Αξιολόγηση των μικροβιακών κοινοτήτων στη ριζόσφαιρα αγρωστωδών ζιζανίων με ανθεκτικότητα σε ζιζανιοκτόνα και στοιχεία οικολογικής προσαρμοστικότητας των ανθεκτικών βιοτύπων ζιζανίων

Abstract

Ο σκοπός της παρούσας μελέτης ήταν να αξιολογηθούν οι μικροβιακές κοινότητες της ριζόσφαιρας, για την λεπτή ήρα (Lolium rigidum Gaud.) και την μεγάλη αγριοβρώμη [Avena sterilis L. subsp. ludoviciana (Durieu) Gillet & Magne] ξεχωριστά, μεταξύ βιοτύπων με ανθεκτικότητα και ευαισθησία στα ζιζανιοκτόνα fenoxaprop-p-ethyl και clodinafop-propargyl. Επιβεβαιώθηκε η ανθεκτικότητα των βιοτύπων κάθε είδους, από την περιοχή του Δομοκού, στα εν λόγω ζιζανιοκτόνα, σε πειράματα δόσης-απόκρισης με οκτώ διαφορετικές δόσεις εφαρμογής για κάθε ζιζανιοκτόνο. Τα φυτά του ανθεκτικού βιότυπου της λεπτής ήρας ήταν 5,8 και 14,2 φορές περισσότερο ανθεκτικά στα ζιζανιοκτόνα clodinafop-propargyl και fenoxaprop-p-ethyl, αντίστοιχα, συγκριτικά με έναν ευαίσθητο βιότυπο αναφοράς. Τα φυτά του ανθεκτικού βιότυπου της μεγάλης αγριοβρώμης ήταν 5,2 και 9,3 φορές περισσότερο ανθεκτικά στα clodinafop-propargyl και fenoxaprop-p-ethyl, αντίστοιχα, συγκριτικά με τα φυτά ενός ευαίσθητου βιοτύπου. Δεν παρατηρήθηκε κόστος ανθεκτικότητας (fitness cost) στην βλαστική ικανότητα των σπόρων για κανένα από τα δύο είδη. Αξιολογήθηκαν τα στοιχεία ανάπτυξης και οι μικροβιακές κοινότητες της ριζόσφαιρας και του εδάφους των ανθεκτικών και των ευαίσθητων βιοτύπων για κάθε είδος. Οι πειραματικοί παράγοντες ήταν ο βιότυπος με 2 επίπεδα, το έδαφος ανάπτυξης με 3 επίπεδα και η μεταχείριση αποστείρωσης του εδάφους με 2 επίπεδα. Τα πειράματα διεξήχθησαν σε φυτοδοχεία σύμφωνα με το Εντελώς Τυχαιοποιημένο Σχέδιο με 4 επαναλήψεις. Η βιομάζα που παράχθηκε ανά φυτό και ο αριθμός των αδελφιών ανά φυτό για τον ευαίσθητο βιότυπο ήταν κατά 20 και 26% μεγαλύτερη συγκριτικά με τον ανθεκτικό βιότυπο για την λεπτή ήρα. Ωστόσο, δεν παρατηρήθηκε κόστος ανθεκτικότητας για τον ανθεκτικό βιότυπο της μεγάλης αγριοβρώμης σε κανένα από τα στοιχεία ανάπτυξης και οικολογικής προσαρμοστικότητας που μελετήθηκαν (P ≥ 0,05). Υψηλότεροι πληθυσμοί μικροοργανισμών παρατηρήθηκαν στο ριζικό σύστημα των ανθεκτικών στα ζιζανιοκτόνα φυτών στο έδαφος 1 ανεξαρτήτου αποστείρωσης και στο έδαφος 2 στην αποστειρωμένη ριζόσφαιρα, και για τα δύο είδη (P ≤ 0,05). Αναφορικά με τις μικροβιακές κοινοτήτων της ριζόσφαιρας του ανθεκτικού βιοτύπου της λεπτής ήρας διαπιστώθηκε ότι υπερτερούσαν τα λιγνολυτικά βακτήρια ενώ στη ριζόσφαιρα των φυτώ του ευαίσθητου βιοτύπου υπερτερούσε το βακτήριο Pseudomonas fluorescens. Οι διαφορές στη σύνθεση μικροβιακών κοινοτήτων της ριζόσφαιρας μεταξύ ανθεκτικών και ευαίσθητών βιοτύπων, ενδέχεται να είναι καθοριστική στην ανάπτυξη ανθεκτικότητας στα ζιζανιοκτόνα που μελετήθηκαν. Περεταίρω έρευνα απαιτείται προκειμένου να διερευνηθεί ο ρόλος των μικροβιακών κοινοτήτων του εδάφους στην ανάπτυξη πληθυσμών ζιζανίων με ανθεκτικότητα σε ζιζανιοκτόνα, σε περισσότερα είδη ζιζανίων και σε διαφορετικές εδαφοκλιματικές συνθήκες.

The aim of the present study was to evaluate the microbial communities of the rhizosphere, for rigid ryegrass (Lolium rigidum Gaud.), and sterile wild oat [Avena sterilis L. subsp. ludoviciana (Durieu) Gillet & Magne] separately, among biotypes with resistance and susceptibility to the herbicides fenoxaprop-p-ethyl and clodinafop-propargyl. The resistance of the biotypes of the two species, derived from the prefecture of Domokos, to these herbicides was confirmed in dose-response experiments with eight different application rates for each herbicide. Rigid ryegrass plants of the resistant biotype were 5.8 and 14.2 times more resistant to the herbicides clodinafop-propargyl and fenoxaprop-p-ethyl, respectively, compared to a sensitive reference biotype. Sterile wild oat plants of the resistant biotype were 5.2 and 9.3 times more resistant to clodinafop-propargyl and fenoxaprop-p-ethyl, respectively, compared to plants of a sensitive biotype. No fitness cost was observed in the germination ability of the seeds for either species. Growth elements and microbial communities of the rhizosphere and soil of resistant and susceptible biotypes for each species were evaluated. The experimental factors were biotype selection with 2 levels, soil selection with 3 levels and soil sterilization treatment with 2 levels. The experiments were performed in pots according to the Completely Randomized Design with 4 replications. For rigid ryegrass, the biomass produced per plant and the number of tillers per plant for the sensitive biotype were 20 and 26% higher compared to the resistant biotype. However, no fitness cost was observed for the large wild oat resistant biotype in any of the growth and ecological adaptability data studied (P ≥ 0.05). Higher populations of microorganisms were observed in the root system of herbicide-resistant plants in soil 1, independent of sterilization, and in soil 2 in sterile rhizosphere, for both species (P ≤ 0.05). Regarding the microbial communities of the rhizosphere of the resistant biotype of rigid ryegrass, it was found that lignolytic bacteria were predominant. On the contrary, the bacterium Pseudomonas fluorescens was predominant in the rhizosphere of the plants of the sensitive biotype. Differences in the composition of rhizosphere microbial communities between resistant and susceptible biotypes may be crucial in the development of resistance to the herbicides studied. Further research is needed to investigate the role of soil microbial communities in the development of herbicide-resistant weed populations, in more weed species and under different soil-climatic conditions.