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Aparición de resistencia a herbicidas, en una población de malezas

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Tasa de aparición de resistencia a herbicidas, en poblaciones de malezas

Cuáles factores influyen sobre la tasa de aparición de malezas resistentes en el campo?

La intensidad de la presión de selección (por ejemplo, qué tan efectivo es el herbicida seleccionado) puede ser medida por la tasa de germinación, la tasa de emergencia de plántulas y/o la sobrevivencia de plántulas que se convierten en adultos en floración.

La intensidad de la presión de selección está influída por el propio herbicida, biología de la maleza, y otras decisiones de manejo del cultivo.

 Factores del herbicida 

Cuando se aplica un herbicida, este ejerce presión selectiva sobre una especie de maleza en un campo, al eliminar las plantas de biotipo-S, sin dañar las plantas de biotipo-R.  La intensidad de la presión de selección se puede incrementar:

Image shows how substrate links with an enzyme to form amino acids for plant life; herbicides linking first to block the substrate, blocking the amino acid production and killing the plant; or the herbicide being blocked so the substrate can link and amino acids are produced, plant lives.
Fig. 5: Un mecanismo de resistencia es un sitio de acción alterado (enzima específica).  La actividad Normal del substrato complejo (A) de una enzima, permite la producción de aminoácidos. Cuando el herbicida se une a la enzima y previene su acción normal (B), la planta es susceptible y muere.  La enzima en una planta resistente que no se puede unir al herbicida (C), todavía produce  aminoácidos  y la planta vive.  Fuente: Figura 2 de NebGuide G1399.
  1. Si el herbicida actúa sobre un mecanismo/sitio de acción individual (Oprima acá para ver animación).  Por ejemplo, herbicidas inhibidores de ALS actúan sobre una enzima específica en la planta.  En la planta de biotipo-S, el herbicida se une a la enzima y evita su función.  En una planta de biotipo-R, la estructura de esta enzima ha cambiado de modo que el herbicida no se le puede unir y la enzima funciona con normalidad (Figura 5).
  2. Si el herbicida es altamente efectivo (control >95%), el biotipo-R podrá florecer sin competencia, pues pocos, si algunos, biotipos-S sobrevivieron.
  3. Si el herbicida provee actividad en el suelo por un periodo prolongado (persistente), puede controlar malezas que emergen típicamente más tarde en la estación y por lo tanto, continúa removiendo biotipos-S y permite que los biotipos-R emerjan y sobrevivan.

Factores de la biología de la maleza 

Las características de la especie de maleza y su estructura poblacional influirá la tasa de aparición de  resistencia a un herbicida en una población dada.

  1. La frecuencia de mutaciones que confieren resistencia a herbicidas, que ocurre dentro de la población de plantas depends de varios factores genéticos.  Estos incluyen número de genes, mecanismos hereditarios, tipo de gen, y naturaleza de la modificación del gen.  Se sabe poco sobre la tasa de mutación y frecuencia de genes-R, en poblaciones de campo de malezas.  Parece que existen unos pocos individuos en los cuales una mutación que ocurre de manera natural ha ocurrido y confiere resistencia aún antes de que haya ocurrido el uso del herbicida y la selección.  Especies de malezas con un acervo genético diverso pueden tener 1 biotipo-R en cada millón o billón de semillas.
  2. Las malezas tienen la habilidad de adaptarse y multiplicarse en ambientes diversos.  Por ejemplo, plantas de Amaranthus rudis parecen similares unas a otras, pero algunas germinan temprano en la primavera mientras que otras producen más semilla, florecen temprano, o quizás prefieren más humedad.  Cuando un agricultor cultiva maíz en un campo irrigado, por varios años, probablemente está seleccionando plantas de esa maleza que crecen mejor bajo irrigación.  De manera similar, si un agricultor usa el mismo herbicida modo de acción por varios años seguidos, está seleccionando plantas de la maleza no controladas por el herbicida.
  3. Las malezas tienen la capacidad de producir grandes cantidades de semillas.  si un biotipo-R sobrevive y se rerpoduce, muchas nuevas semillas con biotipo-R regresan al banco de semillas del suelo, que pueden constituir la población del año entrante.  El banco de semillas de malezas es una colección de semillas nuevas y viejas, de ambos biotipos R y S.  Esto puede actuar como un tampón, una manera de retardar la tasa a la que la población cambia a un biotipo predominantemente R.  Esto es especialmente cierto para especies de malezas con semillas de larga vida en el suelo.
  4. La adaptación ecológica de un biotipo dado indica que este dejará una mayor proporción de sus genes en la reserva de genes futura de la población.  La planta más adaptada dejará mayor descendencia.  Diferencias en la adaptabilidad ecológica entre los biotipos R y S influirán en la tasa a la cual aparece resistencia a herbicidas, así como el desarrollo de poblaciones resistentes cuando no se tratan con el herbicida.  Los biotipos-R a triazinas a menudo tienen adaptabilidad reducida y por lo tanto, pueden retardar el desarrollo de resistencia y permitir el regreso de poblaciones a niveles susceptibles, si se cambia el patrón de uso del herbicida; sin embargo, en muchos casos, la adaptabilidad no difiere entre biotipos R y S.

 

Factores de manejo del cultivo

Fig. 6: Esto ilustra la pérdida hipotética de control de malezas, debido a resistencia al herbicida que ocurre en un campo que recibe aplicaciones anuales de un herbicida.  Incluso la labranza retarda pero no previene un incremento en la resistencia de la población de la maleza.  El modelo asume una población inicial de 1 biotipo-R a 100,000 biotipos-S. Fuente:  Figura 4 de NebGuide G1399


Si se usa el mismo herbicida de manera repetitiva sobre los años, se usa varias veces en el año, o tiene el mismo modo de acción que otro herbicida que se usa en el mismo campo, eventualmente la mayoría de la población de la maleza en el campo, podría consistir de plantas resistentes al herbicida.

Si no se usan otras tácticas de control de malezas como la labranza (Figura 6) o rotación de cultivos, la tasa a la que aparece resistencia al herbicida en la población de la maleza en el campo, puede incrementarse rápidamente.

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