Μελέτη ανθεκτικών και ευαίσθητων πληθυσμών Sinapis arvensis και Rapistrum rugosum σε ζιζανιοκτόνα αναστολείς του ενζύμου ALS

Σε πειράµατα φυτοδοχείων αξιολογήθηκαν αρχικώς 21 πληθυσµοί άγριου σιναπιού (Sinapis arvensis L.) από καλλιέργειες χειµερινών σιτηρών των Νομών Φθιώτιδας, Πιερίας, Χαλκιδικής, Λάρισας και Θεσσαλονίκης για πιθανή εξέλιξη διασταυρωτής ανθεκτικότητας στα ζιζανιοκτόνα tribenuron και imazamox. Οι 18 από τους 21 πληθυσμούς ήταν ανθεκτικοί στο ζιζανιοκτόνο tribenuron, ενώ οι 15 είχαν διασταυρωτή ανθεκτικότητα στα ζιζανιοκτόνα tribenuron και imazamox. Σε τέσσερις πληθυσμούς διαπιστώθηκε ανθεκτικότητα σε εξελισσόμενη μορφή (στάδιο) στα δύο ζιζανιοκτόνα. Όλοι οι πληθυσμοί ήταν ευαίσθητοι στη συνιστώμενη δόση του ζιζανιοκτόνου MCPA. Οι υπολογισθείσες GR50 τιμές (η δόση του ζιζανιοκτόνου που απαιτείται για µείωση του χλωρού βάρους των ανθεκτικών φυτών κατά 50%) από τα πειράµατα έντασης της ανθεκτικότητας για τους 18 ανθεκτικούς πληθυσμούς στο tribenuron κυμάνθηκαν από 2,92 έως 59,47 g δ.ο./στρ, ενώ το αντίστοιχο εύρος των GR50 τιμών για τους 15 ανθεκτικούς πληθυσμούς στο imazamox ήταν 4,13-90,04 g δ.ο./στρ. Η GR50 τιμή tribenuron για τους ευαίσθητους πληθυσμούς δεν εκτιμήθηκε διότι η χαμηλότερη δόση του μείωσε το νωπό βάρος τους κατά >50%, ενώ η αντίστοιχη GR50 τιμή για το imazamox ήταν 0,05-0,43 g δ.ο./στρ. Η αλληλούχηση του γονιδίου als αποκάλυψε σημειακή μετάλλαξη που οδήγησε στην αντικατάσταση του αμινοξέος Trp574 από Leu στο ένζυμο ALS, η οποία επιβεβαιώθηκε και με την HRM ανάλυση. Η in vitro δράση του ενζύμου ALS έδειξε I50 τιμές (συγκέντρωση ζιζανιοκτόνου που απαιτείται για 50% μείωση της δράσης του ενζύμου ALS) που κυμάνθηκαν από 19,11 έως 217,45 μΜ για το tribenuron, ενώ η αντίστοιχη τιμή για τον ευαίσθητο πληθυσμό ήταν 0,98-1,17 μΜ. Τα αποτελέσματα αυτά τεκμαίρουν ότι η διασταυρωτή ανθεκτικότητα των πληθυσμών S. arvensis οφειλόταν σε σημειακή μετάλλαξη του γονιδίου als που είχε ως συνέπεια την κωδικοποίηση λιγότερο ευαίσθητου ενζύμου ALS στα ζιζανιοκτόνα tribenuron και imazamox.Τα πειράματα διερεύνησης του ρυθμού ανάπτυξης πέντε πληθυσμών S. arvensis (4 ανθεκτικοί και ένας ευαίσθητος) από διαφορετικές περιοχές της Ελλάδος έδειξαν ότι το νωπό βάρος και η παραγωγή σπόρου των ανθεκτικών πληθυσμών δεν διέφερε σημαντικά από εκείνα του ευαίσθητου πληθυσμού. Η μελέτη της γενετικής σύστασης των πέντε πληθυσμών με ανάλυση μοριακών δεικτών ISSR επιβεβαίωσε τη διαφοροποίηση των πληθυσμών ως προς τον τόπο προέλευσης, ανθεκτικότητας. Με βάση τα πειράματα μελέτης δέκα δυνητικώς ανθεκτικών και δύο ευαίσθητων πληθυσμών ράπιστρου (Rapistrum rugosum) για ανθεκτικότητα στα ζιζανιοκτόνα tribenuron και imazamox διαπιστώθηκε ότι ένας από τους 10 δυνητικώς ανθεκτικούς πληθυσμούς εμφάνισε διασταυρωτή ανθεκτικότητα στα δύο ζιζανιοκτόνα, ενώ ένας άλλος πληθυσμός ήταν ανθεκτικός μόνο στο tribenuron και όχι στο imazamox. Όλοι οι πληθυσμοί ήταν ευαίσθητοι στη συνιστώμενη δόση του MCPA. Η αλληλούχηση τμήματος του γονιδίου als στον ένα πληθυσμό, αποκάλυψε σημειακή μετάλλαξη στο κωδικόνιο Pro197 που προσδίδει ανθεκτικότητα στο tribenuron, ενώ στον άλλο διαπιστώθηκε σημειακή μετάλλαξη στο κωδικόνιο Trp574 που προσδίδει διασταυρωτή ανθεκτικότητα στο tribenuron και το imazamox. Οι Ι50 τιμές του ενζύμου ALS στην παρουσία του tribenuron κυμάνθηκαν για τους ανθεκτικούς πληθυσμούς από 66,68 έως 137,01 μΜ, ενώ η αντίστοιχη τιμή για τους ευαίσθητους πληθυσμούς κυμάνθηκε από 0,29 έως 0,54 μΜ. Τα αποτελέσματα αυτά δείχνουν ότι δύο πληθυσμοί R. rugosum εξέλιξαν ανθεκτικότητα σε δύο ζιζανιοκτόνα αναστολείς της δράσης του ενζύμου ALS εξαιτίας διαφορετικών σημειακών μεταλλάξεων στο γονίδιο als.