Two-year investigations on herbicide-resistant silky bent grass (Apera spica-venti L. Beauv.) populations in winter wheat -- population dynamics, yield losses, control efficacy and introgression into sensitive population

Publication Type

Working paper

Authors

Gerhards, Roland and Massa, Dario

Year of publication

2011

Published in

Gesunde Pflanzen

Band/Volume

63/2

DOI

10.1007/s10343-011-0243-0

Page (from - to)

75-82

In this study, the results of two-year investigations on herbicide resistance in silky bent grass (Apera spica-venti) populations are presented. Two populations of A. spica-venti were sown in a winter wheat field at the Ihinger Hof Research Station near Stuttgart in Germany in October 2008. Whole-plant bioassays conducted with both populations in the greenhouse before the field trial was set up revealed that population A was strongly resistant to acetolactate synthase (ALS)-inhibitors, whereas population B was sensitive to this group of herbicides. Each block was treated with isoproturon, fenoxaprop-P-ethyl, sulfosulfuron and meso-iodosulfuron at the recommended field dose. One treatment remained unsprayed. It was found that the average number of silky bent grass panicles was significantly higher in the second year (2010) with 343 panicles m^{− 2} in the untreated control compared to 44 panicles m^{− 2} in the first year (2009). Efficacy of both ALS-inhibitors was significantly reduced in the resistant population compared to the sensitive population. Grass-weed plants surviving treatments with ALS-inhibitors produced the same number of seeds as the untreated plants. It was found that germination rate of seeds from the resistant population was more than threefold higher than from the sensitive population. Grain yield was equal in all treatments and populations in 2009. In 2010, applications of isoproturon and fenoxaprop-P-ethyl resulted in higher grain yields, with a mean of 4.6 t ha^{− 1} compared to an average of 3.9 t ha^{− 1} in the plots treated with sulfosulfuron and meso-iodosulfuron and 4.3 t ha^{− 1} in the untreated plots. However, these differences were not statistically significant. The sensitive population of the second generation (2009/2010) was approximately 20% more tolerant to ALS-inhibitors than the sensitive population of the first generation (2008/2009) which indicates introgression of herbicide resistance traits already after one year. These results clearly show that herbicide resistance to ALS-inhibitors in silky bent grass is likely to spread rapidly causing significant economic losses. Therefore, management strategies need to be developed and tested to prevent and overcome herbicide resistance in European cereal production systems. In dieser Studie werden zweijährige Untersuchungen mit herbizidresistenten Populationen von Windhalm (Apera spica-venti) vorgestellt. Zwei Windhalm-Populationen wurden im Herbst 2008 in einem Feldexperiment mit Winterweizen auf der Versuchsstation Ihinger Hof eingesät. Zuvor durchgeführte Gewächshaus-Biotests mit Pflanzen im Jungendstadium zeigten, dass Population A stark resistent gegenüber Acetolaktat-Synthase (ALS)-Inhibitoren war. Population B war sensitiv gegenüber dieser Herbizidgruppe. Die Parzellen mit beiden Populationen wurden mit Isoproturon, Fenoxaprop-P-ethyl, Sulfosulfuron und Meso-Iodosulfuron in der empfohlenen Aufwandmenge behandelt. Eine Variante blieb unbehandelt. Das Experiment wurde als randomisierte Blockanlage in beiden Jahren an der gleichen Position im Feld angelegt. Die durchschnittliche Windhalmdichte war 2010 mit 343 Rispen m^{− 2} in der unbehandelten Kontrolle signifikant höher als 2009 mit 44 Rispen m^{− 2}. Der Bekämpfungserfolg beider ALS-Inhibitoren war in der resistenten Population signifikant geringer als in der sensitiven Population. Die mit ALS-Inhibitoren behandelten Windhalmpflanzen produzierten gleich viele Samen wie die unbehandelten Pflanzen. Die Keimrate der Samen aus der resistenten Population war mehr als dreimal wie die Keimrate der Samen aus der sensitiven Population. Der Weizenertrag war 2009 in allen Varianten gleich. In 2010 lagen die Kornerträge in den Parzellen mit Isoproturon und Fenoxaprop-P-ethyl mit durchschnittlich 4.6 t ha^{− 1} tendenziell höher als in den Varianten mit Sulfosulfuron und Meso-Iodosulfuron, die im Mittel 3.9 t ha^{− 1} erzielten. In der unbehandelten Kontrolle wurden 4.3 t ha^{− 1} Kornertrag geerntet. Allerdings waren diese Ertragunterschiede statistisch nicht signifikant verschieden. Die 2009 geerntete sensitive Population von Windhalm war um 20 % weniger empfindlich gegenüber den ALS-Inhibitoren als die 2008 gesäte sensitive Population. Diese Ergebnisse lassen auf eine Auskreuzung der Herbizidresistenz von der resistenten in die sensitive Population bereits nach einem Jahr schließen. Die Ergebnisse dieser Studie belegen die schnelle Ausbreitung und die hohen ökonomischen Verluste durch die Resistenz gegen ALS-Inhibitoren in Windhalm. Daher sollten gezielte Verfahren zur Vermeidung und Bekämpfung der Herbizidresistenz im Europäischen Getreidebau entwickelt und erprobt werden.