Resistência múltipla de Euphorbia heterophylla (L.) aos herbicidas inibidores das enzimas acetolactato sintase (ALS) e protoporfirinogênio oxidase (PROTOX)

Abstract

Euphorbia heterophylla (L.) (amendoim-bravo ou leiteira) é uma planta daninha infestante de diversas culturas ao redor do mundo. No Brasil, destaca-se principalmente pelos danos causados na cultura da soja. O controle desta espécie tornou-se dificultoso devido principalmente a resistência aos herbicidas. Foram identificados biótipos com resistência múltipla aos herbicidas inibidores das enzimas ALS e PROTOX. Este trabalho teve como objetivos: a) verificar a ocorrência de resistência cruzada aos cinco grupos químicos dos inibidores da ALS; b) determinar o tipo de herança, o número de genes e o nível de resistência em parentais e geração F1; c) determinar o nível de ploidia, descrever o cariótipo, analisar o comportamento meiótico e quantificar a viabilidade dos grãos de pólen; d) determinar a base molecular da resistência; e) determinar o padrão de germinação; e f) investigar a ocorrência de resistência tríplice. Os resultados mostraram que os biótipos resistentes apresentam resistência cruzada aos cinco grupos químicos dos herbicidas inibidores da ALS, assim como, a resistência a estes herbicidas é governada por um gene nuclear com dominância completa. A análise citogenética constatou tetraploidia (2n=28), meiose regular e elevada viabilidade de grãos de pólen. Na determinação da base molecular não foi identificado mutações no fragmento do gene als de Euphorbia. Entretanto, estudos complementares devem ser realizados visando obter o fragmento completo do gene. Pela primeira vez se tem relatos de um pequeno fragmento do gene als identificado nesta espécie. O padrão de germinação variou de acordo com a idade das sementes e entre biótipos suscetível e resistente. Em relação a resistência tríplice, os biótipos resistentes evoluiram resistência ao herbicida glifosato. Porém, o mecanismo responsável por esta resistência não é devido a absorção e translocação reduzida do herbicida. Os resultados obtidos no presente evidenciam que o mecanismo de resistência deve-se a alterações no local de ação sugerindo a ocorrência de mutações no gene ALS. Porém, a ocorrência de outro mecanismo de resistência não pode ser descartada para explicar o alto nível de resistência encontrado, uma vez que, a espécie de estudo apresenta resistência tríplice.

Euphorbia heterophylla (L.) (wild poinsettia) is a troublesome weed in many crops around the world. In Brazil, may result in severe economic losses in soybean crop field. The control of this weed became difficult mainly due to herbicide resistance. Were identified biotypes with multiple resistances to ALS and PROTOX herbicide inhibitors. This study aimed to: a) verify the occurrence of cross-resistance to the five chemical groups of ALS inhibitors, b) determine the type of inheritance, the number of genes and resistance level in parental and F1 offspring, c) determine the ploidy level, describe the karyotype, analyze the meiotic behavior and quantify the pollen viability, d) determine the molecular basis of resistance, e) determine the pattern of germination, and f) investigate the occurrence of triple resistance. The result showed that the resistant biotypes are cross-resistant to five chemical groups of ALS inhibitors, as well as, the resistance to these herbicides is governed by a single nuclear gene with complete dominance. Cytogenetic analysis showed tetraploidy (2n = 28) as ploidy level, regular meiosis and high viability of pollen grains. In the molecular basis determination were not identified mutations in the fragment correspond to als gene of Euphorbia. However, further studies should be conducted to obtain the full gene. For the first time in the literature was reported a small fragment of als gene in this species. The standard germination varied with the age of the seed and between susceptible and resistant biotypes. The resistant biotypes have evolved resistance to glyphosate. However, the mechanism responsible for this resistance is not due to reduced absorption and translocation of the herbicide. The results obtained in this study suggest the altered target site as mechanism of resistance and also the occurrence of mutations in the ALS gene. However, the occurrence of another resistance mechanism cannot be excluded to explain the high level of resistance encountered, since the studied species is triple resistant to ALS, PROTOX and EPSPS.