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INTERNATIONAL CONGRESSJornadas Técnicas

Resistencias de Malas Hierbas a herbicidas en los cultivos de Olivo,

Cereales, Cítricos y ArrozFeria Valencia, 2 de octubre de 2014

Los mecanismos de resistencia de las malas hierbas a los herbicidas

Implicaciones para el manejo de las resistencias

Mercedes RoyuelaDpto. Ciencias del Medio NaturalUniversidad Pública de Navarra


Implicaciones para el manejo de las resistencias

La resistencia a herbicidas es la capacidad evolutiva de una población de malezas para sobrevivir a la aplicación de un herbicida que se sabe que previamente la controlaba.

Año 1 Año 2 Años posteriores

El número de individuos resistentes al herbicida en la población cambia con el tiempo.

La tolerancia a herbicidas es la capacidad inherente de una especie para sobrevivir y reproducirse después de un tratamiento herbicida. No ha existido una selección actuando sobre la especie de maleza tolerante y no hay cambios en la falta de respuesta de la especie de maleza al herbicida a través del tiempo.

Año 1 Año 2 Años posteriores

El número de individuos tolerantes al herbicida no es afectado directamente por el herbicida.

Cambio en la respuesta de la pb con el tiempo:

SI, en resistencias, sólamente algunos individuos eran tolerantes

NO, en tolerancias, la población siempre ha sido tolerante al

herbicida.

El mecanismos fisiológico para tolerar o resistir es similar

no hay nuevos inventos (en herb totales?)

-en RESIS sólo algunos individuos tenían la capacidad

-en TOLER la capacidad es característica de la especie

No basado en la dianaresistencia no

target-site

(TRANSLOCACIÓN)

ABSORCIÓN

MODODE ACCIÓN

MECANISMODE ACCIÓN

Muerte de la planta

ACCIÓN HERBICIDA

Aplicación herbicida


sH

sustratoenzima

producto

H

HH

H

HH

H

H

Casos de Resistencia / Tolerancia

H

H HHH

HH

HH

Basado en la dianaresistencia target-site

Supervivencia de la planta

ABSORCIÓN


TRANSLOCACIÓN

MODO

DE ACCIÓN

MECANISMODE ACCIÓN

SELECTIVIDAD FISIOLÓGICA

basada en las propiedades de

algunas plantas de impedir que el

herbicida actúe como tal una vez absorbido

No basado en la dianaresistencia no target-site

Absoción reducida

Translocación reducida

Alta tasa de degradación del herbicida

Secuestro del herbicida


Diana insensible

Mecanismos de Resistencia

Sobreexpresión de la diana


Diana insensible

enzima diana

ss

s

s

s

s

+

enzima diana

no sensible

ss

s

s

+s

H

HHH H

H

H

p

enzima diana

no sensible

enzima diana

enzima diana

H

HH

enzima diana

no sensible


s

penzima+

ss

s

senzima enzima


Diana insensible

enzima diana

enzima diana

no sensible


H

H

H

enzima diana sensible

gen

H: herbicidaS: sustratoS: sustrato H: herbicida

H

S: sustrato

H: herbicida

enzima dianano sensible


H: herbicida

gen


gen*

S: sustrato

H

S: sustrato

H: herbicida

enzima dianano sensible


S: sustrato H: herbicida

gen


“modificación”

-proteína muy homogénea en todos los organismos del reino (plantas), no existe la modificación

-mutación que se genera tras muchos ciclos reproductivos-puntualmente está en algunos individuos.-característico de la especie-característico de la clase: mono, dico.

frecuencia de la "modificación"-

+



Basado en la diana

Diana insensible


enzima diana

enzima diana

no sensible

H

H

Características del herbicida-muy eficaz - muy persistente

Caracterísicas de la mutación (frec. de la mutación)-un único gen-dominante/recesiva-herencia citoplásmica-relación con el lugar activo

evolución de la resistencia

coste fisiológico de la mutación

Es el mecanismo de resistencia más frecuente en malas hierbas

inhibidores PSII a triazinas

inhibidores de ALS

inhibidores ACCasa

glifosato: mutaciones EPSPS Pro-106

inhibidores de proto-porfirinógena IX oxidasa



Basado en la diana

Diana insensible


enzima diana

enzima diana

no sensible

H

H

Es el mecanismo de resistencia mas frecuente en malas hierbas

Inhibición competitiva por el sustrato (PQ). Una mutación de resistencia única ha evolucionado de forma independiente a nivel mundial. Una mutación puntual en el gen cloroplástico psbA (herencia materna) codifica la proteína D1: sustitución de aminoácido Ser-264-Gly en el sitio de unión PQ. Con algunas excepciones prácticamente todas las especies de malezas resistentes a triazinas tienen esta mutación.

Ser-264-Gly ---------- +triazinas - der.UREA

Ser-264-Thr * ------------------- +triazinas + der.UREAVal-219-Ile ------------------- - triazinas + der.UREAAsn-266-Thr * --------------- - triazinas + der.UREA Ala-251-Val ------------------- - triazinas + der.UREA Phe 255-Ile ------------------- - triazinas + der.UREA



inhibidores de ALS

inhibidores ACCasa





Basado en la diana

Diana insensible


enzima diana

enzima diana

no sensible

H

H


-Inhibición no competitiva. El herbicida se une fuera del lugar de acción del herbicida, cerca de la unidad reguladora. En Pro-197, hay 11 sustituciones posibles . Las mutaciones Pro-197 son, con mucho, las más frecuentemente observadas .

inhibidores de ALS

Pro-197-Ser -particularmente común con respecto

a otras Pro197-es la que más probablemente

proporciona resistencia sin “coste”-requiere sólo una mutación de

nucleótidos


inhibidores de ALS

inhibidores ACCasa





Basado en la diana

Diana insensible


enzima diana

enzima diana

no sensible

H

H


-No del todo conocido, parece inhibición semicompetitiva por el sustrato acetilCoA-Mucha variedad en “coste”, en resistencias a carios tipos de herb. ....

Ile 1781 leu, la más frecuente

inhibidores ACCasa Enzima ACCasa gramíneas dicotiledóneas

plastidial homomérica Multimérica (proc.)

Diana de 3 tipos de Herb

Insensible a herbicidas

FOPS DIMS fenilpirazolinas


inhibidores de ALS

inhibidores ACCasa





Basado en la diana

Diana insensible


enzima diana

enzima diana

no sensible

H

H


glifosato: mutaciones EPSPS Pro-106-Ser

Inhibición competitiva por el segundo sustrato, muy difícil encontrar modificación que siga con funcionalidad

Pro-106 -región altamente conservada(muy poca resistencia)

-ser, Eleusine indica-thr, Eleusine indica-ala, Lolium

Basado en la diana

Diana insensible


enzima diana

enzima diana

no sensible

HH

Sobreexpresión de la diana s

s

s

s

+H

HH s

enzima

s

enzima

s

enzima

s

enzima

s

enzima

s

enzima

H

enzima diana

s

H

enzima diana p

enzimaenzima

enzimaenzima

H


gen

promotor

Basado en la diana

Diana insensible



enzima diana

enzima diana

no sensible

H

H

Es un mecanismo de resistencia muy poco común en poblaciones de malas hierbas- Grupo G

Basado en la diana

Diana insensible



enzima diana

enzima diana

no sensible

H

H

-No incrementar la presión de selección (frecuencia de uso de herbicidas del mismo mecanismo de acción sobre las mismas poblaciones)

-especial riesgo con algunos herbicidas:-grupo de acción: A, B, C...(variabilidad natural del lugar de accción, del enzima diana)

-especial riesgo con algunas especies-Autógamas porque replican la variación intrínseca de las poblaciones-Alógamas porque la variabilidad es mucho mayor-especies con alta velocidad de reproducción 2-3 ciclos anuales

Implicaciones para el manejo

No basado en la Dianaresistencia no target-site

Absoción reducida




Basado en la Diana resistencia target-site

Diana insensible



H

HHH

H

H HH

H


Supervivencia de la planta

ABSORCIÓN

TRANSLOCACIÓN

MODO

DE ACCIÓN

MECANISMODE ACCIÓN


Absoción reducida





Indices restringidos de translocación de herbicidas / secuestro-glifosato

-en Lolium rigidum, Conyza, Sorghum-más frecuente que la mutación EPSPS Pro-106-en Lolium aparece adicionalmente a Pro-106-mecanismo desconocido, probable transportador de membrana de la vacuola (secuestro)-tiene un coste fisiológico

- -paracuat mecanismo desconocido, probable transportador de membrana de la vacuola (secuestro)


Absoción reducida





Citocromo P450 (P450 monooxigenasas)-hay más de 2000 secuencias distintas de P450 monoox., no del

todo conocidas sus funciones fisiológicas.-En los casos de resistencias hay mayor actividad de algunas

P450 modificadas, sin conocer específicamente.-muchas veces seguido de conjugación y secuestro del producto -No es específico de un grupo de herbicidas, hay herbicidas de

diferente mecanismo de acción que son metabolizables por estos enzimas ----> hay casos de resistencia cruzada a distintos tipos de herbicidas

Glutation S-transferasa-Enzimas multifuncionales que catalizan conjugación con glutation. Posteriormente puede darse secuestro vacuolar o exudado radical-Las resistentes presentan GST mutantes más eficaces , más activos (no más expresados), con mejor unión al herbicida.-A veces va unido citocromo P450-Abutilon (atrazinas), Echinochloa (fenoxaprop)

Absoción reducida





En tolerancias, es muy habitual como mecanismo en cultivos:-Atrazinas (Maíz) -Inhibidores ALS (casi todos los cultivos)


En general poligénicos,Muy poco conocidos,No responden a grupos de mecanismo de acción


Absoción reducida





No basado en la diana

Absoción reducida




Basado en la diana

Diana insensible



Manejo-Evitar Presión de selección sobre los grupos

de acción herbicida (A, B…) rotar herbicidas de distintos grupos

-Dejar de aplicar el grupo de herbicidas al que hay resistencia

-Atención a la pareja: especie con poblaciones resitentes/herbicida, de la bibliografía

-Cuidado sobre todo con las dosis subletales.

-Falta conocimiento

enzima diana

enzima diana

no sensible

HH

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