number of authorized molecules. In particular, for rice cultivation the new regulatory system has limited the number of available herbicides, often characterized by few modes of action. Repeated applications of these herbicides caused the appearance and the following spreading of weed resistance phenomena. Recently, this problem has induced the national regulatory authorities to give emergency authorizations for the use in rice of some plant protection products previously banned The present study was aimed at verifying the presence of herbicide resistance in thirteen Echinochloa spp. populations, previously escaped to field applications, through a greenhouse study and two biological-molecular assays. The greenhouse study led to estimate the weed sensitivity to both ACCase inhibitors (cyhalophop-butyle, profoxidim ) and ALS inhibitors (and (penoxsulam, bispiribac-sodium, imazamox) herbicides. The results showed that only one population was controlled by all the tested herbicides, while the other twelve populations resulted resistant to all the ALS inhibitors. Very few populations showed resistance to ACCase inhibitor herbicides. The molecular study had the objective to check whether the resistance already observed in the greenhouse study was due to a target site mutation, regarding the nucleotide substitution at position 574 (Trp574 replaced by Leu574). The results showed that seven populations had the target-site mutation, while for the other populations the resistance was probably due to other causes (a different target-site mutation, a higher metabolic activity, a lower herbicide absorption, etc.). One of the tested populations showed a mutation in heterozygous status. The enzimatic bioassay had the objective to determine the ALS specific activity in the previously tested populations. The overall response of ALS activity to increasing concentrations of the tested herbicide (penoxsulam) varied among populations. The ALS activity of some populations with target-site mutation at position 574 confirmed the resistance to ALS inhibitor. The ALS activity of a population without mutation confirmed its susceptibility to increasing concentrations of the herbicide. The other three populations without mutation showed discordant results between the two studies, because their enzymatic activity was not significantly reduced by the herbicide application. These three populations also showed a low specific ALS activity in absence of herbicide. The assessment of weed resistance to herbicides plays an important role for the definition of the most appropriated strategies to prevent and control this phenomenon. In this regard, the integration of weed control strategies based on agronomic mechanical, and chemical techniques has to be considered of fundamental importance.

Negli ultimi anni, la gestione delle piante infestanti è diventata via, via più complessa per ragioni economiche, agronomiche e normative. L'adozione delle nuove normative comunitarie per l'autorizzazione all'impiego dei prodotti fitosanitari ha portato ad una riduzione del numero di molecole disponibili sul mercato. Nel caso della coltura del riso, il nuovo sistema registrativo ha portato alla revoca di alcuni efficaci diserbanti e la limitazione del numero dei modi di azione dei prodotti autorizzati. L'utilizzo ripetuto dei non numerosi erbicidi disponibili ed efficaci ha favorito l'insorgenza di fenomeni di resistenza in alcune infestanti molto competitive. Questa problematica ha avuto una diffusione crescente nel sistema risicolo, tanto da indurre, in questi ultimi anni, le autorità sanitarie nazionali a concedere l'autorizzazione per usi di emergenza fitosanitaria di alcuni prodotti precedentemente revocati. Questo lavoro ha l'obiettivo di verificare, mediante uno studio in serra e due saggi biologico-molecolari in laboratorio, la presenza di resistenze in 13 popolazioni di Echinochloa spp. (giavoni) sfuggite ai trattamenti. Lo studio di serra ha permesso di analizzare il grado di sensibilità dei giavoni nei confronti di alcuni erbicidi inibitori degli enzimi ACCasi (cyhalophop-butyle, profoxidim) e dell'enzima ALS, (penoxsulam, bispiribac-sodium, imazamox). Lo studio ha fatto rilevare la presenza di una popolazione sensibile a tutti i principi attivi. Le altre 12 popolazioni sono risultate resistenti agli inibitori dell'ALS. Resistenze agli inibitori dell'ACCasi sono apparse in alcuni casi isolati. L'analisi molecolare delle stesse popolazioni di giavone ha fatto rilevare la presenza di mutazione del sito d'azione dell'enzima ALS per sostituzione del Trp574 con Leu574. Il fenomeno è stato osservato in 7 popolazioni, mentre in altre 4 la resistenza agli inibitori dell'ALS è riconducibile ad altre cause (aumento dell'attività metabolica, compartimentazione, riduzione della velocità di assorbimento dell'erbicida, altre mutazioni). Una popolazione ha presentato, inoltre, una risposta intermedia dovuta probabilmente a una condizione di eterozigosi. L'analisi dell'attività dell'enzima ALS ha permesso di integrare le conoscenze ottenute nell'analisi del DNA. La risposta dell'attività enzimatica a concentrazioni crescenti di erbicida (penoxsulam) è stata variabile nelle diverse popolazioni in studio. La popolazione suscettibile agli inibitori dell'ALS è stata scelta come riferimento per il confronto con le altre popolazioni resistenti. Alcune popolazioni caratterizzate da mutazione Trp574 hanno confermato la resistenza agli inibitori dell'ALS. Una delle 4 popolazioni prive di mutazione è risultata sensibile anche nell'analisi dell'attività enzimatica dell'ALS; le altre 3 hanno mostrato risultati discordanti tra i due studi, in quanto l'attività specifica è stata parzialmente ridotta. L'accertamento della resistenza nelle piante sfuggite ai trattamenti erbicidi in campo riveste un ruolo notevole nel quadro delle strategie operative da mettere in atto per limitare della diffusione del fenomeno. Inoltre, fondamentale importanza assumono i sistemi di gestione basati sull'integrazione di pratiche agronomiche, mezzi colturali, fisici, meccanici e chimici, quali ad es. la rotazione colturale, l'alternanza degli erbicidi con diversi meccanismi d'azione e la falsa semina.