La resistenza agli erbicidi Corso integrativo: Complementi di Produzione e Difesa dei Vegetali. II. Strategie di protezione delle colture in sistemi produttivi a basso input. Modulo: Gestione delle piante infestanti (A.A. 2002-03)

La resistenza agli erbicidi nelle infestanti Resistenza: capacità acquisita e trasmissibile geneticamente da parte di una popolazione di infestanti di tollerare un erbicida precedentemente non tollerato e di completare il proprio ciclo vitale quando l’erbicida è usato alla dose normale di campo Tolleranza: capacità naturale da parte di una popolazione di infestanti di tollerare un erbicida e completare il proprio ciclo vitale quando l’erbicida è usato alla dose normale di campo

Tipi di resistenza (1) La resistenza evolve a causa di selezione persistente per genotipi pre-esistenti o meno in una popolazione 1. Resistenza per modificazione del bersaglio (target-site resistance): modificazione del sito di attività dell’erbicida (enzima), che impedisce all’erbicida di esplicare la sua azione. E’ il tipo di resistenza più comune

Tipi di resistenza (2) 2. Resistenza incrociata (cross-resistance): un singolo meccanismo di resistenza conferisce resistenza a diversi erbicidi con la stessa modalità d’azione (ad es. resistenza incrociata per modificazione del bersaglio: target-site cross-resistance, ad es. resistenza all’inibizione dell’ACCasi per arilossifenossipropionati e cicloesandioni) 3. Resistenza dovuta ad altri meccanismi (non target-site resistance): ad es. catabolismo accelerato, riduzione della traslocazione, sequestramento. Riducono la quantità di erbicida che raggiunge il bersaglio

Tipi di resistenza (3) 4. Resistenza incrociata dovuta ad altri meccanismi (non target-site cross-resistance): quando un singolo meccanismo conferisce resistenza ad erbicidi con differenti modalità d’azione (ad es. citocromo P450-monossigenasi, glutatione-transferasi) 5. Resistenza multipla (multiple-resistance): quando due o più meccanismi conferiscono resistenza ad erbicidi in un individuo o popolazione

Sviluppo di biotipi resistenti agli erbicidi (febbraio 2003)

Sviluppo di biotipi resistenti agli erbicidi (febbraio 2003)

Classificazione HRAC degli erbicidi secondo la modalità d’azione (MOA) Gruppo MOA Famiglia chimica (es.) P.A. (es.) A Inib. ACCasi arilossifenossipropionati (FOP) diclofop-metile cicloesandioni (DIM) tralcossidim B Inib. ALS solfoniluree nicosulfuron imidazolinoni imazetapir triazolopirimidine florasulam C1 Inib. PS II triazine terbutilazina triazinoni metamitron uracili lenacil piridazinoni cloridazon fenil-carbammati fenmedifam C2 Inib. PS II uree linuron C3 Inib. PS II ammidi propanil benzotiadazinoni bentazone nitrili bromoxinil

Classificazione HRAC degli erbicidi secondo la modalità d’azione (MOA) Gruppo MOA Famiglia chimica (es.) P.A. (es.) D Alteraz. PS I bipiridilici paraquat E Inib. PPO difenileteri oxifluorfen ossadiazoli oxadiazon triazolinoni carfentrazone F1 Inib. PDS piridincarbossammidi diflufenican F2 Inib. 4-HPPD trichetoni sulcotrione F3 Inib. bios. car. difenileteri aclonifen G Inib. EPSP glicine glifosate H Inib. GS acidi fosfinici glufosinate-amm. I Inib. DHPS carbammati asulam K1 Inib. assembl. dinitroaniline trifluralin microtubuli benzammidi propizamide K2 Inib. mitosi carbammati clorprofam K3 Inib. mitosi cloracetammidi alaclor

Classificazione HRAC degli erbicidi secondo la modalità d’azione (MOA) Gruppo MOA Famiglia chimica (es.) P.A. (es.) L Inib. sintesi benzammidi isoxaben cellulosa M Alter. membr. dinitrofenoli dinoseb N Inib. bios. lip. tiocarbammati molinate (non ACCasi) O IAA-simili acidi fenossicarbossilici 2,4-D (auxine sint.) acidi benzoici dicamba acidi piridincarbossilici clopiralid P Inib. trasp. aux.ftalammati naptalam Z Sconosciuto acidi arilamminopropionici flamprop-M-metil altre cinmetilin http://plantprotection.org/HRAC

Sviluppo di biotipi resistenti agli erbicidi

Anno 2001

La resistenza agli erbicidi nelle infestanti www.weedscience.org Anno 2001

Casi di resistenza ufficialmente registrati in Italia (febbraio 2003) Specie Anno Coltura Modalità d’azione (MOA) Alisma plantago-aquatica 1994 Riso Inibitori ALS Amaranthus hybridus 1980 Mais Inibitori PS II Amaranthus retroflexus 1999 Mais Inibitori PS II Avena ludoviciana 1992 Frumento Inibitori ACCasi Chenopodium album 1982 Mais Inibitori PS II Cyperus difformis 2001 Riso Inibitori ALS Echinochloa crus-galli 2000 Mais Uree e ammidi Lolium multiflorum* 1995 Frumento Inibitori ACCasi + ALS Papaver rhoeas 1998 Frumento Inibitori ALS Phalaris paradoxa 1998 Frumento Inibitori ACCasi Scirpus mucronatus 1994 Riso Inibitori ALS Solanum nigrum 1980 Mais Inibitori PS II *resistenza multipla

La resistenza agli erbicidi nelle infestanti Anno 2001

La resistenza agli erbicidi nelle infestanti

Fattori che influenzano la dinamica di popolazione in presenza di individui resistenti Intensità della pressione di selezione (frequenza di applicazione, persistenza, specificità d’azione) Frequenza di alleli di resistenza nella popolazione naturale (non selezionata) Modalità di trasmissione genetica del carattere di resistenza Fitness relativa dei biotipi sensibili e resistenti in presenza e assenza dell’erbicida Flusso di geni (“gene flow”) entro e tra popolazioni

Fattori che influenzano la dinamica di popolazione in presenza di individui resistenti

Fattori che influenzano la dinamica di popolazione in presenza di individui resistenti

La resistenza agli erbicidi nelle colture Circa 2/3 delle varietà GM attualmente commercializzate sono resistenti agli erbicidi Esempi: soia Roundup-Ready (RR, glifosate), mais Liberty-Link (LL, glufosinate-ammonio), imidazolinoni, solfoniluree. Altre colture: cotone, colza, frumento (in sviluppo) Vantaggi ancora tutti da dimostrare Rischi certi: flusso di geni (“gene flow”) verso specie spontanee affini Probabile aumento dell’uso degli erbicidi