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Resistência de plantas daninhas a herbicidas Padrão de
5/24/2011 Padrão de ocorrência de plantas daninhas resistentes a herbicidas no campo Resistência de plantas daninhas a herbicidas Falha do herbicida devida a resistência: 1- Definições manchas com alta densidade no centro diminuindo para fora “é aa capacidade capacidade herdável herdável de de uma uma planta planta sobreviver sobreviver ee “é reproduzir após à exposição a um herbicida, que reproduzir normalmente seria letal para a população original (suscetível)” escapes em diferentes direções sem padrão definido na gleba sempre se tratando da mesma planta daninha. Plantas resistentes ocorrem naturalmente em baixa freqüência A pressão de seleção exercida pelo herbicida aumenta a freqüência das plantas resistentes Picão-preto resistente aos herbicidas inibidores da ALS em soja Pedro J. Christoffoleti [email protected] 1 Pedro J. Christoffoleti [email protected] 2 Exemplo de evolução da resistência de picão-preto aos inibidores da ALS Planta resistente x planta suscetível ao herbicida glyphosate Bidens pilosa – picão-preto Planta suscetível Azevém – Lolium multiflorum Chlorimuron – 50 g/ha População suscetível Chlorimuron – 50 g/ha 6 anos de seleção Chlorimuron – 50 g/ha 10 anos de seleção Planta resistente Pedro J. Christoffoleti [email protected] 3 Pedro J. Christoffoleti [email protected] 4 1 5/24/2011 Resistência da buva ao glyphosate Resistência da buva ao glyphosate Café Pedro J. Christoffoleti [email protected] 5 Sintomas de glyphosate em plantas resistentes de buva Pedro J. Christoffoleti [email protected] 6 Outras definições importantes Sítio de ação (SDA) e Mecanismo de Ação (MDA) de um herbicida Processo metabólico ou fisiológico específico da reação principal de atuação na morte da planta Onde e como um herbicida atua na morte da planta Resistência cruzada da planta daninha resistência a herbicidas com o mesmo SDA, mesmo que o segundo herbicida nunca tenha sido utilizado Resistência múltipla da planta daninha resistência a mais de um herbicida com diferentes MDA/SDA Pedro J. Christoffoleti [email protected] 7 Pedro J. Christoffoleti [email protected] 8 2 5/24/2011 Resistência de plantas daninhas a herbicidas Aumento cronológico de casos de plantas daninhas resistentes a herbicidas no mundo por mecanismo de ação Aumento cronológico de casos de plantas daninhas resistentes a herbicidas no mundo Ano Pedro J. Christoffoleti Inibidores da ACCase N. de biótipos resistentes a herbicidas Número de biótipos resistentes 2- Ocorrência Inibidores da ALS Dinitroanilinas Triazinas Auxinas sintéticas Uréias e Amidas Bipiridiliuns Derivados da Glicina Fonte: www.weedscience.com Ian Heap [email protected] Ano 9 Biótipos resistentes a inibidores da ALS x triazinas x glyphosate, expresso em número de anos após a introdução do grupo de herbicidas no mercado Fonte: www.weedscience.com Ian Heap [email protected] Pedro J. Christoffoleti 10 Registro de casos de resistência de plantas daninhas no Brasil Heap 2007 - www.weedscience.org Biótipos de plantas resistente (n.) n. Inibidores da ALS Triazinas (Heap, 2004) Glyphosate Tempo depois da introdução do herbicida (anos) Pedro J. Christoffoleti [email protected] 11 Espécies Nome vulgar Ano Mecanismo de ação Bidens pilosa 2 Bidens subalternans 3 Cyperus difornis 4 Euphorbia heterophylla 5 Euphorbia heterophylla 6 Fimbristilis miliacea Fimbristilis 2001 7 Parthenium hysterophorus Losna-branca 2004 8 Raphanus sativus Nabiça 2001 9 Sagitaria montevidensis Sagitária 1999 10 Conyza bonariensis 11 Conyza bonariensis 12 Conyza canadensis 13 Conyza canadensis 14 Euphorbia heterophylla Amendoim-bravo 2005 Soja 15 Lolium multiflorum Azevém 2003 Soja/Maçã 16 Echinochloa crus-galli 1999 Arroz 17 Echinochloa crus-pavonis 18 Eleusine indica Capim-pé-de-galinha 19 Brachiaria plantaginea Capim-marmelada 1997 [email protected] Capim-colchão 2002 Pedro J. Christoffoleti 20 Digitaria ciliaris Picão-preto Junquinho 1993 Cultura 1 1996 2000 Soja Inibidores da ALS 1992 Amendoim-bravo 2004 Soja Inibidores da ALS e Inibidores da Protox Inibidores da ALS 2006 Capim-arroz 1999 Soja Soja Arroz Soja 2005 2005 Soja Arroz 2005 Buva Soja Arroz Citrus Inibidores da EPSPs Hormonais 2003 Soja Citrus Arroz Soja Inibidores da ACCase Soja Soja 12 3 5/24/2011 Comparação entre o número de casos de resistência no Brasil e no mundo Resistência de plantas daninhas a herbicidas Heap 2007 - www.weedscience.org 3- Análise de risco de seleção de plantas daninhas resistentes N. de espécies resistentes Mecanismos de Ação Fatores ligados a biologia e genética da planta daninha selecionada No Brasil No mundo Densidade populacional da planta daninha Inibidores da ALS 9 95 Freqüência natural da população resistente Inibidores da ACCase 3 35 Hormonais 2 25 Inibidores da Protox 1 3 Inibidores da EPSPs 4 12 Potencial de dormência das sementes de plantas daninhas Fatores ligados ao sistema de produção adotado Uso freqüente do mesmo mecanismo de ação Uso exclusivo de herbicidas como método de controle Ausência de rotação de culturas ou diversidade de cultivos [email protected] Pedro J. Christoffoleti 13 Misturas ou rotação de herbicidas > 2 mecanismos de ação Moderado Alto Glyphosate 3,0 Lp.c./ha 2 mecanismos de ação 1 mecanismo de ação Métodos de controle utilizados Cultural, mecânico e químico Cultural e químico Químico apenas Mesmo mecanismo de ação/cultivo Uma vez Duas vezes > duas vezes Tipo de sistema de produção Rotação plena Rotação limitada Monocultivo Relatos de resistência para o herbicida Desconhecido Limitado Comum Infestação da planta daninha baixa Moderada Alta Controle nos últimos três anos Mantém-se satisfatório Vem Declinando Não controla mais Pedro J. Christoffoleti [email protected] 14 4- Confirmação de uma suspeita de resistência Risco de Resistência Baixo [email protected] Resistência de plantas daninhas a herbicidas Sistemas de produção x seleção de resistência Opções de manejo Pedro J. Christoffoleti 15 Glyphosate 3,0 Lp.c./ha + Clethodin 0,3 Lp.c./ha Testes preliminares no campo para excluir as outras possibilidades de falha Pedro J. Christoffoleti 16 4 5/24/2011 Observação de padrões de ocorrência de plantas daninhas resistentes a herbicidas no campo Detectando resistência de plantas daninhas Plantas mortas ao lado de vivas após a aplicação Exemplo de glifosato em citrus Fator mais importante é o grau de resistência na planta Quando a resistência é absoluta e o herbicida não tem nenhum efeito na dose recomendada é mais fácil de detectar Observações no campo (falhas) Eliminar outras causas Observar nível de controle das outras espécies Plantas adjacentes mortas ao lado de plantas vivas A planta daninha era controlado no passado Histórico do uso do herbicida suspeito na área Relatos de casos de resistência com a pl. daninha [email protected] Pedro J. Christoffoleti 17 Diferentes graus de resistência ao glyphosate em populações de azevém na cultura da maçã Pedro J. Christoffoleti [email protected] 18 Procedimentos de coleta de sementes no campo de uma população suspeita de resistência I H Coletar as sementes das plantas escapes Colocar no mínimo 1000 sementes por amostra Registrar as informações Coletar sementes de área adjacente sem resistência Etiquetar devidamente as amostras coletadas Enviar as amostras para testes R S Pedro J. Christoffoleti [email protected] 19 Pedro J. Christoffoleti [email protected] 20 5 5/24/2011 Exemplo de ensaio em casa-de-vegetação - curva de doseresposta para o glyphosate em Conyza canadensis Procedimentos de confirmação da resistência Coletando as sementes suspeitas R1 - Matão – SP Coletar as sementes maduras Coletar de forma aleatórias sementes das plantas escapes de uma área de 100 x 50 m na reboleira Qualidade de coleta é melhor que quantidade, amostras de pelo menos 1.000 sementes “beneficiar” as sementes e guardar em condições adequadas Curvas de dose-resposta Testemunha Casa-de-vegetação ou câmara de crescimento Necessidade de uma população suscetível [email protected] 21 Curva de dose-resposta para população susceptível (S) e resistente (R) Fator de Resistência (R/S) Biomassa (g/planta) 10,0 S = GR50 (res.) GR50 (sus.) ¼D ½D S – Piracicaba - SP Métodos estatísticos apropriados devem ser utilizados para que as conclusões sejam seguras Pedro J. Christoffoleti 1/8 D 4D 8D 720 g a.e./ha [email protected] Pedro J. Christoffoleti 22 Resistência de plantas daninhas a herbicidas = 10 1 = 10 5- Resistência aos inibidores da ALS glicose treonina Herbicida R piruvato + cetobutirato (2) piruvato Acetolactato Sintase (ALS) 5,0 acetolactato 0,0 2D D 0,1 1,0 10,0 Valina 100,0 aceto-hidroxibutarato Isoleucina Leucina Dose do herbicida (g/ha) escala logarítmica Pedro J. Christoffoleti [email protected] 23 Pedro J. Christoffoleti [email protected] 24 6 5/24/2011 Porquê alto risco de seleção de populações resistentes aos inibidores da ALS? Seqüência de aminoácidos na ALS A122 P197 A205 W574 uso repetitivo na agricultura S653 alta eficácia de controle das plantas daninhas CTP atividade residual no solo resistência determinada geneticamente por “locus” simples semidominante (alta freqüência inicial) 0 100 200 300 400 500 efeitos mínimos do alelo R sobre a adaptabilidade do biótipo R na ausência do herbicida 600 Número do aminoácido mutações pontuais que podem conferir resistência a um ou mais herbicidas inibidores da ALS Em todos os casos de resistência estudados até o momento tem sido atribuída a mudanças na seqüência dos aminoácidos. (Sathasivan et al. 1990) 24/05/2011 24/05/2011 [email protected] Pedro J. Christoffoleti 25 25 Resistência de plantas daninhas a herbicidas 5- Resistência aos inibidores da ACCase 26 Resistência aos inibidores da ACCase Ariloxi-fenoxi-propionatos – fluazifop-p-butil (Fusilade) Ciclohexanodionas – sethoxydim (Poast) Acetil-CoA + CO2 Acetil-CoA Carboxilase (ACCase) Espécies Brachiaria plantaginea Malonil-CoA Digitaria horizontalis Lipídios Pedro J. Christoffoleti Herbicida No Mundo Características: mutações nas enzimas = diferentes tipos e níveis de resistência cruzada relatos sobre metabolismo em algumas espécies não foram encontradas diferenças quanto à adaptabilidade ecológica 33 biótipos Membranas Celulares Pedro J. Christoffoleti Pedro J. Christoffoleti 7 5/24/2011 Plantas daninhas resistentes ao glyphosate nos EUA Resistência de plantas daninhas a herbicidas 5- Resistência ao glyphosate Conyza, Ambrosia, Lolium, Amaranthus EUA Espécie Lolium - Espanha, França Conyza – Espanha, Israel Conyza, Calystegia China Eleusine indica Taiwan Malásia Conyza, Lolium, Digitaria Brasil Lolium Chile Sorghum halepense Argentina Pedro J. Christoffoleti Lolium, Conyza, P.lanceolata África do Sul Lolium rigidum, E. crus-galli Austrália N. de espécie relatados 1998 1 Conyza canadensis 2000 17 Ambrosia artemisiifolia 2004 3 Abrosia trifida 2004 3 Lolium multiflorum 2004 2 Amaranthus palmerii 2005 5 Amaranthus rudis 2005 2 (VanGessel, 2007) 29 [email protected] Ano Lolium rigidum 5/24/2011 Pedro J. Christoffoleti [email protected] Pedro J. Christoffoleti 5/24/2011 30 Buva resistente x buva suscetível ao glyphosate 31 Pedro J. Christoffoleti 5/24/2011 32 8 5/24/2011 Razões da presença de plantas daninhas resistentes a herbicidas nos EUA milho, soja e algodão Uso de Glyphosate número de aplicações por ano 2.4 Número de aplicações por ano 1.4 1.2 2006 2005 2004 2003 2002 2001 2000 1999 1998 1997 Onde tem rotação de culturas, utilização de herbicidas com o mesmo MDA 1996 1 1990 Sistemas de produção sem rotação de culturas 1.6 1995 Troca de herbicidas residuais para herbicidas pós-emergentes milho 1.8 1994 Uso de culturas RR em larga escala algodão 2 1993 Adoção do plantio direto em larga escala soja 2.2 1992 Menos ingredientes ativos estão sendo utilizados 1991 Atitude dos produtores e percepção da resistência ano (VanGessel, 2007) Soja RR USDA, NASS Estatística baseada nos 8 a 19 estados mais produtores nos EUA Milho RR Algodão RR 33 5/24/2011 Pedro J. Christoffoleti [email protected] Ingrediente ativo 5% 100 Sítios de ação 5% Graminicidas 90 18 Latifolicidas 80 % de área tratada 16 14 12 10 8 6 Latifolicidas: flumeturon, clomazone, prometryn Graminicidas: pendimethalin, trifluralin, metolachlor 70 60 50 40 30 20 4 USDA, NASS Estatística baseada nos 8 a 9 estados mais produtores nos EUA 10 2 2005 2003 2002 2001 2000 1999 1998 1997 1996 1995 1994 1993 1990 2005 2004 2003 2002 2001 2000 Ano [email protected] 1999 1998 1997 1996 1995 1994 1993 1992 1991 1990 Pedro J. Christoffoleti 1992 0 0 1991 Número 34 Tendência de utilização de herbicidas residuais (pré-emergentes) na cultura do algodão Ingredientes ativos e sítios de ação dos herbicidas aplicados na cultura da Soja em pelo menos 5% da área 20 [email protected] Pedro J. Christoffoleti Ano 35 Pedro J. Christoffoleti [email protected] 36 9 5/24/2011 Relação dos mecanismos de resistência estudados no mundo Mecanismo de ação do herbicida glyphosate (Powles et al. 2006) EPSPs PEP glicose + DAH7P shiquimato + PEP E4P EPSP fenilalanina tirosina triptofano Espécies de pl. daninha Conyza bonariensis África do Sul Espanha --- Conyza canadensis EUA Eleusine indica Malásia Modificação do SDA Lolium multiflorum Brasil Chile EUA --Modificação do SDA --- ----Translocação reduzida Austrália corismato Lolium rigidum [email protected] 37 Modificação do sítio de ação (SAD) do herbicida (EPSPs) em Eleusine indica - Malásia Número do aminoácido Aminoácido Seqüência de bases Mecanismo de resistência identificado EUA Plantago lanceolata Pedro J. Christoffoleti País Ambrosia artemisiifolia Pedro J. Christoffoleti EUA África do Sul Translocação reduzida Modificação do SDA Modificação do SDA --- África do Sul --- 5/24/2011 Retenção foliar, absorção e translocação de 14Cglyphosate em biótipos R e S de buva - dose sub-letal de 13 g e.a./ha. Resposta ao Glyphosate 106 Pro CCA Retenção do 14C kBq % absorção Feng et al., 2004 – Weed Sci. v.54, p.498-505 39 5/24/2011 Relação parte áerea/raíz Translocação reduzida para as raízes em sub-dose (Ng, 2002) Pedro J. Christoffoleti [email protected] [email protected] Pedro J. Christoffoleti [email protected] 40 10 5/24/2011 Translocação diferencial do glyphosate em plantas R de buva comparada com plantas S Resistência de plantas daninhas a herbicidas Distribuição de glyphosate % da dose aplicada 6- Tolerância ao glyphosate S R Folha Tratada Folhas Caule Corda de viola Raízes Trapoeraba Translocação diferenciada glyphosate Feng et al., 2004 – Weed Sci. v.54, p.498-505 Pedro J. Christoffoleti [email protected] 41 Seleção de espécies de plantas daninhas tolerantes ao glyphosate [email protected] Pedro J. Christoffoleti Controle de trapoeraba com glyphosate em aplicação única e aplicação sequencial Trapoeraba - Avaliação 28 DAT Poaia-branca (Richardia brasiliensis) Erva-quente (Borreria alata) 100 90 % de Controle Guanxuma (Sida rombifolia) Trapoeraba (Commelina benghalensis) Maria-mole (Senecio brasiliensis) 92 95 Corda-de-viola (Ipomoea grandifolia) Rup Wg 1,0/1,5 98 93 85 70 Rup Wg 2,0 /1,5 Rup Wg 2,5/1,5 Rup Wg 1,5 59 Rup Wg 3,0 60 Rup Wg 1,5+2,4D 0,5 41 0 40 seqüencial 43 Rup Wg 1,5/1,5 81 80 50 Pedro J. Christoffoleti 42 Pedro J. Christoffoleti Rup Or 3,0+2,4-D 0,8 Testemunha única [email protected] 44 11 5/24/2011 Absorção de 14C-glyphosate por trapoeraba, corda-de-viola, caruru-roxo e soja R e S ao glyphosate. Microscopia eletrônica da superfície foliar estômato cutícula Trapoeraba 14C absorvido % 14C-glyphosate absorption % glyphosate 100 90 I. grandifolia 80 70 estômato C. benghalensis 60 50 Corda-de-viola C. benghalensis I. grandifolia A. hybridus R G. max L. S. G. max L. 40 30 20 10 estômato 4.00 8.00 12.00 24.00 48.00 cutícula Caruru-roxo 0 2.00 cutícula 72.00 after treatment HorasHours após tratamento Monquero et al (2002) Pedro J. Christoffoleti Pedro J. Christoffoleti Monquero et al (2002) Considerações finais Seleção de espécies de plantas daninhas x práticas agrícolas x uso de herbicidas Dinâmica do banco de sementes influi diretamente no potencial de infestação de plantas daninhas resistentes Seleção de populações de plantas daninhas resistentes ao glyphosate é de baixa probabilidade Seleção de biótipos resistentes aos inibidores da ALS e ACCase são facilmente selecionados no campo Os biótipos R podem restringir ou inviabilizar a utilização futura dos herbicidas, principalmente do glyphosate que é o principal herbicida na agricultura atual e futura Plantas daninhas resistentes em densidades que limitam a produção das culturas agrícolas, exige mudanças nas práticas de manejo. O controle de plantas daninhas em uma propriedade deve ser levado em consideração a longo prazo, através de um sistema integrado de controle em sistemas de produção que envolva métodos culturais, físicos, mecânicos, químicos além de outros. Pedro J. Christoffoleti 47 12
