Μελέτη μηχανισμών ανάπτυξης ανθεκτικότητας στο ζιζανιοκτόνο Glyphosate

Abstract

Η λεπτή ήρα (Lolium rigidum Gaud.) είναι ένα ετήσιο χειμερινό ζιζάνιο, ιδιαίτερα επιβλαβές κυρίως για τις καλλιέργειες των χειμερινών σιτηρών και δευτερευόντως για άλλες χειμερινές, πρώιμες ανοιξιάτικες και πολυετείς καλλιέργειες. Το ζιζάνιο συναντάται σε όλο σχεδόν τον κόσμο, ενώ και στην Ελλάδα η συχνότητά του είναι ιδιαίτερα υψηλή. Η αποτελεσματική αντιμετώπιση της λεπτής ήρας αποτελεί ένα σημαντικό πρόβλημα για τους καλλιεργητές σιτηρών, διότι το ζιζάνιο έχει αναπτύξει σε κάποιες περιοχές ανθεκτικότητα έναντι ορισμένων ευρέως χρησιμοποιούμενων ζιζανιοκτόνων. Αντικείμενο της παρούσας εργασίας είναι η διερεύνηση μηχανισμών ανθεκτικότητα της λεπτής ήρας (L. rigidum Gaud.) έναντι του ζιζανιοκτόνου glyphosate. Ακολουθήθηκαν μοριακές τεχνικές απομόνωσης του γενετικού υλικού και αλληλούχιση του γονιδιώματος των υπό μελέτη βιοτύπων ήρας για το γονίδιο αναστολέα 5-ενολο πυροσταφυλικού φωσφο-σικού οξέος συνθετάσης (EPSPS) με σκοπό να διερευνηθεί η ύπαρξη ή μη στοχευμένης ανθεκτικότητας στο L. rigidum, καθώς επίσης και η ποσοτικοποίηση της έκφρασης τεσσάρων γονιδίων- μεταφορέων (ABC transporters). Τα συμπεράσματα της παρούσας εργασίας υποδεικνύουν πως οι μηχανισμοί ανάπτυξης της ανθεκτικότητας στο ζιζάνιο L. rigidum ένταντι στο ζιζανιοκτόνο glyphosate δεν οφείλονται σε στοχευμένη ανθεκτικότητα, αντίθετα κατά τη διερεύνηση των μηχανισμών της μη στοχευμένης ανθεκτικότητας μελετήθηκε ένα γονίδιο-μεταφορέας το οποίο θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί ως δείκτης για το διαχωρισμό ανθεκτικών και ευαίσθητων βιοτύπων L. rigidum. Τέλος προτείνεται περαιτέρω διερεύνηση περισσότερων γονιδίων μεταφορέων έτσι ώστε να μπορέσει να εξαχθεί με ασφάλεια το συμπέρασμα πως η ανάπτυξη ανθεκτικότητας του L. rigidum έναντι στο ζιζανιοκτόνο glyphosate οφείλεται με μηχανισμούς μη στοχευμένης ανθεκτικότητας.

Rigid ryegrass or annual ryegrass (L. rigidum Gaud.) is an annual, winter, grassy weed which causes severe problems mainly in winter cereal crops and, to a lesser extent, in other winter and early spring crops. Rigid ryegrass is nowadays present in almost every country in the world and it is also met in high frequency in Greece. The effective control of this weed is a matter of great importance to the cereal crop farmers because it has developed several mechanisms of resistance towards the most commonly used herbicides worldwide. The purpose of the present study is to investigate the mechanisms of resistance of ryegrass (L. rigidum Gaud.) to the herbicide glyphosate. Molecular techniques were used, for isolating genetic material and sequencing the genome of the ryegrass biotypes for the 5- enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase (EPSPS) inhibitor gene, to investigate the presence of target or non-targeting site resistance to L. rigidum, as well as for studying the relative expression ratio of four genes (ABC transporters). The conclusions of the present work indicate that the mechanisms of the developed resistance to L. rigidum against glyphosate are not due to targeted-site resistance, but on the contrary to non-targeted site resistance, and could be utilized for the identification of resistant and susceptible L. rigidum biotypes. To sum up, further investigation of more genes belonging to ABC-transporter gene family s suggested so that it can be safely concluded that the development of resistance of L. rigidum to herbicide glyphosate is due to mechanisms of non-targeted-site resistance.