A molecular assay for the proactive detection of target site-based resistance to herbicides inhibiting acetolactate synthase in Alopecurus myosuroides.

International audienceAcetolactate synthase (ALS) inhibitors are the most resistance-prone herbicide group. Rapid resistance diagnosis is thus of importance for their optimal use. We formulate rules to use the derived cleaved amplified polymorphic sequence method to develop molecular tools detecting a change at a given codon, the nature of which is unknown. We applied them to Alopecurus myosuroides (black grass) to develop assays targeting ALS codons A122, P197, A205, W574 and S653 that are crucial for herbicide sensitivity. These assays detected W574L or P197T, or both substitutions, in most plants analysed from a field where ALS inhibitors failed after 3 years of use. Similar assays can easily be set up for any species. Given the rapidity of selection for resistance to ALS inhibitors, these assays should be very useful in proactive herbicide resistance diagnosis

Conflict between parasites with different transmission strategies infecting an amphipod host

Competition between parasites within a host can influence the evolution of parasite virulence and host resistance, but few studies examine the effects of unrelated parasites with conflicting transmission strategies infecting the same host. Vertically transmitted (VT) parasites, transmitted from mother to offspring, are in conflict with virulent, horizontally transmitted (HT) parasites, because healthy hosts are necessary to maximize VT parasite fitness. Resolution of the conflict between these parasites should lead to the evolution of one of two strategies: avoidance, or sabotage of HT parasite virulence by the VT parasite. We investigated two co-infecting parasites in the amphipod host, Gammarus roeseli: VT microsporidia have little effect on host fitness, but acanthocephala modify host behaviour, increasing the probability that the amphipod is predated by the acanthocephalan's definitive host. We found evidence for sabotage: the behavioural manipulation induced by the Acanthocephala Polymorphus minutus was weaker in hosts also infected by the microsporidia Dictyocoela sp. (roeselum) compared to hosts infected by P. minutus alone. Such conflicts may explain a significant portion of the variation generally observed in behavioural measures, and since VT parasites are ubiquitous in invertebrates, often passing undetected, conflict via transmission may be of great importance in the study of host–parasite relationships

Résistance du coquelicot aux inhibiteurs de l'ALS: La mise au point d'outils de diagnostic rapide a permis de révéler la présence de cette résistance en France

National audienceLes inhibiteurs de l'acétolactate-synthase (ALS) sont actuellement la principale famille d'herbicides utilisés en France. La capacité de diagnostiquer rapidement la présence de plantes résistantes dans les parcelles contribue au maintien de leur efficacité. Des tests « ADN » ont été développés chez les coquelicots (Papaver rhoeas, Papaver dubium et Papaver argemone) pour détecter les mutations de l'ALS conférant une résistance à des herbicides. Les tests ont servi à analyser des plantes de coquelicots provenant de parcelles où des échecs de contrôle par des inhibiteurs de l'ALS ont été observés. Ils ont révélé la présence de mutations de l'ALS en fréquences élevées dans 27 des 29 parcelles étudiées. La présence de résistances aux inhibiteurs de l'ALS chez les coquelicots est donc une réalité en France. Seules des mutations au codon 197de l'ALS ont été identifiées dans les parcelles étudiées. De ce fait, l'emploi du test ADN ciblant ce codon devrait suffire pour diagnostiquer la plupart des cas de résistance aux inhibiteurs de l'ALS chez les coquelicots. Ce travail souligne la nécessité de raisonner l'emploi des inhibiteurs de l'ALS, et d'inclure ces herbicides dans un ensemble aussi diversifié que possible de pratiques de désherbag

Proactive detection of ALS-based resistance in weeds

International audienc

Vulpin et ivraies, détecter vite les résistances à certains herbicides blé

National audienceHerbicides inhibiting acetolactate-synthase (ALS) are currently of major importance for grass weed control in wheat in France. Rapid resistance diagnosis can help upholding their efficacy. Most cases of resistance to ALS-inhibiting herbicides are due to mutations in the gene encoding ALS. DNA-based assays were developed to detect any ALS mutation endowing resistance in black-grass (Alopecurus myosuroides) and ryegrasses (Lolium spp.). These tests enable resistance diagnosis from leaf fragments, even dried, within 48 hours. They were used to analyse black-grasses and ryegrasses sampled in fields where ALS inhibitor application failures were reported. The tests detected high frequencies of ALS mutations in 9 out of the 22 samples analysed. ALS-based resistance can likely evolve rapidly in some cases, especially when herbicide spraying programs are mostly based upon ALS inhibitors targeting grass weeds. This emphasizes the need to ponder ALS inhibitor applications, and to use them in association with the highest possible diversity of cultural practices.Les inhibiteurs de l’acétolactate-synthase (ALS) sont actuellement une classe majeure d’herbicides pour le désherbage des graminées dans le blé. La capacité de diagnostiquer rapidement la présence de plantes résistantes dans les parcelles contribue au maintien de leur efficacité. La plupart des cas de résistance à ces substances sont dus à des mutations dans le gène de l’ALS. Des tests « ADN » ont été développés chez les principales graminées adventices du blé, le vulpin (Alopecurus myosuroides) et les ivraies (Lolium spp.). Ces tests permettent de détecter n’importe quelle mutation dans l’ALS connue pour conférer une résistance. Le diagnostic peut être obtenu 48 heures après l’arrivée des échantillons (feuilles, même sèches) au laboratoire. Les tests ont servi à analyser des échantillons d’ivraies et de vulpin provenant de parcelles où des échecs de contrôle de ces adventices par des inhibiteurs de l’ALS ont été observés. Ils ont révélé la présence de mutations de l’ALS en fréquences élevées dans 9 des 22 échantillons étudiés. La résistance liée à l’ALS semble pouvoir évoluer rapidement dans certains cas, notamment si le programme de désherbage est basé essentiellement sur des inhibiteurs de l’ALS anti-graminées. Ceci souligne la nécessité de raisonner l’emploi de ces molécules et de les inclure dans un ensemble diversifié de pratiques culturales

Vulpin et ivraies, détecter vite les résistances à certains herbicides blé

National audienceHerbicides inhibiting acetolactate-synthase (ALS) are currently of major importance for grass weed control in wheat in France. Rapid resistance diagnosis can help upholding their efficacy. Most cases of resistance to ALS-inhibiting herbicides are due to mutations in the gene encoding ALS. DNA-based assays were developed to detect any ALS mutation endowing resistance in black-grass (Alopecurus myosuroides) and ryegrasses (Lolium spp.). These tests enable resistance diagnosis from leaf fragments, even dried, within 48 hours. They were used to analyse black-grasses and ryegrasses sampled in fields where ALS inhibitor application failures were reported. The tests detected high frequencies of ALS mutations in 9 out of the 22 samples analysed. ALS-based resistance can likely evolve rapidly in some cases, especially when herbicide spraying programs are mostly based upon ALS inhibitors targeting grass weeds. This emphasizes the need to ponder ALS inhibitor applications, and to use them in association with the highest possible diversity of cultural practices.Les inhibiteurs de l’acétolactate-synthase (ALS) sont actuellement une classe majeure d’herbicides pour le désherbage des graminées dans le blé. La capacité de diagnostiquer rapidement la présence de plantes résistantes dans les parcelles contribue au maintien de leur efficacité. La plupart des cas de résistance à ces substances sont dus à des mutations dans le gène de l’ALS. Des tests « ADN » ont été développés chez les principales graminées adventices du blé, le vulpin (Alopecurus myosuroides) et les ivraies (Lolium spp.). Ces tests permettent de détecter n’importe quelle mutation dans l’ALS connue pour conférer une résistance. Le diagnostic peut être obtenu 48 heures après l’arrivée des échantillons (feuilles, même sèches) au laboratoire. Les tests ont servi à analyser des échantillons d’ivraies et de vulpin provenant de parcelles où des échecs de contrôle de ces adventices par des inhibiteurs de l’ALS ont été observés. Ils ont révélé la présence de mutations de l’ALS en fréquences élevées dans 9 des 22 échantillons étudiés. La résistance liée à l’ALS semble pouvoir évoluer rapidement dans certains cas, notamment si le programme de désherbage est basé essentiellement sur des inhibiteurs de l’ALS anti-graminées. Ceci souligne la nécessité de raisonner l’emploi de ces molécules et de les inclure dans un ensemble diversifié de pratiques culturales

Détection de résistances aux inhibiteurs de l'ALS : des outils moléculaires pour un diagnostic rapide et fiable

Colloque du 2 décembre 2008 à DijonNational audienceAcetolactate-synthase (ALS) inhibitors are currently one of the most broadly used classes of herbicides. Rapid resistance diagnosis can help safeguarding their efficacy. Most cases of resistance to ALSinhibiting herbicides are due to mutations in the gene encoding ALS. DNA-based assays were developed to detect any ALS mutation endowing resistance in black-grass (Alopecurus myosuroides)and ryegrasses (Lolium spp.), two major grass weeds in wheat crops. These tests enable resistance diagnosis within 48 hours. They were used to analyse black-grass and ryegrass samples collected in fields where ALS inhibitor applications failed to control these weeds. The tests detected high frequencies of ALS mutations in 9 out of the 22 samples analysed. ALS-based resistance can evolve rapidly in some cases, particularly when herbicide spraying programs are mostly based upon ALS inhibitors targeting grass weeds. This underlines the need to ponder ALS inhibitor applications, and to use them in association with a diversity of cultural practices as high as possible.Les inhibiteurs de l’acétolactate-synthase (ALS) sont une des classes d’herbicides les plus utilisées actuellement. Être capable de diagnostiquer rapidement la présence de plantes résistantes à ces substances contribue à maintenir leur efficacité. La plupart des cas de résistance aux inhibiteurs de l’ALS sont dus à des mutations dans le gène de l’ALS. Des tests moléculaires ont été développés chez les principales graminées adventices du blé, le Vulpin (Alopecurus myosuroides) et les Ivraies (Lolium spp.). Ces tests permettent de détecter en 48 heures après l’arrivée des échantillons au laboratoire n’importe quelle mutation dans l’ALS dont on sait qu’elle confère une résistance. Les tests ont servi à analyser des échantillons d’Ivraies et de Vulpin provenant de parcelles où des échecs de contrôle de ces adventices par des inhibiteurs de l’ALS ont été observés. Ils ont révélé la présence de mutations de l’ALS en fréquences élevées dans 9 des 22 échantillons analysés. La résistance liée à l’ALS semble pouvoir évoluer rapidement dans certains cas, notamment quand le programme de désherbage est basé essentiellement sur des inhibiteurs de l’ALS anti-graminées. Ceci souligne la nécessité de raisonner l’emploi de ces molécules et de les inclure dans un ensemble diversifié de pratiques culturales

Complex genetic control of non-target-site-based resistance to herbicides inhibiting acetyl-coenzyme A carboxylase and acetolactate-synthase in Alopecurus myosuroides Huds.

International audienceThe genetic control of non-target-site-based resistance (NTSR) to three herbicides inhibiting acetyl-coenzyme A carboxylase (ACCase) and one inhibiting acetolactate-synthase (ALS) was investigated in Alopecurus myosuroides (black-grass). Hundred controlled pairings were used to determine the minimum number of loci involved in NTSR to each herbicide and their associated resistance pattern. Resistant parental plants survived herbicide doses ranging from 1 to 12 times the field rate. In a single plant, NTSR to a given herbicide involved at least one to three dominant loci or one recessive locus. Accumulation of up to at least three NTSR loci in a single plant could be necessary to confer resistance. Most NTSR loci endowing resistance to one herbicide did not confer detectable resistance to any other herbicide assayed. This is the first study demonstrating that NTSR is a quantitative trait. It also revealed three nested levels of complexity in NTSR: the loci, which can confer resistance at the whole plant level depending on the herbicide and on the dose used; the individual plants, which can accumulate various sets of NTSR loci via sexual reproduction; and the populations, which are made of various frequencies of genotypes each containing different numbers and combinations of NTSR loci

Variation in the gene encoding acetolactate-synthase in Lolium species and proactive detection of mutant, herbicide-resistant alleles

International audienceLolium species (ryegrasses) are genetically highly variable plants that are both forage crops and major weeds across the globe. As weeds, they rapidly evolve resistance under the selective pressure of acetolactate-synthase (ALS) inhibitors, the most resistance-prone herbicide group. Quick and accurate diagnosis is therefore of importance to prevent resistance spread in ryegrass. To develop proactive molecular tools for the detection of mutant, resistant ALS alleles, we assessed variation in the ryegrass ALS gene. Sequencing the full 1929-bp ALS coding sequence in 59 plants from six distant locations revealed a total of 208 polymorphic nucleotide positions (one every 9.3 nucleotides). The heterogeneous distribution of synonymous and non-synonymous substitutions along the ALS coding sequence suggested that nucleotide variation of ALS is shaped by purifying and background selection. Using regions of the ALS coding sequence with a low number of polymorphic nucleotide sites, five derived cleaved amplified polymorphic sequence (dCAPS) assays were developed targeting codons crucial for herbicide sensitivity. These enabled the first detection in ryegrass of a Pro-197-Thr substitution that confers herbicide resistance. Most assays could also be used to genotype Festuca and Vulpia plants. These dCAPS assays should prove powerful tools for both resistance diagnosis and population genetics studies

Non-target-site-based resistance should be the centre of attention for herbicide resistance research: Alopecurus myosuroides as an illustration

International audienceNon-target-site-based resistance (NTSR) mechanisms can confer unpredictable resistance to herbicides with different chemistries or modes of action. In two French fields, 18% and 40% individual plants of Alopecurus myosuroides (black-grass), respectively, were resistant via NTSR to all the most effective herbicides approved for A. myosuroides control in wheat (fenoxaprop, clodinafop, pinoxaden, iodosulfuron+mesosulfuron and pyroxsulam) and to the broad-leaf-selective herbicide quizalofop. Pinoxaden and pyroxsulam had never been applied to these populations. In the absence of new herbicide modes of action, this renders a purely chemical control of A. myosuroides in winter cereals much more complex in these fields. A segregation analysis showed that multi-resistant phenotypes were endowed by multiple NTSR genes, underlining the complexity of NTSR. Yet, despite the threat posed to weed control, our lack of knowledge on NTSR is obvious. NTSR should therefore become the priority in herbicide resistance research