Amaranti resistenti agli inibitori dell'ALS in soia

Bologna, 15/12/17

Andrea MilaniPhD Student Crop ScienceUniversità di Padova

Amaranti resistenti: Italia1978 1999 2003

A. hybridus PSII

A. retroflexus PSII ALS

Heap, I. The International Survey of Herbicide Resistant Weeds. Online. Internet. Thursday, December 7, 2017 .

Situazione… ingarbugliataNel 2010 in provincia di Treviso viene segnalata una situazione… variegata…

Si rende necessario un approfondimento

Nel 2014 in Provincia di Ferrara viene segnalata una situazione analoga a quella trevigiana

Non fare di tutta l’erba un … retroflexus…

Il genere Amaranthus ha elevata variabilità fenotipicadisordini nella nomenclatura ed errate applicazioni dei nomi

difficile identificazione

Iamonico, D., 2015. Taxonomic revision of the genus Amaranthus (Amaranthaceae)in Italy. PHYTOTAXA, 199(monograph), pp.1–84.

Genere Amaranthus• 70 specie

• 24 segnalate in Italia

solo 3 sono autoctone

• 10 in ambiente agricolo

3 (per ora) danno seri problemi e vanno riconosciute

1 m

2 m

A. hybridus A. retroflexus A. tuberculatus (syn rudis)

Perché è necessario riconoscere la specie?

Rielaborazione grafica, Heap, I. The International Survey of Herbicide Resistant Weeds. Online. Internet. Thursday, December 7, 2017.

1972 1980 1989 1992 1993 1994 1995 1996 1998 2000 2001 2002 2004 2005 2008 2009 2010 2011 2013 2014 2015 2016

A. hybridus C1/5 B/2B/2 + C1/5

C3/6 E/14 G/9G/9 + B/2

A. retroflexusC1/5

B/2C1/5 +

B/2C1/5 + C2/7

C3/6C2/7

A. palmeri K1/3B/2

G/9G/9 + B/2

F2/27 + B/2 + C1/5

G/9 + B/2+ C1/5

E/14E/14 +

G/9C1/5

A. tuberculatus B/2 C1/5B/2 + C1/5

B/2 + E/14

B/2 + E/14 + C1/5

B/2 + E/14 +

G/9

B/2 + C1/5 + F2/27 B/2 +

C1/5 + F2/27 +

G/9

B/2 + C1/5 + F2/27 + G/9 + 2,4D

B/2 + C1/5 + E/14 +

G/9

B/2 C1/5 C2/7 C3/6 (E/14) F2/27 G/9 K1/3 O/4)

ALS inhibitorsPhotosystem II

inhibitors

Photosystem II inhibitors

(Ureas and amides)

Photosystem II inhibitors(Nitriles)

PPO inhibitors HPPD inhibitorsEPSP synthase

inhibitorsMicrotubule

inhibitorsSynthetic Auxins

• Specie monoiche (A. hybridus e A. retroflexus) resistenza multipla massimo 2 MoA• Specie dioiche (A. tuberculatus e A. retroflexus) resistenza multipla fino a 5 diversi MoA

Most Troublesome weeds 20171. Amaranthus palmeri

2. Common Lambsquarters3. Horseweed (Marestail)

4. Morning Glory (ivyleaf, pitted, tall)5. Amaranthus tuberculatus6. Nutsedge (yellow, purple)

7. Kochia8. Common Ragweed

9. Giant Ragweed10. Nightshade (eastern black, hairy)

Most Common weeds 2017 1. Common Lambsquarters

2. Foxtail (giant, green, yellow)3. Morning Glory (ivyleaf, pitted, tall)

4. Amaranthus palmeri5. Amaranthus retroflexus

6. Amaranthus tuberculatus7. Horseweed (Marestail)

8. Common Ragweed9. Barnyardgrass

10. Velvetleaf

Perché è necessario riconoscere la specie?

Weed Science Society of America (WSSA). Survey Ranks Most Common and Most Troublesome Weeds in Broadleaf Crops, Fruits and Vegetables

Riproduzione sessuata

Specie monoichefiori femminili e maschili

nella stessa piantaVS

Specie dioichefiori femminili e maschili in

piante diverse

Amaranthus tuberculatus (syn rudis), pianta femminile

Amaranthus tuberculatus (syn rudis), pianta maschile

Chiave botanica

S: stigmi, F: frutto, T: tepali, B: brattea, P: perianzio

S

PF

T

B

S

PF

T B

1. Tipo di riproduzione sessuata (monoicismo/dioicismo)2. Caratteristiche del fiore femminile

o Tepali: numero e dimensioneo Frutto: deiscente/non deiscenteo Bordi membranosi delle brattee: completi/interrotti

Riconoscimento piante in fioritura

A. retroflexus A. hybridus A. tuberculatus A. palmeri

sistema sessuale M M D D

tepali

numero 5 5 1-3 5

Dimensionerispetto al perianzio

>> </= </= >

Riconoscimento plantuleA. retroflexus A. hybridus A. tuberculatus A. palmeri

stelo/picciolo lanoso lanoso glabro glabro

picciolo corto corto corto lungo

prime 2 foglie tondeggianti tondeggianti allungate tondeggianti

Il riconoscimento delle plantule NON E’ AFFIDABILE al 100%

10-12

10-11H/10-11R

10-13

10-14

10-10R

Resistenza target-site

ASP>376>GLU

ProvinciaAnno di

campionamentoaccessione specie

pattern di resistenza Piantemutate/campionate

SU IMI

TV 10 11-A A. retroflexus R s 8/8

TV 10 12 A. retroflexus R s 8/8

TRP>574>LEU

ProvinciaAnno di

campionamentoaccessione specie

pattern di resistenza Piantemutate/campionate

SU IMI

TV 10 11-H A. hybridus R R 5/5

TV 10 11-R A. hybridus R R 10/10

TV 1010 A. tuberculatus R R 9/9

13 A. tuberculatus R R 9/9

TV 10 14 A. tuberculatus R R 14/15

FE 14 35 A. tuberculatus R R 5/5

A. hybridus

A. retroflexus

A. tuberculatusCampo di soia nel comune di Ro (FE) Settembre 2017

Campo di soia a Galzignano terme (PD) Settembre 2017

Ipotesi:A. Gene flow da A. hybridus a A. tuberculatus (Horizontal Gene Transfer)

B. La resistenza è stata selezionata in una o poche popolazioni di A. tuberculatusche poi si sono diffuse sul territorio

C. A. tuberculatus è naturalmente tollerante agli inibitori di ALS

1. Da dove viene A. tuberculatus?2. Cosa lo ha spinto fuori dal suo habitat ripario?

3. Perché la resistenza è stata selezionata così rapidamente?

A) Gene flow da A. hybridus a A. tuberculatus (Horizontal Gene Transfer)

• Soia infestata da A. hybridus• 100 mila semi per pianta• Piante omozigoti RR• Frequenza di ibridazione: 0,4 –

5,9 %• Zona umida infestata da A.

tuberculatus• Piante omozigoti SS

(suscettibili)

Polline di A. tuberculatus

anno: 0

• 400 – 6000 ibridi per pianta madre (A. hybridus)

• Ibridi F1 dioici, eterozigoti R• Fertilità ibridi F1 : 1 %

anno: 1

A) Gene flow da A. hybridus a A. tuberculatus (Horizontal Gene Transfer)

• 1000 ibridi BC dioici• Fertilità ibridi BC 20%

anno: 2

A) Gene flow da A. hybridus a A. tuberculatus (Horizontal Gene Transfer)

B) La resistenza è stata selezionata in una o poche popolazioni di A. tuberculatus e poi

si sono diffuse sul territorio («epidemia infettiva»)

caso ZERO

A) Verificare presenza ibridi fra A. hybridus e A. tuberculatus nelle popolazioni

Fenologia delle 3 specie

B)Analizzare rapporti di parentela

fra le popolazioni di A. tuberculatus campionate in

Italia

Genetica di popolazione con microsatelliti (marcatori SSR)

C)Suscettibilità delle tre specie agli ALS

dose-risposta (3 specie)

saggio ALS in vitro (3 specie)

Cercare nelle popolazioni di A. tuberculatus marcatori molecolari di A. hybridus

Ipotesi:A. Gene flow da A. hybridus a A. tuberculatus (Horizontal Gene Transfer)

B. La resistenza è stata selezionata in una o poche popolazioni di A. tuberculatus che poi si sono diffuse sul territorio

C. A. tuberculatus è naturalmente tollerante agli inibitori di ALS

Bologna, 15/12/17

Andrea MilaniPhD Student Crop ScienceUniversità di Padova

A. tuberculatus:target acquired