Susceptibility of crabgrass biotypes (Digitaria ciliaris) to ACCase inhibitor herbicides

As espécies pertencentes ao gênero Digitaria incluem-se entre as principais plantas daninhas que infestam as lavouras de arroz e de soja. O objetivo deste trabalho foi avaliar a suscetibilidade diferencial de biótipos de milhã, encontrados em lavouras no Rio Grande do Sul (RS), aos herbicidas cyhalofop ou clethodim. Conduziram-se três experimentos em casa de vegetação, no período de 2009 a 2011. Sementes de Digitaria spp. foram coletadas em diferentes localidades no RS, abrangendo áreas de produção de arroz irrigado e soja, totalizando 169 biótipos. Para verificar a suscetibilidade dos biótipos aos herbicidas, aplicou-se 225 g i.a. ha-1 de cyhalofop ou 96 g i.a. ha-1 de clethodim, sendo selecionados oito biótipos de Digitaria ciliaris que apresentaram maior e menor tolerância após aplicação dos herbicidas, para os estudos de curva de dose resposta. Verificou-se que os biótipos que apresentaram maior tolerância ao cyhalofop os oriundos de Santa Vitória do Palmar, Viamão, Santa Bárbara do Sul e Cruz Alta, com controles entre 50 e 60%. Os biótipos de milhã selecionados apresentaram-se suscetíveis ao herbicida clethodim, com controle superior a 90%. As populações de D. ciliaris coletadas em lavouras de arroz e soja dos municípios do RS foram suscetíveis ao herbicida clethodim, quando aplicado na dose recomendada, enquanto que a suscetibilidade da espécie ao herbicida cyhalofop foi diferencial entre biótipos.Species belonging to Digitaria genus are including among major weeds infesting rice and soybeans crops. The objective of this study was to evaluate the differential susceptibility of crabgrass biotypes crops at Rio Grande do Sul State, to clethodim or cyhalofop herbicides. Three experiments were conducted in greenhouse conditions, in the period of 2009-2011 agricultural years. Seeds of Digitaria spp. were collected from different places in the State, covering areas of irrigated rice production and soybeans crops, totalizing 169 biotypes. To evaluate the biotypes sensitivity to the herbicides was applied 225 g a.i. ha-1 of cyhalofop or 96 g a.i. ha-1 of clethodim, being selected eight Digitaria ciliaris biotypes with higher and lower tolerances after herbicides application to the studies of response curve doses. It was found four biotypes with higher tolerance to cyhalofop coming from Santa Vitória do Palmar, Viamão, Santa Barbara do Sul and Cruz Alta County, with controls between 50 and 60%. Biotypes of crabgrass were susceptible to clethodim herbicide, with a control superior greater than 90%. The D. ciliaris populations collected in rice and soybeans crops in RS were susceptible to clethodim herbicide when the application was made at recommended dose, while specie susceptibility cyhalofop herbicide was differential among biotypes

Comparação morfofisiológica de biótipos de milhã sob diferentes condições de irrigação

As espécies do gênero Digitaria (milhã) adaptam-se a diferentes ambientes e possuem elevado potencial competitivo o que causa perdas de produtividade em cultivos agrícolas. No Rio Grande do Sul (RS) encontram-se, principalmente, em culturas de sequeiro como milho e soja, entretanto, essa planta daninha tem sido frequentemente encontrada em lavouras de arroz irrigado. Em vista do exposto, o objetivo do trabalho foi avaliar as respostas morfológicas de diferentes biótipos de milhã quanto à variação dos teores de umidade do solo. O experimento foi conduzido em casa de vegetação no ano agrícola 2010/11, em delineamento experimental completamente casualizado, em esquema fatorial, com três repetições. Foram testados 19 biótipos de milhã, coletados em diferentes regiões do RS; e, três condições de irrigação (seco, inundação com duas folhas ou com um afilho). As variáveis avaliadas foram: teor de clorofila, área foliar e massa da matéria seca da parte aérea. Os resultados permitem concluir que os biótipos de milhã diferem quanto a adaptação ao ambiente de desenvolvimento e que a condição de sequeiro favorece a espécie, comparativamente a inundação

Alterações fisiológicas na cultura do tomateiro devido à deriva simulada de herbicidas

The accidental drift can occur as a result of the herbicide application. However, little is known regarding the physiological changes in crops resulting from herbicide drift. The aim of the study was to evaluate the effects of simulated drift of glyphosate and clomazone in tomato. The experimental scheme was randomized and the treatments arranged in a factorial design, where factor A compared herbicides (glyphosate or clomazone) and factor B rates (0, 12.5, 25, 37.5 and 50% of the recommended rate). Content of total phenols, chlorophyll contents (a, b and total) and carotenoids, lipid peroxidation and electrolyte leakage were evaluated. Increasing rates of herbicides resulted in increased content of total phenols and electrolyte leakage in plants. Drift of herbicide glyphosate results in the reduction of photosynthetic pigments and causes higher lipid peroxidation of membranes in tomato, compared to clomazone. The accidental drift results in alteration in the metabolism of tomato plants, resulting in oxidative stress.A deriva acidental pode ocorrer como consequência da aplicação de herbicidas. No entanto, pouco se sabe em relação às alterações fisiológicas nas culturas em função da deriva de herbicidas. O objetivo do estudo foi avaliar os efeitos da deriva simulada dos herbicidas glifosato e clomazona na cultura do tomateiro. O delineamento experimental foi inteiramente casualizado e os tratamentos arranjados em esquema fatorial, onde o fator A comparou os herbicidas (glifosato e clomazona) e o fator B as doses (0; 12,5; 25; 37,5 e 50% da dose comercial). Foram avaliados: conteúdo de fenóis totais, teores de clorofilas (a, b e total) e carotenoides, peroxidação lipídica e extravasamento de eletrólitos. O aumento da dose dos herbicidas resultou em aumento do conteúdo de fenóis totais e maior extravasamento de eletrólitos nas plantas. A deriva do herbicida glifosato resulta em redução dos pigmentos fotossintéticos e ocasiona maior peroxidação lipídica das membranas na cultura do tomate, comparado ao clomazona. Pode-se concluir que a deriva acidental altera o metabolismo das plantas de tomate, acarretando estresse oxidativo

Estimation of sulfentrazone sorption in isolated application and mixed with glyphosate

The use of herbicides belonging to a single mechanism of action for several consecutive years in the same area may lead to the selection of weed biotypes resistant to herbicides. Weeds resistant to glyphosate have been problem worldwide. As an alternative control, farmers have used glyphosate mixed with sulfentrazone. When two herbicides are mixed, the parameters that govern the behaviour of herbicides in the soil can be altered. In this study, the sorption of sulfentrazone was estimated when applied in isolation with glyphosate formulations. For this, increasing doses of sulfentrazone were applied using Red-Yellow Latosol substrate and washed sand. Each dose of sulfentrazone was applied in a mixture with 1080 g a. e. ha-1 Roundup Ready®, Roundup Ultra® and Zapp Qi®. To evaluate the presence of sulfentrazone in the soil solution, Sorghum bicolor was used as an indicator species. Symptoms of intoxication were evaluated at 7, 14 and 21 days after sowing. At 21 days after sowing, the plants were collected and dried in an oven at 70 ± 10 °C to determine the dry matter. Based on the intoxication of the indicator plants, it was verified that, regardless of the formulation, the presence of glyphosate in the mixture increased the sorption of sulfentrazone in the Red-Yellow Latosol. However, based on dry matter accumulation, sulfentrazone sorption increased because of the mixture with Roundup Ultra®, but decreased due to the presence of Roundup Ready® and Zapp Qi®. Therefore, the application of sulfentrazone in mixture with glyphosate alters the sorptive forces of sulfentrazone in a Red-Yellow Latosol

INTERFERÊNCIA DA COMPACTAÇÃO DO SOLO NO RESIDUAL DO DICLOSULAM

The residual herbicides in the soil can be influenced by several factors, including soil compaction. The objective of this study was to evaluate the influence of soil compaction on selectivity of diclosulam to soybean, as well as the carryover effect on the corn in succession. The experiment was carried out in clay and sandy soil. The experimental design was in a randomized block with four replicates. The treatments were arranged in a 3x3 factorial scheme, where A factor was level of compaction (0 - no compaction, 10 and 20%) and the B factor doses of diclosulam (0, 25.2 and 50.4 g ai ha-1) applied in pre-emergence of soybean. After soybean harvested, the columns were opened and corn and cucumber were seeding. The analyzes carried out on soybean were chlorophyll a fluorescence, shoot dry matter (SDM) and NPK content at 90 days after germination (DAG). For corn: chlorophyll a fluorescence transient was performed at 15, 30 and 45 DAG. For corn and cucumber: plant height, root length, SDM and root dry mass at 45 DAG. The herbicide residue quantification was performed by LC-MS/MS at 94 days after application. Data were submitted to ANOVA (p ≤ 0.05) and the means were compared by Tukey at 5%. Soybeans plants in both soils showed no difference in growth parameters and NPK content but photosynthesis parameters was impaired. There was no corn crop carryover regardless of soil compaction. There was a reduction of cucumber plants being aggravated in soils with compaction. No diclosulam residue was detected in solutions evaluated by LC-MS/MS.O residual do herbicida no solo pode ser influenciado por diversos fatores incluindo a compactação do solo. O objetivo foi avaliar a influência dos níveis de compactação do solo na seletividade do herbicida diclosulam para a soja e efeito carryover no milho semeado em sucessão. O delineamento foi em blocos casualizados com 4 repetições. Os tratamentos em esquema fatorial 3x3, o fator A compactação (0, 10 e 20%) e o fator B as doses do herbicida diclosulam (0; 25.2 e 50.4 g i.a. ha-1) aplicado em pré-emergência. Após 90 dias da semeadura da soja, foi realizada coleta das plantas, abertura das colunas e semeados milho e pepino. Foram realizadas na soja as análises: fluorescência da clorofila a, massa seca da parte aérea (MSPA) e conteúdo de NPK das folhas aos 90 dias após a germinação (DAG). Para milho: fluorescência da clorofila a aos 15, 30 e 45 DAG. Para milho e pepino: estatura de plantas, comprimento das raízes, MSPA e massa seca da raiz aos 45DAG. A quantificação do resíduo do diclosulam por LC-MS/MS foi realizada aos 94 dias após aplicação do herbicida. Os dados foram submetidos à ANOVA (p ≤ 0,05) e comparadas pelo teste de Tukey a 5%. A soja em ambos os solos, não apresentou diferença nos parâmetros de crescimento e conteúdo de NPK, porém houve prejuízo nos parâmetros fotossintéticos. Não houve carryover causado a cultura do milho, independente da compactação do solo. Houve redução das plantas de pepino sendo agravado em solos compactados. Não foi detectado resíduo do diclosulam nos solos avaliados por LC-MS/MS

A Novel Single-Site Mutation in the Catalytic Domain of Protoporphyrinogen Oxidase IX (PPO) Confers Resistance to PPO-Inhibiting Herbicides

Protoporphyrinogen oxidase (PPO)-inhibiting herbicides are used to control weeds in a variety of crops. These herbicides inhibit heme and photosynthesis in plants. PPO-inhibiting herbicides are used to control Amaranthus palmeri (Palmer amaranth) especially those with resistance to glyphosate and acetolactate synthase (ALS) inhibiting herbicides. While investigating the basis of high fomesafen-resistance in A. palmeri, we identified a new amino acid substitution of glycine to alanine in the catalytic domain of PPO2 at position 399 (G399A) (numbered according to the protein sequence of A. palmeri). G399 is highly conserved in the PPO protein family across eukaryotic species. Through combined molecular, computational, and biochemical approaches, we established that PPO2 with G399A mutation has reduced affinity for several PPO-inhibiting herbicides, possibly due to steric hindrance induced by the mutation. This is the first report of a PPO2 amino acid substitution at G399 position in a field-selected weed population of A. palmeri. The mutant A. palmeri PPO2 showed high-level in vitro resistance to different PPO inhibitors relative to the wild type. The G399A mutation is very likely to confer resistance to other weed species under selection imposed by the extensive agricultural use of PPO-inhibiting herbicides

Changes in secondary metabolism in productivity components and physiological quality of rice seeds through the application of herbicides.

The weed control in rice is done mainly through the use of herbicides, which, even though selective, may cause phytotoxicity and trigger oxidative stress process. Thus, the aim of the study was to evaluate possible changes in the secondary metabolism and physiological seed quality in response to oxidative stress caused by herbicides and evaluate the recovery of phytotoxicity by nitrogen fertilization. The first experiment consisted of the oxyfluorfen, oxadiazon and pendimethalin (pre-emergence), imazapic + imazapyr, quincloraq, bentazon, cyhalofop-butyl, penoxsulan, bispyribac-sodium and carfentrazone-ethyl (post-emergence). Oxyfluorfen, pendimethalin and carfentrazone-ethyl herbicides resulted in lower net photosynthesis, increased sub stomatal CO2 , lower efficiency of water use and carboxylation. Greater lipid peroxidation was observed when applied the oxyfluorfen, carfentrazone-ethyl and bispyribac-sodium herbicides, while the same did not generate H2O2 accumulation. The pre-emergent herbicides and post-emergent herbicide bentazon and carfentrazone-ethyl activated enzymes of the antioxidant system. The application of carfentrazone-ethyl, in general, resulted in degradation of photosynthetic pigments. The second experiment was carried out in the field and consisted of clomazone, oxadiazon and pendimethalin (pre-emergence), imazapic + imazapyr, quincloraq, bentazon, penoxsulan, bispyribac-sodium and carfentrazone-ethyl (post-emergence). The oxadiazon and pendimethalin herbicides applied in pre-emergence and bispyribac-sodium and carfentrazone-ethyl, post-emergence, reduced dry matter of leaves of rice plants. All herbicides applied in pre-emergence showed higher grain yield compared to control. For post-emergence herbicides, the highest and lowest yield was observed when used quincloraq and bispyribac-sodium, respectively. The use of clomazone and pendimethalin resulted in higher germination rate index for rice seed. The third experiment was carried out in the field in split plots, where plots had nitrogen application date (without nitrogen, 100% before the water intake, 50% before and 50% after the water intake and 100% after the water intake) and composed of herbicides subplots (control, quincloraq, bentazon, bispyribac-sodium and carfentrazone-ethyl). The smaller statures were due to non-application of nitrogen or when the application of 100% of the nitrogen was carried out after the entry of water. The application of 100% of the nitrogen prior to the entry of water resulted in a greater phytotoxicity caused by the herbicide bispyribac -sodium, while most of bentazon phytotoxicity was observed when nitrogen was applied after the whole water intake. The application of nitrogen before water intake resulted in higher number of tillers per plant. The quincloraq herbicide and nitrogen application before and the splitting of nitrogen water intake resulted in higher grain yield.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESO controle de plantas daninhas na cultura do arroz é realizado principalmente através do uso de herbicidas, os quais, mesmo sendo seletivos, podem causar fitotoxicidade e desencadear o processo de estresse oxidativo. Diante disso, o objetivo do estudo foi verificar possíveis alterações no metabolismo secundário e na qualidade fisiológica das sementes em resposta ao estresse oxidativo causado por herbicidas e avaliar a recuperação da fitotoxicidade através da adubação nitrogenada. O primeiro experimento foi composto pelos herbicidas oxifluorfem, oxadiazona e pendimetalina (pré-emergência), imazapique + imazapir, quincloraque, bentazona, cialofope-butílico, penoxsulam, bispiribaque-sódico e carfentrazona-etílica (pós-emergência). Os herbicidas oxifluorfem, pendimetalina e carfentrazona-etílica resultaram em menor fotossíntese líquida, aumento do CO2 subestomático, menor eficiência do uso da água e da carboxilação. Maior peroxidação lipídica foi verificada quando aplicados os herbicidas oxifluorfem, carfentrazona-etílica e bispiribaque-sódico, enquanto que os mesmos não geraram acúmulo de H2O2 . Os herbicidas pré-emergentes e os herbicidas pós-emergentes bentazona, carfentrazona-etílica ativaram as enzimas do sistema antioxidante. A aplicaçao de carfentrazona-etilica, em geral, resultou em degradação dos pigmentos fotossintéticos. O segundo experimento foi realizado a campo e constou dos herbicidas clomazona, oxadiazona e pendimetalina (pré-emergência), imazapique + imazapir, quincloraque, bentazona, penoxsulam, bispiribaque-sódico e carfentrazona-etílica (pós-emergência). Os herbicidas oxadiazona e pendimetalina, aplicados em pré-emergência e bispiribaque-sódico e carfentrazona-etílica, em pós-emergência, reduziram a massa seca da parte aérea das plantas de arroz. Todos herbicidas aplicados em pré-emergência proporcionaram maior produtividade de grãos em comparação com a testemunha. Para os herbicidas pós-emergentes, a maior e menor produtividade foi observada quando utilizado quincloraque e bispiribaque-sódico, respectivamente. A utilização de clomazona e pendimetalina resultou em maior índice de velocidade de germinação das sementes de arroz. O terceiro experimento foi realizado a campo em parcelas subdivididas, onde as parcelas foram compostas por épocas de aplicação de nitrogênio (sem nitrogênio, 100% antes da entrada da água, 50% antes e 50% depois da entrada da água e 100% depois da entrada da água) e as subparcelas compostas por herbicidas (testemunha, quincloraque, bentazona, bispiribaque-sódico e carfentrazona-etílica). As menores estaturas foram decorrentes da não aplicação de nitrogênio ou quando a aplicação de 100% do nitrogênio foi realizada após a entrada da água. A aplicação de 100% do nitrogênio antes da entrada da água resultou em maior fitotoxicidade causada pelo herbicida bispiribaque-sódico, enquanto que maior fitotoxicidade por bentazona foi observada quando todo nitrogênio foi aplicado após a entrada da água. A aplicação do nitrogênio antes da entrada da água resultou em maior número de afilhos por planta. O herbicida quincloraque e aplicação de nitrogênio antes da entrada da água bem como o parcelamento do nitrogênio resultaram em maior produtividade de grãos

Sorption and leaching of Sulfentrazone in Red-Yellow Latosol applied alone and mixed With Glyphosate formulations

A mistura do glyphosate com o sulfentrazone tem sido uma prática muito utilizada no Brasil para evitar a seleção de biótipos e controle de espécies de plantas daninhas resistentes a esse herbicida. Todavia, quando se misturam moléculas químicas podem ocorrer interações. Estas podem afetar o comportamento das moléculas dos herbicidas no ambiente, como a sorção e lixiviação. Vários estudos têm mostrado que a dinâmica do sulfentrazone depende das características físicas e químicas do solo, no entanto, pouco se sabe sobre a influência da mistura com glyphosate, em relação a sorção e lixiviação do herbicida. Nesta pesquisa foram avaliadas a sorção e lixiviação do sulfentrazone em Latossolo Vermelho-Amarelo quando aplicado de forma isolada e em mistura com formulações de glyphosate. As estimativas da sorção e da lixiviação foram realizadas utilizando-se a cromatrografia líquida de alta eficiência (CLAE) e ensaios biológicos. Para estimar a sorção, utilizou-se doses crescentes do sulfentrazone aplicado de forma isolada e em mistura com três formulações de glyphosate. Para estimar o potencial de lixiviação do sulfentrazone, colunas de PVC preenchidas com amostras do solo, foram submetidas a aplicação deste herbicida de forma isolada e misturas, seguido da simulação de chuva de 60 mm no topo das colunas. Amostras do solo foram coletadas a cada 5 cm da coluna, as quais foram submetidas a extração e quantificação do sulfentrazone por CLAE e cultivada a planta indicadora (Sorghum bicolor). Observou-se alteração na sorção e no potencial de lixiviação do sulfentrazone quando aplicado em mistura com glyphosate. Maior sorção foi observada quando aplicado sulfentrazone em mistura com Roundup Ultra©, tanto pelo método químico quanto pelo biológico. Em contrapartida, a mistura com Roundup Ready© aumenta o potencial de lixiviação do sulfentrazone. Conclui-se que a associação de sulfentrazone com glyphosate altera a sorção e dessorção do sulfentrazone no Latossolo Vermelho- Amarelo, independente da formulação utilizada. Além disso, pode-se concluir que a utilização de glyphosate altera o potencial de lixiviação do sulfentrazone e por isso deve-se ter cautela ao recomendar a mistura para o uso no controle de plantas daninhas.The mixture of glyphosate with sulfentrazone has been widely used in Brazil to avoid the selection of biotypes and control weed species resistant to this herbicide. However, when chemical molecules are mixed, interactions may occur. These may affect the behavior of the herbicide molecules in the environment, such as sorption and leaching. Several studies have shown that the dynamics of sulfentrazone depends on the physical and chemical characteristics of the soil, however, little is known about the influence of the mixture with glyphosate in relation to sorption and herbicide leaching. In this research the sorption and leaching of sulfentrazone in Red-Yellow Latosol when applied in isolation and mixed with glyphosate formulations were evaluated. Estimates of sorption and leaching were performed using high-performance liquid chromatography (HPLC) and biological assays. To estimate sorption, increasing doses of sulfentrazone applied in isolation and in admixture with three formulations of glyphosate were used. To estimate the sulfentrazone leaching potential, PVC columns filled with soil samples were submitted to the application of this herbicide in isolation and mixtures, followed by the simulation of rainfall of 60 mm at the top of the columns. Soil samples were collected every 5 cm of the column, which were subjected to extraction and quantification of sulfentrazone by HPLC and cultivated the indicator plant (Sorghum bicolor). Changes in sorption and sulfentrazone leaching potential were observed when applied in a mixture with glyphosate. Higher sorption was observed when sulfentrazone was applied in combination with Roundup Ultra©, both by chemical and biological methods. In contrast, mixing with Roundup Ready© increases the sulfentrazone leaching potential. It is concluded that the association of sulfentrazone with glyphosate alters the sorption and desorption of sulfentrazone in the Red-Yellow Latosol, regardless of the formulation used. In addition, it can be concluded that the use of glyphosate alters the leaching potential of sulfentrazone and caution should therefore be exercised when recommending the mixture for use in weed control.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológic