Evolucion de la resistencia a herbicidas en malezas

Evolución de la Resistencia a Herbicidas en Malezas: 

Evolución de la Resistencia a Herbicidas en Malezas Dr. Martin Vila-Aiub Universidad de Buenos Aires (UBA) – Facultad de Agronomía CONICET – IFEVA ( vila@ifeva.edu.ar )

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Objetivos de la clase Factores biológicos, genéticos y antrópicos que modulan la tasa de evolución de la resistencia. Mecanismos moleculares, bioquímicos y fisiológicos de la resistencia. Sistemas de manejo agronómico que minimizan la tasa de evolución de resistencia.

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Presión de selección La resistencia a herbicidas ocurre como consecuencia de un proceso evolutivo adaptativo a través de la selección fenotípica ejercida por el herbicida Evolución = PS x VG VG

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Definición de resistencia Es la capacidad adquirida de sobrevivir y reproducirse a la acción fitotóxica del herbicida de una población. Al comienzo de la selección Al final del proceso selectivo

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Evolución de la resistencia N n = frecuencia final de individuos resistentes luego de transcurrido el tiempo n N o = frecuencia inicial de individuos resistentes antes de la aplicación del herbicida f = costo de la resistencia α = presión de selección ñ = edad media del banco de semillas en el suelo Factores que modulan la tasa de evolución de la resistencia

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90 1 30 70 5 18 PS (1) = 90/18=5 PS (2) = 70/5=14 PS (4) = 30/1=30

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Ciclo de vida : anual vs perenne ( N o , α) Tamaño poblacional ( N o ) Fecundidad y dispersión ( α) Fitness relativo de plantas que llevan genes R vs genes S ( costo de la resistencia ) (f ) Banco de semillas ( ñ ) Factores que modulan la tasa de evolución de la resistencia Factores biológicos

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Interacciones entre los alelos de resistencia que determinan si la expresión de la resistencia es dominante, semidominante o recesiva (RR vs RS vs SS) ( α) Factores que modulan la tasa de la resistencia Factores genéticos

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Supervivencia de plantas de la especie Lolium rigidum. Genotipos parentales resistentes (RR) y susceptibles (SS), y heterocigotas (RS, SR) expuestos a diferentes dosis del herbicida cletodim. Imagen perteneciente al segundo ensayo.

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Resistencia monogénica vs poligénica ( α) Tasa de mutaciones ( N o ) Nivel de resistencia al herbicida ( mecanismo y mutación involucrada ) ( α ) Factores que modulan la tasa de la resistencia Factores genéticos

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Dosis de herbicida ( α) Frecuencia y extensión de uso del herbicida ( α) Residualidad del herbicida ( α) Factores que modulan la tasa de la resistencia Factores antrópicos

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Mecanismos de resistencia Los herbicidas son compuestos químicos que tienen afinidad muy específica por determinadas proteínas con función enzimática localizadas en distintas organelas de las células. La afinidad está dada por la similitud estructural y química que existe entre el substrato natural de la enzima y el herbicida. Los herbicidas ocupan y se enlazan con el sitio activo de la enzima imposibilitando que es sustrato natural de la enzima haga lo mismo. La consecuencia inmediata es la inhbición del proceso metabólico mediado por la enzima inhibida.

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Mecanismos de resistencia Resistencia de punto (target site) Involucran un cambio estructural en la enzima blanco del herbicida 2) Resistencia no de punto (non target site) Minimizan o impiden la llegada del herbicida a la enzima blanco

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Mecanismos de resistencia Resistencia de punto (target site) Enzima insensible Transcripción con errores debido a mutaciones

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Mecanismos de resistencia Resistencia de punto (target site) Enzima insensible Secuencia del gen que codifica para la enzima EPSPS blanco del herbicida glifosato en Lolium rigidum. Se muestra la secuencia de nucleótidos (TTGAA…) y el correspondiente aminoácido (E, K, D, A …) según el código genético. VLR1 y AFLR2 es un genotipo susceptible y resistente al glifosato, respectivamente.

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Resistencia de punto Herbicida Enzima blanco Herbicida Enzima blanco

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Mecanismos de resistencia Resistencia de punto (target site) Enzima sensible: amplificación del gen (DNA) mayor expresión del gene (mRNA)

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Mecanismos de resistencia 2) Resistencia no de punto (non target site) Reducida absorción foliar Reducida traslocación Metabolismo

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Mecanismos de resistencia 2) Resistencia no de punto (non target site) Reducida absorción foliar

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Mecanismos de resistencia 2) Resistencia no de punto (non target site) Reducida traslocación

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Mecanismos de resistencia 2) Resistencia no de punto (non target site) Metabolismo ( detoxificación )

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Sistemas de manejo agronómico que minimizan la evolución de resistencia Evolución = PS x VG

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Rotación de herbicidas (evitar el mismo modo de acción) Double knockdown (golpe doble: glifosato seguido de paraquat) Mezclas de herbicidas El objetivo: reducir o minimizar la tasa de evolución de la resistencia

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Uso de herbicidas no selectivos como desecantes al final del ciclo de cultivo para reducir la producción de semillas de la maleza Captura de paja fina de la cosechadora para evitar la reincorporación de semillas malezas al sistema Retraso del momento de siembra para aumentar el tamaño de la población de la maleza emergida que es seleccionada con distintos herbicidas Incremento en la densidad de siembra y uso de cultivares con alta habilidad competitiva para reducir el crecimiento y producción de semillas de aquellos individuos maleza resistentes al herbicida . El objetivo: reducir o minimizar la tasa de evolución de la resistencia