XXII Congreso de la ALAM I Congreso de la ASACIM RESISTENCIA

XXII Congreso de la ALAM
I Congreso de la ASACIM
RESISTENCIA DE Echinochloa colona A PENOXSULAM Y OTROS HERBICIDAS
INHIBIDORES DE LA ACETOLACTATO SINTETASA (ALS) EN CAMPOS DE
ARROZ (Oryza sativa) DE COLOMBIA
N.M. Carranza1,2, G.A. Plaza1
Universidad Nacional de Colombia, Bogotá, Colombia
2
Dow AgroSciences de Colombia S.A, Ibagué, Colombia
Email: nmcarranzaga@unal.edu.co
1
RESUMEN
El arroz es uno de los cultivos más importantes en Colombia y su estabilidad se ve amenazada
por la evolución de poblaciones resistentes que dificultan y encarecen el manejo de malezas.
Dentro de las especies con más reportes de fallas de control en campo a varios de los
herbicidas disponibles en el mercado y principalmente a los del grupo de los inhibidores de la
acetolactato sintetasa (ALS), sobresale Echinochloa colona (L.) Link. Durante el 2012 se hizo
un muestreo y recolección de semillas en 15 lotes arroceros en donde se presentaron plantas
que sobrevivieron al tratamiento con herbicidas inhibidores de ALS y durante el 2013 y 2014 se
realizaron pruebas de invernadero para caracterizar la respuesta de estas accesiones a
penoxsulam y otros inhibidores de ALS. Las 15 accesiones evaluadas mostraron resistencia a
penoxsulam, 14 de ellas presentaron resistencia cruzada con bispyribac y nueve con
imazamox. Los ensayos dosis respuesta confirmaron que las accesiones TE1, TA5 y TV1
muestran altos índices de resistencia a penoxsulam que sugieren un posible mecanismo de
resistencia de sitio activo. Pruebas con herbicidas de otros modos de acción como quinclorac,
cyhalofop y profoxydim confirman que algunas de estas accesiones presentan también
resistencia múltiple, principalmente a quinclorac. Los inhibidores de ACCasa, mejor conocidos
como graminicidas, ofrecieron los mejores niveles de control y todas las accesiones en estudio
fueron controladas por uno o los dos herbicidas evaluados. Se plantea el uso de graminicidas
como alternativa de control de estas accesiones de E. colona resistentes a herbicidas
inhibidores de ALS, sin embargo, se debe tener en cuenta el patrón de resistencia de cada
accesión.
Key Words: ED50, índice de resistencia, resistencia cruzada, resistencia múltiple.
SUMMARY
Rice is one of the most important crops in Colombia and its stability is threatened by the
evolution of herbicide-resistant populations that makes more difficult and expensive the weed
management practices. Among the species with more reports of poor control in the field with
acetolactate synthase (ALS) inhibiting herbicides is included Echinochloa colona (L.) Link.
During 2012, seed from plants that had survived an ALS-inhibiting herbicide treatment were
collected, a total of 15 fields were sampled and in 2013 and 2014 greenhouse studies were
conducted to characterize the response of these accessions to penoxsulam and other ALS
inhibitors. Preliminary screening showed that all assessed accessions were resistant to
penoxsulam and 14 were identified as cross-resistant to other ALS-inhibitors; 5 showed crossresistance to bispyribac, but not to imazamox, and nine were identify as cross-resistant to
bispyribac and imazamox. Dose-response assays confirmed that TE1, TA5 and TV1 had a high
resistance index to penoxsulam, suggesting a potential target-site-mediated resistance
mechanism. Bioassays with different mode of action herbicides such as quinclorac, cyhalofop
and profoxydim showed that some of these accessions had multiple resistance patterns, mainly
to ALS and quinclorac. ACCase-inhibiting herbicides, well known as grass killers, offered the
best level of control and all accessions in this study were controlled by one or both evaluated
herbicides. In conclusion, ACCase-inhibiting herbicides could be use as post-emergence
alternative to control ALS- and quinclorac- resistant accession.
INTRODUCCIÓN
En Colombia, el cultivo del arroz es uno de los principales renglones agrícolas y algunas
regiones presentan una alta dependencia del mismo [1]. Las malezas son una de las
principales limitantes en la producción [2] y resalta E. colona como una de las especies que
generan una mayor problemática. En el país, solo se ha documentado la resistencia de E.
colona a propanil (amida) y quinclorac (auxina sintética) [3]. No obstante, los agricultores y
asistentes técnicos se enfrentan cada día a una problemática de bajos niveles de control con
varios herbicidas en sus campos, hecho que se incrementa aceleradamente y del cual poco se
conoce. El herbicida penoxsulam fue introducido al mercado Colombiano en el 2005 y desde el
inicio se reportaron fallas de control en algunos lotes, a pesar de seguir todas las
recomendaciones de uso del fabricante y desde entonces se especuló sobre una posible
resistencia cruzada con otros herbicidas inhibidores de ALS que se usaban previamente. El
objetivo del presente estudio es confirmar la resistencia de E. colona a penoxsulam y otros
herbicidas inhibidores de ALS y buscar alternativas de control.
MATERIALES Y MÉTODOS
Material vegetal
Semillas de E. colona fueron colectadas durante el 2012 en 15 campos de arroz ubicados en el
departamento del Tolima, de plantas que sobrevivieron al tratamiento con herbicidas
inhibidores de la ALS, principalmente bispiribac-sodio. En 2013 semillas de una población
susceptible fue colectada en el departamento de Cundinamarca, en un área no agrícola e
incluida en el estudio como control. Plantas que sobrevivieron al tratamiento del herbicida
penoxsulam a dosis comercial, bajo condiciones controladas, fueron sometidas a
autofecundación y las semillas fueron usadas en los ensayos dosis-respuesta. Para todos los
experimentos las semillas de las accesiones R y S fueron germinadas en cámara de
crecimiento y luego trasplantadas a materas de 10 cm de diámetro con suelo no esterilizado.
Las plantas crecieron hasta completar 2-3 hojas, momento en el cual se dejaron 3 plantas
homogéneas por matera y posteriormente se realizaron las aplicaciones de los tratamientos
químicos con una aspersora tipo AZ de CO2, a presión constante de 30 libras pulgada-2,
boquilla Tee Jeet 8002 y un volumen de aplicación de 200 L ha-1. Todos los ensayos fueron
realizados en casa de malla en el municipio de Ibagué, Tolima, Colombia.
Ensayos iniciales
Experimentos preliminares fueron conducidos para evaluar la respuesta de las diferentes
accesiones a dosis de campo de los herbicidas comúnmente utilizados para el control de E.
colona en pos-emergencia. Los herbicidas y las dosis utilizadas fueron las siguientes:
Penoxsulam (40 g ha-1, Triumph™ SC), bispyribac-sodio (50 g ha-1, Army 400 SC), imazamox
(98 g ha-1, Sweeper® WG), quinclorac (375 g ha-1, Facet® SC), cyhalofop-butilo (270 g ha-1,
Clincher™ EC) y profoxydim (150 g ha-1, Aura® 20 EC). Aceite metilado de semillas (2 L ha-1)
fue adicionado a penoxsulam y los demás tratamientos recibieron COSMO-IN d al 0.125%. Un
tratamiento testigo o control, sin aplicación, fue incluido para cuantificar el efecto de los
tratamientos aplicados. El control visual de las materas tratadas fue expresado como
porcentaje del tratamiento control. Cada tratamiento fue replicado cuatro veces y el
experimento repetido en el tiempo.
Ensayos dosis respuesta
Las accesiones TV1, TE1 y TA5 fueron seleccionadas como resistentes y la CP1 como
susceptible de acuerdo a los resultados de los ensayos iniciales. Plantas completas de estas
accesiones fueron objeto de bioensayos dosis respuesta. Las accesiones resistentes fueron
tratadas con penoxsulam a dosis de 0, 10, 40, 160, 640, 1280, 2560, 10240 y 40960 g ha-1,
mientras que para el susceptible las dosis fueron de 0, 0.625, 2.5, 5, 10, 20, 40, 80 y 160 g ha-1.
El peso fresco del follaje fue medido a los 14 días después de la aplicación. Se utilizó un diseño
de bloques completos al azar, cada tratamiento fue replicado cuatro veces y el experimento se
realizó dos veces.
Análisis estadístico
Todos los datos fueron objeto de un análisis de varianza. Los datos de las pruebas dosis
respuesta fueron ajustados al modelo Log-logístico de tres parámetros asumiendo el límite
inferior como 0, ya que la dosis más alta fue insuficiente para reducir el crecimiento hasta
alcanzar el límite inferior [4, 5, 6]: Y = D / 1 + exp[b(log x – log ED50)]} Las dosis que inhibe el
50% del crecimiento medido en peso fresco (ED50) fueron calculadas con las ecuaciones de
regresión y los índices de resistencia (IR) fueron calculados como el ED50 de las accesiones R
dividido por el ED50 de la accesión S. Cuando el IR en una accesión es mayor a 2,0 se la
considera como resistente si no hay traslape en sus intervalos de confianza [7].
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Ensayos iniciales
Los resultados de los experimentos iniciales (Tabla 1) muestran que todas las accesiones
colectadas de lotes arroceros muestran resistencia a por lo menos uno de los herbicidas
inhibidores de ALS, mostrando niveles de control en su mayoría inferiores al 50%. La accesión
colectada en un área no agrícola fue confirmada como susceptible. De las 15 accesiones
colectadas en lotes arroceros, todas son resistentes (<75% de control) a penoxsulam, 14 a
bispyribac-sodio, nueve a imazamox, nueve a quinclorac, dos a cyhalofop-butil y todas fueron
susceptibles a profoxydim. Respecto a resistencias cruzadas en el grupo de los inhibidores de
la ALS, las accesiones se pueden dividir en tres grupos: el primero, accesión TV2, con
resistencia a penoxsulam y susceptibilidad a bispyribac-sodio e imazamox; el segundo,
accesiones TA3, TP3, TD1, TP2 y TS1, con resistencia a penoxsulam y bispyribac-sodio y
susceptibilidad a imazamox y el tercero, accesiones TE1, TV1, TL2, TA5, TA1, TG1, TL1, TL3 y
TP1, con resistencia a los tres herbicidas. Al evaluar la resistencia múltiple se encontró que
nueve accesiones mostraron resistencia a dos modos de acción (ALS + auxínico) y dos
accesiones mostraron resistencia a tres modos de acción (ALS + auxínico + ACCasa).
Tabla 1. Respuesta de las accesiones de E. colona, medida como porcentaje de control, al tratamiento
con dosis de campo de herbicidas inhibidores de ALS y de diferente modo de acción.
Accesión
TA1
TA3
TA5
TD1
TE1
TG1
TL1
TL2
TL3
TP1
TP2
TP3
TS1
TV1
TV2
CP1
Inhibidores ALS
Penoxsulam Imazamox
0
63
23
91
13
5
55
87
0
12
10
12
1
8
16
0
0
25
23
41
58
100
13
90
67
100
8
1
15
100
100
100
Bispyribac-Na
19
19
5
69
10
3
16
4
25
16
53
19
16
5
99
100
Auxínico
Quinclorac
99
51
35
77
45
45
81
58
82
63
74
71
97
78
41
100
Inhibidores ACCasa
Cyhalofop Profoxydim
100
100
60
100
87
100
100
100
92
100
83
96
100
100
78
100
100
100
96
100
100
100
67
100
96
100
100
100
100
100
100
100
Ensayos dosis respuesta.
Las accesiones TV1, TE1 y TA5 fueron seleccionadas como resistentes a penoxsulam y la CP1
como susceptible de acuerdo a los resultados de los ensayos iniciales. Para facilitar la
comparación de la respuesta de las diferentes accesiones, las curvas de respuesta son
gráficamente presentadas en una base proporcional como porcentaje del control (Figura 1).
Los ensayos dosis respuesta a penoxsulam confirman que las accesiones TV1, TE1 y TA5
muestran resistencia al herbicida al presentar valores calculados de ED50 superiores al de la
accesión susceptible CP1 que arrojó una ED50 de 5.61 y 0.41 g penoxsulam ha-1 en los
experimentos uno y dos, respectivamente (Tabla 2). La accesión TE1 presentó una ED50 de
1936 y 969 g penoxsulam ha-1, con un índice de resistencia de 345 y 2363 en los experimentos
uno y dos, respectivamente. El modelo calculó una ED50 de 15738 g penoxsulam ha-1 para la
TA5 en el experimento dos, con un IR de 38385, pero no logró calcular la ED50 en el
experimento uno, dado que era superior a la máxima dosis empleada (40960 g penoxsulam ha1
) y lo mismo ocurrió para la accesión TV1 en los dos experimentos (ED50 > 40960 g
penoxsulam ha-1).
Tabla 2. ED50 e índices de resistencia (IR) con intervalos de confianza (IC) al 95% describiendo la
respuesta del peso fresco de E. colona a dosis incrementales de penoxsulam.
Experimento 1
Experimento 2
Accesión
ED50
IR
ED50
IR
CP1
5.61 ± 1.31
0.41 ± 0.26
TA5
>> 40960*
ND*
15738 ± 10781
38385
TE1
1936 ± 1072
345
969 ± 705
2363
TV1
>> 40960*
ND*
>> 40960*
ND*
*ED50 no puede ser calculada porque la ED50 excede la máxima dosis de penoxsulam evaluada (40960 g ha-1).
A
CP1
TA5
TE1
TV1
100
80
60
40
20
120
del control)
Peso fresco (proporción
X..Control
del control)
Peso fresco (proporción
X..Control
120
B
CP1
TA5
TE1
TV1
100
80
60
40
20
0
0
0
10
1000
Penoxsulam
dosis g ha-1
0
10
1000
Penoxsulam
dosis g ha-1
Figura 1. Dosis respuesta de accesiones de E. colona resistentes (TV1, TE1 y TA5) y susceptible (CP1)
a penoxsulam; gráficas A y B corresponden a las dos corridas del experimento. Los símbolos son el
promedio de cuatro replicas ajustadas con el modelo log-logístico para la respuesta en crecimiento (peso
-1
fresco). La dosis de campo es de 40 g penoxsulam ha .
CONCLUSIONES
Los presentes resultados confirman la presencia de poblaciones de E. colona resistentes al
herbicida penoxsulam y también la resistencia cruzada con bispyribac e imazamox en lotes
arroceros de Colombia. Los ensayos dosis-respuesta muestran un alto índice de resistencia a
penoxsulam en las accesiones TV1, TE1 y TA5, lo que sugiere un posible mecanismo de
resistencia por alteraciones en el sitio activo. Algunas accesiones presentan resistencia múltiple
a quinclorac y cyhalofop. El uso de herbicidas inhibidores de la ACCasa, como cyhalofop y
profoxydim, puede ser una alternativa eficaz para el control de estas accesiones resistentes a
herbicidas inhibidores de ALS.
REFERENCIAS
[1]. Estadísticas arroceras Fedearroz (2014).
[2]. MIP en Arroz (1997). CIAT.
[3]. The International Survey of Herbicide Resistant Weeds (2015).
[4]. Bioassay analysis using R (2005). J. Stat. Softw. 12, 1e22.
[5]. Herbicide bioassays (1993). CRC Press, 35p.
[6]. Weed Science (2013), 61(1), pp. 4-20.
[7]. Prevención y manejo de malezas resistentes a herbicidas en arroz: experiencias en
América Central con Echinochloa colona. Edi Teresa Oñoro. 118p.