Elucidação do mecanismo de resistência aos herbicidas inibidores da ALS na espécie poliplóide Bidens subalternans DC.

Abstract

Bidens subalternans é uma das principais infestantes em culturas de verão, sendo controlada, principalmente, por herbicidas inibidores da enzima acetolactato sintase (ALS). Entretanto, biótipos resistentes (R) têm sido observados em lavouras por todo o Brasil. O conhecimento do(s) mecanismo(s) de resistência e dos efeitos pleiotrópicos envolvidos é essencial para a elaboração de programas de manejo, evitando a disseminação do problema. A presente pesquisa teve como objetivos avaliar a resposta de biótipo R de B. subalternans a quatro grupos químicos dos inibidores da ALS; determinar a base molecular da resistência, através da identificação de mutação(s) causadora(s) da resistência aos herbicidas; comparar valores adaptativos entre os biótipos R e suscetível (S) quando na ausência do agente de seleção; e, determinar a herança genética da resistência de B. subalternans aos inibidores da ALS. Os resultados dos experimentos de crescimento de planta e enzimáticos evidenciam que o biótipo R apresenta elevados níveis de resistência devido à insensibilidade da enzima ALS. A espécie tetraplóide B. subalternans possui, pelo menos, três alelos para o gene da enzima. A substituição do aminoácido triptofano por leucina na posição 574 em um dos alelos da ALS é responsável pela resistência aos herbicidas. De maneira geral, a mutação na enzima não causa limitação no crescimento e desenvolvimento do biótipo R. Entretanto, caso o efeito pleiotrópico encontrado no biótipo R, germinação precoce em temperaturas frias, se confirme em outros biótipos R aos inibidores de ALS, então ele poderia ser utilizado em estratégias de manejo da resistência. Por exemplo, a postergação da data de semeadura das culturas de verão permitiria eliminar as infestantes que emergirem no período anterior à semeadura com diversas opções de herbicidas com mecanismos de ação alternativos. Ademais, possibilitaria a utilização de outros métodos de controle como o físico ou mecânico. Pela primeira vez na história da ciência brasileira, é elucidada a base molecular da resistência a herbicidas em uma importante espécie daninha.

Bidens subalternans is one of the most important weed in summer crops being mainly controlled by herbicides of ALS enzyme inhibitors group. However, resistant biotypes have been observed in crop fields all over Brazil. The knowlegde of the mechanism(s) of resistance and the pleiotropic effects involved are essential to elaborate management programs avoiding the problem dissemination. This research had as objectives to evaluate the response of B. subalternans resistant (R) biotype to four chemical families of ALS inhibitors; to determine the molecular basis of resistance through the identification of mutation(s) responsible for herbicides resistance; to compare adaptative values between R and susceptible (S) biotypes when in the absence of the agent of selection; and to determine the genetic inheritance of the resistance to ALS inhibitors in B. subalternans. The results of plant growth and enzyme experiments evidence the R biotype presents high level of resistance caused by insensitive ALS enzyme. The tetraploid specie B. subalternans harbours, at least, three alleles for the enzyme gene. The substitution of tryptophan by leucine at the 574 position in one of the ALS alleles is responsible for herbicides resistance. In general, the mutation at the enzyme does not cause limitation to the growth and development of the R biotype. However, in case of pleiotropic effect found in the R biotype, the early germination at cold temperatures, being confirmed in other ALS-R biotypes it could be used in management strategies for resistance. For example, the delay in the planting date of summer crops would allow eliminating weeds that emerge before the crop with different options of herbicides belonging to alternative mechanisms of action. In addiction, it would enable the use of other methods of control such as physical or mechanical. For the first time in Brazilian science is elucidating the molecular basis of herbicide resistance in an important weed.