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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.11.2003.tde-26112003-152341
Document
Author
Full name
Patrícia Andréa Monquero
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Piracicaba, 2003
Supervisor
Committee
Christoffoleti, Pedro Jacob (President)
Alves, Pedro Luis da Costa Aguiar
Lavorenti, Arquimedes
Rolim, Jose Carlos
Victoria Filho, Ricardo
Title in Portuguese
Dinâmica populacional e mecanismos de tolerância de espécies de plantas daninhas ao herbicida Glyphosate.
Keywords in Portuguese
banco de semente
dinâmica populacional
plantas daninhas
tolerância ao herbicida.
Abstract in Portuguese
Aplicações repetitivas do herbicida glyphosate podem resultar em mudanças nas populações de plantas daninhas, devido a uma pressão seleção sobre espécies de plantas daninhas tolerantes ao herbicida. No entanto, os mecanismos de tolerância dessas espécies não estão completamente compreendidos, e a elucidação desses mecanismos é fundamental nas recomendações de estratégias para o manejo de plantas daninhas tolerantes ao glyphosate. Sendo assim, os objetivos desta pesquisa foram: (i) avaliar a dinâmica do banco de sementes das espécies de plantas daninhas Commelina benghalensis L., Ipomoea grandifolia (Dammer) O’Don e Richardia brasiliensis Gomez (tolerantes), Amaranthus hybridus L. e Galinsoga parviflora Cav. (suscetíveis), em áreas tratadas intensivamente com doses de glyphosate por dois anos consecutivos, (ii) caracterizar os mecanismos de tolerância C. benghalensis e I. grandifolia ao herbicida glyphosate e (iii) estudar a eficácia de controle sobre as plantas daninhas tolerantes por herbicidas alternativos isolados e em mistura com glyphosate. Nos estudos de dinâmica do banco de sementes foram coletadas periodicamente amostras de solos de uma área com aplicação repetitiva do glyphosate para analise quantitativa e qualitativa através de extração das sementes e de germinação de sementes em casa-de-vegetação. Na caracterização dos mecanismos de tolerância, experimentos foram instalados para quantificar a absorção e a translocação de 14 C glyphosate pelas plantas C. benghalensis, I. grandifolia, A. hybridus e Glycine max resistente (R) e suscetível (S) ao glyphosate, às 2, 4, 8, 12, 24, 48 e 72 horas após tratamento (HAT); analisando-se, ainda, o metabolismo do glyphosate pelas plantas daninhas a 72 HAT. Cromatografia de camada delgada foi utilizada para determinar à composição química das ceras epicuticulares e microscopia eletrônica de varredura para a caracterização da superfície foliar das plantas daninhas. Experimento em casa de vegetação com os herbicidas alternativos carfentrazone, flumioxazin, sulfentrazone, chlorimuron-ethyl e bentazon foi conduzido para testar as interações aditivas, sinergísticas ou antagônicas com glyphosate no controle de plantas daninhas tolerantes. Os resultados foram: Ao final de dois anos de aplicação repetitiva de glyphosate houve um acréscimo do banco de sementes das plantas daninhas tolerantes, e um decréscimo no banco de sementes das plantas daninhas sensíveis ao glyphosate. A taxa de absorção e translocação do 14 C glyphosate em A. hybridus e Glycine max R e S foi maior que das demais plantas estudadas; I. grandifolia apresentou excelente taxa de absorção, entretanto, a translocação desta espécie foi reduzida. Em C. benghalensis a taxa de absorção foliar do glyphosate foi baixa, porém, não houve impedimento a translocação. Em C. benghalensis foi encontrado, além de glyphosate, o metabólito ácido aminometilfosfônico (AMPA). As ceras da cutícula foliar de A. hybridus e I. grandifolia apresentaram características predominantemente hidrofílicas, e a superfície foliar não apresentou tricomas, sendo observado uma grande quantidade de estômatos. As ceras epicuticulares destas duas espécies de plantas daninhas apresentaram forma cristalina apenas em A. hybridus. Em C. benghalensis as ceras são relativamente mais hidrofóbicas, o que pode ter influenciado na menor penetração de glyphosate; sendo que, a superfície foliar apresenta tricomas e um número menor de estômatos, e estes estão recobertos por cera epicuticular.
Title in English
Population dynamic and tolerance mechanisms of weed species to the glyphosate herbicide.
Keywords in English
herbicide tolerance.
population dynamic
seed bank
weeds
Abstract in English
Intensive applications of the herbicide glyphosate for weed control may result in the weed population changes, through selection pressure of the glyphosate tolerant weed species. However, the glyphosate tolerance mechanisms of these species are not completely understood, and the elucidation of these mechanisms is fundamental to the recommendations of alternative herbicides to glyphosate tolerant weed management. Therefore, the objectives of this research were: (i) to evaluate the weed seed bank dynamic of the species Commelina benghalensis L., Ipomoea grandifolia (Dammer) O’Don and Richardia brasiliensis Gomez (tolerants to glyphosate), Amaranthus hybridus L. and Galinsoga parviflora Cav. (susceptibles to glyphosate), in areas that had been intensively treated with glyphosate rates for two consecutive years; (ii) to characterize the glyphosate tolerance mechanisms of C. benghalensis and I. grandifolia, and (iii) to study the efficacy of alternative herbicides in mixture with glyphosate in the control of tolerant weeds. The weed seed bank dynamic was evaluated through soil samples collected periodically, and analysed quantitative and qualitativelly by greenhouse germination test and seeds counting. Experiments were conducted to caracterize the absorption and translocation of 14 C glyphosate by C. benghalensis, I. grandifolia, A. hybridus and Glycine max resistant (R) and susceptible (S) to glyphosate, at 2, 4, 8, 12, 24, 48 and 72 hours after treatment (HAT); and analysing the glyphosate metabolism by the weeds at 72 HAT. Thin layer chromatography was used to determine the chemical composition of the epicuticular layers and eletronic microscopy to caracterize the foliar surface of the weeds. Greenhouse experiment with the alternative herbicides carfentrazone, flumioxazin, sulfentrazone, chlorimuron-ethyl and bentazon were conducted to test aditive, sinergistic or antagonic interactions with glyphosate on the control of the tolerant weeds. After two years of repetitive glyphosate application there was an increase in the weed seed bank of the tolerant species, and a decrease of the weed seed bank of the susceptible species to glyphosate. The rate of absorption and translocation of the 14 C glyphosate by A. hybridus and Glycine max R and S was higher than the other studied plants, likewise I. grandifolia presented an excelent rate of absorption, even tough, the translocation of this species was reduced. In C. benghalensis the glyphosate rate of foliar absorption was low, however, there was a free translocation of the herbicide. No glyphosate metabolites were observed in I. grandifolia and A. hybridus, however, in C. benghalensis it was found, besides glyphosate, the aminophosphonic acid (AMPA) metabolite. The cuticle waxes of A. hybridus and I. grandifolia presented predominantly hydrophilic characteristics, and the foliar surface did not present tricomes, being observed a great amount of stomata. The epicuticular waxes of this two weed species presented crystal form only in A. hybridus. In C. benghalensis the waxes were relatively more hidrofobics, which could be influenced on lower penetration of glyphosate; the foliar surface present tricomes and fewer stomata, and these are recovered by epicuticular wax.
 
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Publishing Date
2003-11-28
 
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