Distribution, detection and genetic background of herbicide-resistant Alopecurus myosuroides (Huds.) in Germany

Weed control is an important part in agricultural practice. Since selective herbicides were introduced, the labour-intensive mechanical weed control was replaced by chemicals. The use of chemicals for weed control has become increasingly problematic due to the evolution of herbicide-resistant weeds. In Germany, Alopecurus myosuroides (Huds.) is one of the most problematic weeds concerning herbicide resistance. The first resistant black-grass biotype in Germany was found in 1982. More than 30 years after the first resistant black-grass was found in Germany (1982), there are still numerous unsolved questions and challenges concerning the problem of herbicide resistance. Further knowledge about the distribution, the detection, and the genetic background of different resistance mechanisms is needed to find comprehensive solutions for the future. Knowledge about the occurrence and distribution of herbicide-resistant black-grass in Germany, and the herbicides primarily affected may provide more detailed information for farmers to quickly react on upcoming resistances. Moreover, if the genetic background of resistance is better understood, practical conclusions regarding the choice of herbicides and management tools can be drawn. Furthermore, a reliable and easy-to-handle test system for the detection of resistances would enable farmers to react faster and in a more targeted manner. The aim of the present study was to investigate these aspects addressing herbicide-resistant black-grass in Germany. How widespread is TSR in Germany? Did the amount of TSR change over the years? Are there TSR-hot spots in Germany? The first paper addressed ACCase and ALS-resistant black-grass samples in Germany. It dealt with the distribution and development of TSR in Germany over a period of nine years. It could be demonstrated that TSR was more widespread than expected. The frequency of ACCase-TSR increased from 4.0% in 2004 to 38.5% in 2012. ALS-TSR rose from 0.8% in 2007 to 13.9% in 2012. Both TSRs significantly increased over time within a standing number of seed samples over the years. How many genes are involved in NTSR? Are there differences between the plants and can we detect cross-resistances? The second paper dealt with the inheritance of NTSR conferring resistance to chlorotoluron, fenoxaprop-P-ethyl, pinoxaden, mesosulfuron + iodosulfuron, and flufenacet in six different black-grass plants. Segregation analyses of the quantitative trait showed a minimum of five loci conferring specific resistances. The resistances against chlorotoluron and fenoxaprop-P-ethyl were mostly conferred by one locus, whereas resistances against pinoxaden and mesosulfuron + iodosulfuron were mostly conferred by a minimum of two loci. A minimum of one to three loci explained resistance to flufenacet. The accumulation of resistance loci in individual plants could be achieved by the study. Furthermore, the number of loci was shown to be herbicide- and plant-specific which further confirms the complexity of NTSR. How is it possible to test pre-emergence herbicides in black-grass? Which test system is the most reliable? The aim of the third paper was to find a reliable test system to monitor pre-emergence herbicide resistance in black-grass. It is widely known that diverse sites of action can be affected by NTSR. Moreover, resistance against pre-emergence herbicides belonging to the HRAC groups N, K3, and C2 occur. The outcomes of the study indicate that a soil-based greenhouse test with pre-germinated seeds is most suitable for resistance detection. Discriminating herbicide rates which were able to distinguish between the resistant and susceptible black-grass biotypes were found for all of the herbicides tested. This enables a reliable, quick, and easy way to identify pre-emergence resistance. In conclusion, herbicide-resistant black-grass has become an increasing problem in Germany. The high frequency of nearly 40% ACCase TSR on resistance suspected sites highlights the importance of changes in agricultural practices. The aim should be to avoid the repeated use of single site of action herbicides in short term crop-rotations with large quantities of winter cereals. The accumulation of NTSR loci in single plants increases the risk of biotypes with broad resistances against many different modes of action. Resistance linkages were found to be plant-specific which may result in unpredictable resistance situations in the field. Even pre-emergence herbicides can be affected by NTSR. An option to detect these resistances is provided by a soil-based greenhouse bioassay with pre-germinated seeds.Unkrautregulierung ist einer der wichtigsten Aspekte im Ackerbau. Seit der Einführung selektiver Herbizide wurde die intensive Handarbeit durch chemische Unkrautbekämpfung ersetzt. Mittlerweile ist der verstärkte Herbizideinsatz zunehmend problematisch, da sich herbizid-resistente Unkräuter entwickeln. In Deutschland gilt der Ackerfuchsschwanz (Alopecurus myosuroides Huds.) als eines der problematischsten Unkräuter hinsichtlich der Herbizidresistenz. Obwohl seitdem dem ersten Resistenzfund im Jahr 1982 mehr als 30 Jahre vergangen sind, bestehen in der Wissenschaft noch viele ungelöste Fragen bezüglich Herbizidresistenz. Zusätzliches Wissen über die Verbreitung, die Erkennung und den genetischen Hintergrund verschiedener Resistenzmechanismen ist nötig, um umfassende Lösungsansätze für die Zukunft zu entwickeln. Die Kenntnis über das Auftreten und die Verbreitung von herbizid-resistentem Ackerfuchsschwanz in Deutschland und darüber, welche Herbizide am häufigsten betroffen sind, kann Landwirten zielgerichtet Informationen geben, um schnell auf aufkommende Resistenzen zu reagieren. Weiterhin kann ein besseres Verständnis des genetischen Hintergrunds von Resistenz zu praktischen Schlussfolgerungen für die Herbizidwahl benutzt werden. Außerdem kann ein zuverlässiges und einfach zu handhabendes Testsystem zur Resistenzerkennung den Landwirten eine schnelle und zielgerichtete Reaktion ermöglichen. Das Ziel der vorliegenden Arbeit war es, diese verschiedenen Aspekte bezüglich herbizid-resistenten Ackerfuchsschwanz in Deutschland näher zu beleuchten. Wie verbreitet ist Zielortresistenz in Deutschland? Veränderte sich der Anteil von Zielortresistenz in den letzten Jahren? Existieren Orte mit besonders hohem Zielortresistenzanteil? Die erste Publikation untersuchte ACCase und ALS-resistenten Ackerfuchsschwanzproben in Deutschland und betrachtete die Verbreitung und Entwicklung von TSR über neun Jahre in Deutschland. Zielortresistenz zeigte sich als weiter verbreitet als vermutet. Die Häufigkeiten von ACCase-TSR stieg von 4,0% im Jahr 2004 auf 38,5% im Jahr 2012. ALS-TSR stieg von 0,8% im Jahr 2007 auf 13,9% im Jahr 2012. Beide TSR Anteile stiegen über die Jahre signifikant an. Wie viele Genorte sind an Nicht-Zielortresistenz (NTSR) beteiligt? Bestehen Unterschiede zwischen Pflanzen und gibt es Kreuz-Resistenzen? Die weite Publikation handelte von der Vererbung von NTSR gegen Chlortoluron, Fenoxaprop-P-Ethyl, Pinoxaden, Mesosulfuron + Iodosulfuron und Flufenacet in sechs verschiedenen Ackerfuchsschwanzpflanzen. Die Aufspaltungsverhältnisse des quantitativen Merkmals zeigten ein Minimum von fünf Loci, die herbizid-spezifische Resistenzen bewirken. Resistenzen gegenüber Chlortoluron und Fenoxaprop-P-ethyl wurden meistens durch einen Genort bedingt, während an den Resistenzen gegenüber Pinoxaden und Mesosulfuron + Iodosulfuron meistens mindestens zwei Genorte beteiligt waren. Mindestens drei Genorte zeigten sich an der Resistenz gegenüber Flufenacet bei den meisten der untersuchten Pflanzen beteiligt. Die Anreicherung von Resistenz-Genorten in einzelnen Pflanzen konnte in der Studie gezeigt werden. Weiter zeigte sich die Anzahl Genorte als pflanzen-spezifisch, was die Komplexität von NTSR bekräftigt. Wie kann Resistenz gegen Vorauflaufherbizide bei Ackerfuchsschwanz getestet werden? Welches ist das geeignetste Testsystem? Das Ziel der dritten Veröffentlichung war es, ein verlässliches Testsystem für Resistenz-Monitorings von Vorauflaufherbiziden bei Ackerfuchsschwanz zu finden. Es ist bekannt, dass NTSR verschiedene Wirkmechanismen betreffen kann. Auch Resistenzen gegenüber Vorauflaufherbiziden, die zu den HRAC Gruppen C2, N und K3 gehören, treten auf. Die Ergebnisse der dritten Untersuchung zeigen, dass ein Gewächshaustest mit Boden und vorgekeimten Samen eine geeignete Methode ist, um diese Resistenzen nachzuweisen. Kritische Dosierungen für die Unterscheidung zwischen resistenten und sensitiven Ackerfuchsschwanzbiotypen konnten für alle getesteten Herbizide gefunden werden. Dies ermöglicht eine verlässliche, schnelle und praktikable Durchführung von Resistenztests. Zusammenfassend ergibt sich, dass herbizid-resistenter Ackerfuchsschwanz in Deutschland ein zunehmendes Problem darstellt. Der hohe Anteil von fast 40% ACCase-TSR bei Resistenzverdachtsfällen hebt die Wichtigkeit von Veränderungen in der ackerbaulichen Praxis deutlich hervor. Die Anreicherung von NTSR Loci in Einzelpflanzen erhöht das Risiko für Biotypen mit breiten Resistenzen gegen viele verschiedene Wirkstoffe. Pflanzenspezifische Resistenzverknüpfungen wurden gefunden, wodurch nicht vorhersagbare Resistenzsituationen auf den Feldern möglich sind. Sogar Vorauflaufherbizide können durch NTSR unwirksam werden. Eine Möglichkeit, diese Resistenzen zu überprüfen ist durch einen Gewächshaustest mit Boden und vorgekeimten Samen für die geprüften Wirkstoffe gegeben

An analysis of the impact of the Corona crisis on today´s way of working and its potential long-term effects resulting In A New Normal

This research aims to understand how COVID-19 influences our way of working with regards to potential long-term effects. While muchresearch exists on the epidemiological consequences of COVID-19, its impact on the way of working has received less attention. The author wants to close that research gap by studying the impact on over all usage of remote work, decision-making and communication. Therefore, a survey with 220 participants split in two groups was conducted. The results of a direct analysis of means and a t-test statistic between the two groups reveal that the crisis did not significantly alter communication and decision-making patterns

Influence of shape fluctuations in relativistic heavy ion collisions

The influence of fluctuations of the shape degree of freedom in collisions of deformed nuclei with energies between 0.8 and 2.1 GeV/nucleon is analyzed on the basis of an intranuclear cascade simulation for the strongly deformed systems 46Ti+ 46Ti and 166Er+ 166Er. While there is a considerable sensitivity of the global event variables to the orientation for polarized beams and targets, this dependence disappears in the average over all orientations for impact parameter selected and integrated events. The dependence of the nuclear stopping and thermalization on the size of the system under consideration and on the bombarding energy is also investigated

Importance of momentum dependent interactions for the extraction of the nuclear equation of state from high-energy heavy ion collisions

We demonstrate that momentum-dependent nuclear interactions (MDI) have a large effect on the dynamics and on the observables of high-energy heavy-ion collisions: A soft potential with MDI suppresses pion and kaon yields much more strongly than a local hard potential and results in transverse momenta intermediate between soft and hard local potentials. The collective-flow angles and the deuteron-to-proton ratios are rather insensitive to the MDI. Only simultaneous measurements of these observables can give clues on the nuclear equation of state at densities of interest for supernova collapse and neutron-star stability

The role of quantum effects and nonequilibrium transport coefficients for relativistic heavy ion collisions

Stopping power and thermalization in relativistic heavy ion collisions is investigated employing the quantum molecular dynamics approach. For heavy systems stopping of the incoming nuclei is predicted, independent of the energy. The influence of the quantum effects and their increasing importance at low energies, is demonstrated by inspection of the mean free path of the nucleons and the n-n collision number. Classical models, which neglect these effects, overestimate the stopping and the thermalization as well as the collective flow and squeeze out. The sensitivity of the transverse and longitudinal momentum transfer to the in-medium cross section and to the pressure is investigated

Performance Improvement Methods: Not Just For Maintenance of Certification

Peer Reviewedhttps://deepblue.lib.umich.edu/bitstream/2027.42/147104/1/pmr2163.pd

Experiences with electrophysical desiccation in early potatoes from Rhineland-Palatinate

Die elektrophysikalische Sikkation bei Frühkartoffeln wurde als mögliche nicht-chemische Option zur Reduktion des Herbizideinsatzes untersucht. An drei Standorten in Rheinland-Pfalz wurden in drei Versuchsjahren (2020–2022) das XPower-Gerät (Zasso®) mit zwei Fahrgeschwindigkeiten und in Kombinationen mit chemischen und nicht-chemischen Verfahren der Kartoffelsikkation geprüft. Zudem wurden die Auswirkungen von N-Düngung- und Bewässerung auf die Wirkung der elektrophysikalischen Sikkation untersucht. Bei der Geschwindigkeit von 3 km h-1 trat ein höherer Grad an Blatt- und Stängelnekrosen auf, während die Blatt- und Stängelnekrosen bei 6 km h-1 dem Niveau bei der chemischen Sikkation glichen. Die Knollen waren in 14 Tage nach der Sikkation schalenfest. Die häufiger, aber noch für die Vermarktung in vertretbarem Anteil, auftretenden Nabelendnekrosen in den elektrophysikalischen Varianten konnten durch erhöhte Fahrgeschwindigkeit und einer Bewässerung vor der Sikkation sig­ni­fi­kant reduziert werden.Electrophysical desiccation of early potatoes was tested as a non-chemical tool to reduce herbicide use. Therefore, the XPower device (Zasso®) was tested at three sites (Rhineland-Palatinate) in three trial years (2020–2022) with two driving speeds and in combinations with chemical and non-chemical desiccation tools. In addition, the role of N-fertilization and irrigation on the efficacy of electrophysical desiccation was analyzed. At 3 km h-1 driving speed, a higher level of leaf and stem necrosis was obtained compared to 6 km h-1 driving speed. The level of leaf and stem necrosis was comparable to chemical desiccation. The peel of the tubers was hardened in all desiccation treatments 14 days after desiccation. The occurrence of heel end necrosis in the electrophysical treatment was significantly reduced by increasing the driving speed and irrigation prior to desiccation

Impact of the safener Mefenpyr-diethyl on herbicide resistance evolution in Alopecurus myosuroides (Huds.) biotypes

The evolution of herbicide resistance is an important topic in plant protection and agricultural practice. Safeners are commonly used in herbicides to protect crops against herbicidal damage. Although no effect on the weed control is expected, it has been theorized that the rate of evolution of non-target site resistance (NTSR) in weeds in cereals may be enhanced by use of herbicide products containing safeners. One of the most important safeners in cereals is mefenpyr-diethyl. Therefore, the possible influence of mefenpyr on herbicide resistance was studied in cooperative trials between Bayer CropScience (BCS, F-Hiichst) and FH Bingen. The trials tested in parallel different herbicide resistant black-grass (Alopecurus myosuroides (Huds.)) biotypes under greenhouse conditions. The biotypes where chosen due to known NTSR against Atlantis WG" (4 highly resistant and 5 moderately resistant) as well as two susceptible biotypes. The populations were treated with the following three herbicide/safener regimes in six concentrations adjusted according to the anticipated biotype resistance levels. (1) mesosulfuron + iodosulfuron + without safener formulation, (2) mesosulfuron + iodosulfuron + constant mefenpyr concentration {45g/ha), (3) mesosulfuron + iodosulfuron + varying mefenpyr concentrations (ratio 5: 1: 15). The treatments were applied in post-emergence based on mesosulfuron to iodosulfuron ratios in Atlantis WG" (5:1 ). The trials were assessed visually (% effect) and by fresh weight. Dose-response curves were performed and EDso values for each treatment and biotype were calculated. Results showed a varying effect of safeners which was in the most cases negligible. Depending on the biotypes mostly no impact on the safener was found for herbicide resistance. In conclusion, the trials from Bingen and F-Hiichst gave evidence, that there is no significant and consistent influence of the safener mefenpyr on evolution of NTSR black-grass. Einfluss des Safeners Mefenpyr-diethyl auf die Entwicklung von Herbizidresistenz bei Alopecurus myosuroides (Huds.)-BiotypenEines der wichtigsten Themen im Bereich Pflanzenschutz im Ackerbau ist die Entwicklung von Herbizidresistenzen in Unkräutern. Safener werden gewöhnlich in Herbiziden verwendet, um die Kulturpflanze vor möglichen Schäden zu schützen, ohne die Wirksamkeit gegenüber den Unkräutern zu verringern. Allerdings besteht die Überlegung, dass die Verwendung von Herbiziden mit Safenern auch bei Ungräsern zu einer Veränderung des Herbizidabbaus führt und die Entwicklung von nicht-Zielartresistenzen (NTSR) begünstigen könnten. Da einer der wichtigsten Safener in Getreideherbiziden Mefenpyr-diethyl ist, wurde in der vorliegenden Studie der mögliche Einfluss von Mefenpyr auf die Herbizidresistenz bei Acker-Fuchsschwanz in einem Kooperationsversuch zwischen Bayer CropScience (BCS, F-Höchst) und der FH Bingen untersucht. Es wurden parallel an beiden Standorten Acker-Fuchsschwanzherkünfte (Alopecurus myosuroides (Huds.)) mit unterschiedlichen Herbizidresistenzen im Gewächshaus getestet. Die Auswahl der Herkünfte erfolgte anhand bekannter Resistenzen (NTSR) gegen Atlantis WG~ (4 stark resistente und 5 mittel resistente, sowie zwei sensitive Herkünfte). Es wurden drei verschiedene Herbizid-Safener Varianten in jeweils 6 Dosierungen, die an das Resistenzlevel der Herkünfte angepasst waren, getestet: (1) Mesosulfuron + lodosulfuron +ohne Safener Formulierung, (2) Mesosulfuron + lodosulfuron +konstant 45 g/ha Mefenpyr, (3) Mesosulfuron + Iodosulfuron + abgestufte Mefenpyr Konzentration im Verhältnis 5:1:15. Die Behandlungen wurden im Nachauflauf appliziert und basierten auf einem Mesosulfuron + Iodosulfuron Verhältnis von 5:1 (Atlantis WG* ). Die Versuche wurden visuell (% Wirkung) und anhand des Frischgewichts bonitiert. Dosis-Wirkungskurven und ED;o·Werte wurden für jede Behandlung und jede Herkunft berechnet. Die Ergebnisse zeigten einen variierenden Einfluss des Safeners auf die Herbizidresistenz der von der Acker-Fuchsschwanzherkunft abhing. In den meisten Fällen erwies sich der Safener Einfluss als nicht groß. Somit konnten die Versuche in F-Höchst und Bingen zeigen, dass kein signifikanter und übergreifender Einfluss des Safeners Mefenpyr auf die NichtZielortresistenz bei Acker-Fuchsschwanz besteht

Three-component fluid dynamics for the description of energetic heavy-ion reactions

The nucleons taking part in heavy ion reaction are considered as a three-component fluid. The first and second components correspond to the nucleons of the target and the projectile, while the thermalized nucleons produced in the course of the collision belong to the third component. Making use of the Boltzmann equation, hydrodynamical equations are derived. An equation of state for anisotropic nuclear matter obtained from a field theoretical model in mean field approximation is applied in a one dimensional version of the three-component fluid model. The speed of thermalization is analyzed and compared to the results of cascade and kinetic models. NUCLEAR REACTIONS Relativistic heavy-ion reactions, hydrodynamic description

Fragment emission in high-energy heavy-ion reactions

We present a theoretical description of nuclear collisions which consists of a three-dimensional fluid-dynamical model, a chemical equilibrium breakup calculation for local light fragment (i.e., p, n, d, t, 3He, and 4He) production, and a final thermal evaporation of these particles. The light fragment cross sections and some properties of the heavy target residues are calculated for the asymmetric system Ne+U at 400 MeV/N. The results of the model calculations are compared with recent experimental data. Several observable signatures of the collective hydrodynamical processes are consistent with the present data. An event-by-event analysis of the flow patterns of the various clusters is proposed which can yield deeper insight into the collision dynamics