A resistência a herbicidas em capim-arroz (Echinochloa crus-galli (L.) Beauv.) é um problema presente em todas as regiões de produção de arroz irrigado do Sul do Brasil. No entanto, a prevenção e o controle deste problema são dificultados devido ao desconhecimento do mecanismo de resistência aos herbicidas relacionados a este processo. O objetivo deste trabalho foi desenvolver métodos rápidos de diagnóstico da resistência de capim-arroz a imidazolinonas; analisar a ocorrência de metabolização como mecanismo de resistência de capim-arroz aos herbicidas imazethapyr e quinclorac; e avaliar diferentes herbicidas isolados e em associações para controle de biótipos resistentes. Os bioensaios de plântula e perfilhos discriminaram a resistência de capim-arroz a imidazolinonas em sete dias de incubação, em concentrações de imazethapyr ou imazapyr + imazapic de 0,001 e 0,0001 mM, respectivamente. A avaliação do mecanismo de resistência de capim-arroz foi realizada com experimentos em casa de vegetação com aspersão foliar e solução hidropônica e a campo. A ocorrência de incremento de metabolização de herbicidas como mecanismo de resistência foi avaliada pela aplicação de inibidores das enzimas do grupo do citocromo P450 monooxigenases malathion, piperolina butóxido e 1-aminobenzotriazole. Estes inibidores reduziram o fator de resistência a imazethapyr entre 17 e 40% e a quinclorac entre 62 e 120%. Os resultados indicam que o incremento de metabolização está relacionado à resistência de capim-arroz aos herbicidas imidazolinonas em alguns biótipos e com a evolução da resistência a quinclorac em biótipos inicialmente resistentes a imidazolinonas. O experimento a campo de avaliação de controle de capim-arroz resistente a inibidores de ALS indicou maior eficácia dos herbicidas clomazone, profoxydim, fenoxaprop-P-ethyl, propanil, quinclorac e penoxsulam. Associações de fenoxaprop-P-ethyl com inibidores de ALS e profoxydim com quinclorac resultaram em antagonismo no controle de capim-arroz, enquanto que as misturas de quinclorac com imazapyr + imazapic resultou em sinergismo. O incremento de metabolização está associado à resistência múltipla a herbicidas em capim-arroz. Práticas de prevenção de resistência a herbicidas em capim-arroz devem ser empregadas para evitar a distribuição da resistência e, principalmente, da ocorrência de resistência a outros herbicidas. / The resistance to imidazolinone and quinclorac herbicides in barnyardgrass (Echinochloa crus-galli (L.) Beauv.) is a problem in all regions of flooded rice in southern Brazil. However, the prevention and control of this problem is difficult due to the unknown mechanism of herbicide resistance. The objectives of this study were to develop rapid methods for the diagnosis of imidazolinone resistance in barnyardgrass; analyze the occurrence of metabolization enhancement as the mechanism of herbicide resistance of barnyardgrass to quinclorac and imazethapyr, and to evaluate different herbicides alone and in associations for the control of the imidazolinone resistant biotypes. The seedling and tiller bioassays discriminate the imidazolinone resistance in seven days of incubation of imazethapyr or imazapyr + imazapic at concentrations of 0.001 and 0.0001 mM, respectively. The evaluation of the resistance mechanism of barnyardgrass to imidazolinones was performed through experiments conducted in greenhouse with foliar spray and in hydroponic conditions and in the field. The occurrence of herbicide metabolization enhancement as a mechanism of resistance was assessed by the application of inhibitors of the cytochrome P450 monooxygenases, malathion, piperolina butoxide and 1-aminobenzotriazole. These inhibitors reduced the resistance factor of imazethapyr in 17 to 40% and of quinclorac in 62 to 120%. These results indicate that metabolization enhancement is related with the resistance of barnyardgrass to imidazolinone herbicides in some biotypes, and to the evolution of resistance to quinclorac in biotypes initially resistant to imidazolinones. The field experiment indicated the efficient control of the imidazolinone resistant barnyardgrass with clomazone, profoxydim, fenoxaprop-P-ethyl, propanil, quinclorac and penoxsulam. Combinations of fenoxaprop-P-ethyl and ALS inhibitors, and profoxydim and quinclorac resulted in antagonism, while the mixture of quinclorac and imazapyr + imazapic resulted in synergism for the barnyardgrass control. The metabolization enhancement is associated with the multiple herbicide resistance in barnyardgrass. The prevention of herbicide resistance in barnyardgrass must be employed to avoid the increase of the distribution of resistance and especially the resistance to other herbicides.

O capim-arroz (Echinochloa spp.) é considerado uma das principais plantas daninhas da cultura do arroz irrigado devido aos elevados prejuízos na produtividade desta cultura. A identificação das diversas espécies de capim-arroz é dificultada devido à grande variabilidade existente nos descritores taxonômicos utilizados. Recentemente diversas populações de capim-arroz têm apresentado resistência aos herbicidas inibidores da acetolactato sintase (ALS) e o mecanismo responsável pela resistência não é completamente conhecido. Os objetivos desta dissertação foi identificar a ocorrência do local de ação alterado como mecanismo de resistência aos herbicidas e avaliar a classificação taxonômica e as relações filogenéticas em acessos de capim-arroz de forma a orientar o correto manejo desta espécie na cultura do arroz irrigado. A avaliação do mecanismo de resistência aos herbicidas foi realizada através de experimentos de crescimento de plantas e atividade da enzima ALS em avaliações de curva dose-resposta e do sequenciamento do gene ALS em seis biótipos. Os resultados demonstraram a ocorrência de menor sensibilidade da enzima ALS nos biótipos PALMS01 e MOSTS51 que apresentam GR50 de 140 e 700 g.ha-1 de imazethapyr devido à ocorrência das mutações S653N e W574L, respectivamente. A identificação de espécie e a relação filogenética foram realizadas através da classificação morfológica com base em chaves taxonômicas e de marcadores moleculares de cloroplasto referentes ao íntron trnT e trnL e de espaçadores transcritos internos (ITS) em 29 acessos originários de lavouras de arroz irrigado do RS. A avaliação morfológica apresentou grande variabilidade tanto de características vegetativas como reprodutivas dificultando a utilização das chaves taxonômicas para vários acessos. O comprimento do eixo secundário da ráquis menor que 2 cm foi característico da espécie E. colonun e a largura do antécio inferior a 1,2 mm foi discriminador de E. crus-pavonis em relação à E. crus-galli. A análise filogenética através de sequências de cpDNA foi mais discriminadora em relação aos parâmetros morfológicos do que as sequências ITS. A espécie E. colonun apresentou vários indel e mutações possibilitando a fácil diferenciação das demais espécies. A sequência de nucleotídeos de cpDNA indicou a ocorrência de duas mutações diferenciais entre as espécies E. crus-galli e E. crus-pavonis referentes às alterações de Timina para Guanina e Adenina para Timina, respectivamente. Existe grande variabilidade morfológica entre as espécies de capim-arroz ocorrentes no RS e marcadores moleculares de cpDNA são eficientes para a discriminação destas espécies. A resistência aos herbicidas imidazolinonas em capim-arroz está relacionada à ocorrência de mutações no gene ALS. / The Echinochloa complex is considered a major weed of irrigated rice due to high losses in grain yield. The identification of the Echinochloa species is difficult due to the large variability of the plant descriptors used in the taxonomic keys. Recently several populations of Echinochloa has evolved resistance to acetolactate synthase (ALS) inhibitors and the mechanism of resistance is not fully understood. The aim of this study was to identify the occurrence of altered target as a mechanism of herbicide resistance and to evaluate the taxonomic classification and phylogenetic relationships in Echinochloa accessions in order to guide the correct management of this species in irrigated rice. The evaluation of the mechanism of herbicide resistance was performed in plant growth and ALS enzyme activity assays evaluated with dose-response curve and by the sequencing of the ALS gene in six Echinochloa biotypes. The results demonstrated the occurrence of ALS enzyme insensitivity and the mutations Ser653N and W574L in the ALS gene in two resistant biotypes. The identification and phylogenetic relationship was evaluated through morphological classification based on taxonomic keys and with molecular markers for the chloroplast trnT and trnL intron and internal transcribed spacers (ITS) in 29 accessions collected in irrigated rice fields in RS. Both vegetative and reproductive characteristics were highly variable resulting in difficulties for using the taxonomic keys. The length of the axis of rachis minor that 2 mm was characteristic of the species E. colonun, and anthecium width of less than 1.2 mm was discriminator E. crus-pavonis towards E. crus-galli. Phylogenetic analysis using cpDNA sequences was more discriminatory in relation to morphological and ITS sequences. E. colonun showed several indel and mutations enabling easy differentiation from other species. The nucleotide sequence of cpDNA obtained with cpDNA markers indicated the occurrence of two differential mutations between species E. crus-galli and E. crus-pavonis related to the changes of Thymine to Guanine and Adenine to Thymine, respectively. There was large variability among the Echinochloa complex accessions collected in RS and molecular markers of cpDNA are efficient to discriminate these species. The resistance to imidazolinone herbicides on barnyardgrass is related to the occurrence of mutations in the ALS gene.

A resistência a herbicidas em capim-arroz (Echinochloa crus-galli (L.) Beauv.) é um problema presente em todas as regiões de produção de arroz irrigado do Sul do Brasil. No entanto, a prevenção e o controle deste problema são dificultados devido ao desconhecimento do mecanismo de resistência aos herbicidas relacionados a este processo. O objetivo deste trabalho foi desenvolver métodos rápidos de diagnóstico da resistência de capim-arroz a imidazolinonas; analisar a ocorrência de metabolização como mecanismo de resistência de capim-arroz aos herbicidas imazethapyr e quinclorac; e avaliar diferentes herbicidas isolados e em associações para controle de biótipos resistentes. Os bioensaios de plântula e perfilhos discriminaram a resistência de capim-arroz a imidazolinonas em sete dias de incubação, em concentrações de imazethapyr ou imazapyr + imazapic de 0,001 e 0,0001 mM, respectivamente. A avaliação do mecanismo de resistência de capim-arroz foi realizada com experimentos em casa de vegetação com aspersão foliar e solução hidropônica e a campo. A ocorrência de incremento de metabolização de herbicidas como mecanismo de resistência foi avaliada pela aplicação de inibidores das enzimas do grupo do citocromo P450 monooxigenases malathion, piperolina butóxido e 1-aminobenzotriazole. Estes inibidores reduziram o fator de resistência a imazethapyr entre 17 e 40% e a quinclorac entre 62 e 120%. Os resultados indicam que o incremento de metabolização está relacionado à resistência de capim-arroz aos herbicidas imidazolinonas em alguns biótipos e com a evolução da resistência a quinclorac em biótipos inicialmente resistentes a imidazolinonas. O experimento a campo de avaliação de controle de capim-arroz resistente a inibidores de ALS indicou maior eficácia dos herbicidas clomazone, profoxydim, fenoxaprop-P-ethyl, propanil, quinclorac e penoxsulam. Associações de fenoxaprop-P-ethyl com inibidores de ALS e profoxydim com quinclorac resultaram em antagonismo no controle de capim-arroz, enquanto que as misturas de quinclorac com imazapyr + imazapic resultou em sinergismo. O incremento de metabolização está associado à resistência múltipla a herbicidas em capim-arroz. Práticas de prevenção de resistência a herbicidas em capim-arroz devem ser empregadas para evitar a distribuição da resistência e, principalmente, da ocorrência de resistência a outros herbicidas. / The resistance to imidazolinone and quinclorac herbicides in barnyardgrass (Echinochloa crus-galli (L.) Beauv.) is a problem in all regions of flooded rice in southern Brazil. However, the prevention and control of this problem is difficult due to the unknown mechanism of herbicide resistance. The objectives of this study were to develop rapid methods for the diagnosis of imidazolinone resistance in barnyardgrass; analyze the occurrence of metabolization enhancement as the mechanism of herbicide resistance of barnyardgrass to quinclorac and imazethapyr, and to evaluate different herbicides alone and in associations for the control of the imidazolinone resistant biotypes. The seedling and tiller bioassays discriminate the imidazolinone resistance in seven days of incubation of imazethapyr or imazapyr + imazapic at concentrations of 0.001 and 0.0001 mM, respectively. The evaluation of the resistance mechanism of barnyardgrass to imidazolinones was performed through experiments conducted in greenhouse with foliar spray and in hydroponic conditions and in the field. The occurrence of herbicide metabolization enhancement as a mechanism of resistance was assessed by the application of inhibitors of the cytochrome P450 monooxygenases, malathion, piperolina butoxide and 1-aminobenzotriazole. These inhibitors reduced the resistance factor of imazethapyr in 17 to 40% and of quinclorac in 62 to 120%. These results indicate that metabolization enhancement is related with the resistance of barnyardgrass to imidazolinone herbicides in some biotypes, and to the evolution of resistance to quinclorac in biotypes initially resistant to imidazolinones. The field experiment indicated the efficient control of the imidazolinone resistant barnyardgrass with clomazone, profoxydim, fenoxaprop-P-ethyl, propanil, quinclorac and penoxsulam. Combinations of fenoxaprop-P-ethyl and ALS inhibitors, and profoxydim and quinclorac resulted in antagonism, while the mixture of quinclorac and imazapyr + imazapic resulted in synergism for the barnyardgrass control. The metabolization enhancement is associated with the multiple herbicide resistance in barnyardgrass. The prevention of herbicide resistance in barnyardgrass must be employed to avoid the increase of the distribution of resistance and especially the resistance to other herbicides.

O capim-arroz (Echinochloa spp.) é considerado uma das principais plantas daninhas da cultura do arroz irrigado devido aos elevados prejuízos na produtividade desta cultura. A identificação das diversas espécies de capim-arroz é dificultada devido à grande variabilidade existente nos descritores taxonômicos utilizados. Recentemente diversas populações de capim-arroz têm apresentado resistência aos herbicidas inibidores da acetolactato sintase (ALS) e o mecanismo responsável pela resistência não é completamente conhecido. Os objetivos desta dissertação foi identificar a ocorrência do local de ação alterado como mecanismo de resistência aos herbicidas e avaliar a classificação taxonômica e as relações filogenéticas em acessos de capim-arroz de forma a orientar o correto manejo desta espécie na cultura do arroz irrigado. A avaliação do mecanismo de resistência aos herbicidas foi realizada através de experimentos de crescimento de plantas e atividade da enzima ALS em avaliações de curva dose-resposta e do sequenciamento do gene ALS em seis biótipos. Os resultados demonstraram a ocorrência de menor sensibilidade da enzima ALS nos biótipos PALMS01 e MOSTS51 que apresentam GR50 de 140 e 700 g.ha-1 de imazethapyr devido à ocorrência das mutações S653N e W574L, respectivamente. A identificação de espécie e a relação filogenética foram realizadas através da classificação morfológica com base em chaves taxonômicas e de marcadores moleculares de cloroplasto referentes ao íntron trnT e trnL e de espaçadores transcritos internos (ITS) em 29 acessos originários de lavouras de arroz irrigado do RS. A avaliação morfológica apresentou grande variabilidade tanto de características vegetativas como reprodutivas dificultando a utilização das chaves taxonômicas para vários acessos. O comprimento do eixo secundário da ráquis menor que 2 cm foi característico da espécie E. colonun e a largura do antécio inferior a 1,2 mm foi discriminador de E. crus-pavonis em relação à E. crus-galli. A análise filogenética através de sequências de cpDNA foi mais discriminadora em relação aos parâmetros morfológicos do que as sequências ITS. A espécie E. colonun apresentou vários indel e mutações possibilitando a fácil diferenciação das demais espécies. A sequência de nucleotídeos de cpDNA indicou a ocorrência de duas mutações diferenciais entre as espécies E. crus-galli e E. crus-pavonis referentes às alterações de Timina para Guanina e Adenina para Timina, respectivamente. Existe grande variabilidade morfológica entre as espécies de capim-arroz ocorrentes no RS e marcadores moleculares de cpDNA são eficientes para a discriminação destas espécies. A resistência aos herbicidas imidazolinonas em capim-arroz está relacionada à ocorrência de mutações no gene ALS. / The Echinochloa complex is considered a major weed of irrigated rice due to high losses in grain yield. The identification of the Echinochloa species is difficult due to the large variability of the plant descriptors used in the taxonomic keys. Recently several populations of Echinochloa has evolved resistance to acetolactate synthase (ALS) inhibitors and the mechanism of resistance is not fully understood. The aim of this study was to identify the occurrence of altered target as a mechanism of herbicide resistance and to evaluate the taxonomic classification and phylogenetic relationships in Echinochloa accessions in order to guide the correct management of this species in irrigated rice. The evaluation of the mechanism of herbicide resistance was performed in plant growth and ALS enzyme activity assays evaluated with dose-response curve and by the sequencing of the ALS gene in six Echinochloa biotypes. The results demonstrated the occurrence of ALS enzyme insensitivity and the mutations Ser653N and W574L in the ALS gene in two resistant biotypes. The identification and phylogenetic relationship was evaluated through morphological classification based on taxonomic keys and with molecular markers for the chloroplast trnT and trnL intron and internal transcribed spacers (ITS) in 29 accessions collected in irrigated rice fields in RS. Both vegetative and reproductive characteristics were highly variable resulting in difficulties for using the taxonomic keys. The length of the axis of rachis minor that 2 mm was characteristic of the species E. colonun, and anthecium width of less than 1.2 mm was discriminator E. crus-pavonis towards E. crus-galli. Phylogenetic analysis using cpDNA sequences was more discriminatory in relation to morphological and ITS sequences. E. colonun showed several indel and mutations enabling easy differentiation from other species. The nucleotide sequence of cpDNA obtained with cpDNA markers indicated the occurrence of two differential mutations between species E. crus-galli and E. crus-pavonis related to the changes of Thymine to Guanine and Adenine to Thymine, respectively. There was large variability among the Echinochloa complex accessions collected in RS and molecular markers of cpDNA are efficient to discriminate these species. The resistance to imidazolinone herbicides on barnyardgrass is related to the occurrence of mutations in the ALS gene.

A resistência a herbicidas em capim-arroz (Echinochloa crus-galli (L.) Beauv.) é um problema presente em todas as regiões de produção de arroz irrigado do Sul do Brasil. No entanto, a prevenção e o controle deste problema são dificultados devido ao desconhecimento do mecanismo de resistência aos herbicidas relacionados a este processo. O objetivo deste trabalho foi desenvolver métodos rápidos de diagnóstico da resistência de capim-arroz a imidazolinonas; analisar a ocorrência de metabolização como mecanismo de resistência de capim-arroz aos herbicidas imazethapyr e quinclorac; e avaliar diferentes herbicidas isolados e em associações para controle de biótipos resistentes. Os bioensaios de plântula e perfilhos discriminaram a resistência de capim-arroz a imidazolinonas em sete dias de incubação, em concentrações de imazethapyr ou imazapyr + imazapic de 0,001 e 0,0001 mM, respectivamente. A avaliação do mecanismo de resistência de capim-arroz foi realizada com experimentos em casa de vegetação com aspersão foliar e solução hidropônica e a campo. A ocorrência de incremento de metabolização de herbicidas como mecanismo de resistência foi avaliada pela aplicação de inibidores das enzimas do grupo do citocromo P450 monooxigenases malathion, piperolina butóxido e 1-aminobenzotriazole. Estes inibidores reduziram o fator de resistência a imazethapyr entre 17 e 40% e a quinclorac entre 62 e 120%. Os resultados indicam que o incremento de metabolização está relacionado à resistência de capim-arroz aos herbicidas imidazolinonas em alguns biótipos e com a evolução da resistência a quinclorac em biótipos inicialmente resistentes a imidazolinonas. O experimento a campo de avaliação de controle de capim-arroz resistente a inibidores de ALS indicou maior eficácia dos herbicidas clomazone, profoxydim, fenoxaprop-P-ethyl, propanil, quinclorac e penoxsulam. Associações de fenoxaprop-P-ethyl com inibidores de ALS e profoxydim com quinclorac resultaram em antagonismo no controle de capim-arroz, enquanto que as misturas de quinclorac com imazapyr + imazapic resultou em sinergismo. O incremento de metabolização está associado à resistência múltipla a herbicidas em capim-arroz. Práticas de prevenção de resistência a herbicidas em capim-arroz devem ser empregadas para evitar a distribuição da resistência e, principalmente, da ocorrência de resistência a outros herbicidas. / The resistance to imidazolinone and quinclorac herbicides in barnyardgrass (Echinochloa crus-galli (L.) Beauv.) is a problem in all regions of flooded rice in southern Brazil. However, the prevention and control of this problem is difficult due to the unknown mechanism of herbicide resistance. The objectives of this study were to develop rapid methods for the diagnosis of imidazolinone resistance in barnyardgrass; analyze the occurrence of metabolization enhancement as the mechanism of herbicide resistance of barnyardgrass to quinclorac and imazethapyr, and to evaluate different herbicides alone and in associations for the control of the imidazolinone resistant biotypes. The seedling and tiller bioassays discriminate the imidazolinone resistance in seven days of incubation of imazethapyr or imazapyr + imazapic at concentrations of 0.001 and 0.0001 mM, respectively. The evaluation of the resistance mechanism of barnyardgrass to imidazolinones was performed through experiments conducted in greenhouse with foliar spray and in hydroponic conditions and in the field. The occurrence of herbicide metabolization enhancement as a mechanism of resistance was assessed by the application of inhibitors of the cytochrome P450 monooxygenases, malathion, piperolina butoxide and 1-aminobenzotriazole. These inhibitors reduced the resistance factor of imazethapyr in 17 to 40% and of quinclorac in 62 to 120%. These results indicate that metabolization enhancement is related with the resistance of barnyardgrass to imidazolinone herbicides in some biotypes, and to the evolution of resistance to quinclorac in biotypes initially resistant to imidazolinones. The field experiment indicated the efficient control of the imidazolinone resistant barnyardgrass with clomazone, profoxydim, fenoxaprop-P-ethyl, propanil, quinclorac and penoxsulam. Combinations of fenoxaprop-P-ethyl and ALS inhibitors, and profoxydim and quinclorac resulted in antagonism, while the mixture of quinclorac and imazapyr + imazapic resulted in synergism for the barnyardgrass control. The metabolization enhancement is associated with the multiple herbicide resistance in barnyardgrass. The prevention of herbicide resistance in barnyardgrass must be employed to avoid the increase of the distribution of resistance and especially the resistance to other herbicides.

O capim-arroz (Echinochloa spp.) é considerado uma das principais plantas daninhas da cultura do arroz irrigado devido aos elevados prejuízos na produtividade desta cultura. A identificação das diversas espécies de capim-arroz é dificultada devido à grande variabilidade existente nos descritores taxonômicos utilizados. Recentemente diversas populações de capim-arroz têm apresentado resistência aos herbicidas inibidores da acetolactato sintase (ALS) e o mecanismo responsável pela resistência não é completamente conhecido. Os objetivos desta dissertação foi identificar a ocorrência do local de ação alterado como mecanismo de resistência aos herbicidas e avaliar a classificação taxonômica e as relações filogenéticas em acessos de capim-arroz de forma a orientar o correto manejo desta espécie na cultura do arroz irrigado. A avaliação do mecanismo de resistência aos herbicidas foi realizada através de experimentos de crescimento de plantas e atividade da enzima ALS em avaliações de curva dose-resposta e do sequenciamento do gene ALS em seis biótipos. Os resultados demonstraram a ocorrência de menor sensibilidade da enzima ALS nos biótipos PALMS01 e MOSTS51 que apresentam GR50 de 140 e 700 g.ha-1 de imazethapyr devido à ocorrência das mutações S653N e W574L, respectivamente. A identificação de espécie e a relação filogenética foram realizadas através da classificação morfológica com base em chaves taxonômicas e de marcadores moleculares de cloroplasto referentes ao íntron trnT e trnL e de espaçadores transcritos internos (ITS) em 29 acessos originários de lavouras de arroz irrigado do RS. A avaliação morfológica apresentou grande variabilidade tanto de características vegetativas como reprodutivas dificultando a utilização das chaves taxonômicas para vários acessos. O comprimento do eixo secundário da ráquis menor que 2 cm foi característico da espécie E. colonun e a largura do antécio inferior a 1,2 mm foi discriminador de E. crus-pavonis em relação à E. crus-galli. A análise filogenética através de sequências de cpDNA foi mais discriminadora em relação aos parâmetros morfológicos do que as sequências ITS. A espécie E. colonun apresentou vários indel e mutações possibilitando a fácil diferenciação das demais espécies. A sequência de nucleotídeos de cpDNA indicou a ocorrência de duas mutações diferenciais entre as espécies E. crus-galli e E. crus-pavonis referentes às alterações de Timina para Guanina e Adenina para Timina, respectivamente. Existe grande variabilidade morfológica entre as espécies de capim-arroz ocorrentes no RS e marcadores moleculares de cpDNA são eficientes para a discriminação destas espécies. A resistência aos herbicidas imidazolinonas em capim-arroz está relacionada à ocorrência de mutações no gene ALS. / The Echinochloa complex is considered a major weed of irrigated rice due to high losses in grain yield. The identification of the Echinochloa species is difficult due to the large variability of the plant descriptors used in the taxonomic keys. Recently several populations of Echinochloa has evolved resistance to acetolactate synthase (ALS) inhibitors and the mechanism of resistance is not fully understood. The aim of this study was to identify the occurrence of altered target as a mechanism of herbicide resistance and to evaluate the taxonomic classification and phylogenetic relationships in Echinochloa accessions in order to guide the correct management of this species in irrigated rice. The evaluation of the mechanism of herbicide resistance was performed in plant growth and ALS enzyme activity assays evaluated with dose-response curve and by the sequencing of the ALS gene in six Echinochloa biotypes. The results demonstrated the occurrence of ALS enzyme insensitivity and the mutations Ser653N and W574L in the ALS gene in two resistant biotypes. The identification and phylogenetic relationship was evaluated through morphological classification based on taxonomic keys and with molecular markers for the chloroplast trnT and trnL intron and internal transcribed spacers (ITS) in 29 accessions collected in irrigated rice fields in RS. Both vegetative and reproductive characteristics were highly variable resulting in difficulties for using the taxonomic keys. The length of the axis of rachis minor that 2 mm was characteristic of the species E. colonun, and anthecium width of less than 1.2 mm was discriminator E. crus-pavonis towards E. crus-galli. Phylogenetic analysis using cpDNA sequences was more discriminatory in relation to morphological and ITS sequences. E. colonun showed several indel and mutations enabling easy differentiation from other species. The nucleotide sequence of cpDNA obtained with cpDNA markers indicated the occurrence of two differential mutations between species E. crus-galli and E. crus-pavonis related to the changes of Thymine to Guanine and Adenine to Thymine, respectively. There was large variability among the Echinochloa complex accessions collected in RS and molecular markers of cpDNA are efficient to discriminate these species. The resistance to imidazolinone herbicides on barnyardgrass is related to the occurrence of mutations in the ALS gene.

A resistência de plantas daninhas aos herbicidas e a mudança climática são fatores que alteram a dinâmica das populações de plantas daninhas nos ambientes agrícolas. O melhor entendimento desses fatores é fundamental para que técnicas adequadas de manejo das plantas daninhas sejam empregadas. O objetivo deste trabalho foi identificar o mecanismo de resistência de plantas de capim-arroz (Echinochloa crusgalli) e avaliar o efeito da temperatura e concentração de CO2 sobre o seu crescimento e tolerância ao herbicida imazethapyr. Os experimentos realizados constaram da avaliação do efeito de inibidores e indutores de enzimas detoxificadoras de herbicidas, identificação e expressão de genes responsáveis pela resistência e avaliação do efeito de cenários de mudança climática sobre a biologia e controle de capim-arroz. A aspersão prévia dos inibidores enzimáticos malathion e butóxido de piperonila reverteu parcialmente a resistência a imazethapyr nas populações resistentes, diminuindo o fator de resistência (FR) de 15,92 para 3,44 e 4,94, respectivamente. De maneira oposta, a aspersão prévia de anidrido naftálico aumentou o FR dessas populações. A expressão relativa do gene CYP81A6 foi aproximadamente 5 vezes superior na população resistente PALMS01, aumentando para cerca de 8,5 vezes em plantas tratadas com imazethapyr. A expressão relativa do gene GSTF1 foi 12,3 vezes superior na população resistente em comparação com a suscetível. Além da maior expressão desses genes, foi observada a maior expressão relativa do gene eIF4B, o qual codifica para um fator iniciador de tradução. O aumento da temperatura influenciou de maneira mais acentuada a tolerância de plantas de capim-arroz ao herbicida imazethapyr em comparação com o aumento da concentração de CO2. Com o aumento da temperatura de 24/20°C para 30/26°C, o FR em plantas cultivadas sob 400 ppm aumentou 72% e 55% para as populações ARRGR01 e PALMS01, respectivamente. Quando cultivadas em 700 ppm, o aumento do FR foi de 43% (ARRGR01) e 46,5% (PALMS01) em resposta ao aumento da temperatura. O teor relativo de clorofila foi inferior em condições de temperatura elevada. A taxa de transporte de elétrons foi severamente reduzida pelo aumento da concentração de CO2 em plantas cultivadas em temperatura de 24/20°C. O incremento de metabolização causado pelo aumento da expressão de múltiplos genes está envolvido no processo de resistência ao imazethapyr em capim-arroz. Os aumentos da temperatura e da concentração de CO2 aumentam o nível de resistência de capimarroz ao herbicida imazethapyr. / Herbicide resistance and climate change are factors that affect the dynamics of weed populations in agricultural environments. A better understanding of these factors is essential for designing appropriate weed management strategies. The aim of this study was to identify the mechanism of resistance of barnyardgrass (Echinochloa crusgalli) to imazethapyr and to evaluate the effect of temperature and CO2 concentration on growth and tolerance to the herbicide imazethapyr. Several experiments were carried out to evaluate the effect of inhibitors and inducers of herbicide detoxifying enzymes, the expression of genes potentially associated with herbicide detoxification, and the effect of climate change scenarios on the biology and control of barnyardgrass. The preliminary spraying of the enzyme inhibitors malathion and piperonyl butoxide partially reversed the resistance to imazethapyr on resistant populations, decreasing the resistance factor (RF) of 15.92 to 3.44 and 4.94, respectively. Conversely, the prior spraying of naphthalic anhydride increased the FR of these populations. The relative expression of CYP81A6 gene was approximately 5 times higher in PALMS01 resistant population, rising to about 8.5 times in plants treated with imazethapyr, in comparison with the susceptible population. The relative expression of the gene GSTF1 was 12.3 times higher in comparison with the population susceptible. The translation initiating factor eIF4B was also more expressed in the resistant populations. The increase in temperature affected more sharply the tolerance of barnyardgrass plants to imazethapyr as compared to the concentration of CO2. The increase of temperature from 24/20°C to 30/26°C in plants grown under 400 ppm increased the RF in 72% and 55% for ARRGR01 and PALMS01 populations, respectively. In plants growing at 700 ppm this increasing of temperatures increased the RF in 43% (ARRGR01) and 46.5% (PALMS01). The relative chlorophyll content was lower than in high temperature conditions. The electron transport rate was severely reduced by increasing the concentration of CO2 in plants grown in the temperature 24/20°C. The degradation enhancement caused by the high expression of multiples genes is involved in the resistance to the herbicide imazethapyr in barnyardgrass. The increasing of temperature and of the CO2 concentration increase the resistance of barnyardgrass to the herbicide imazethapyr.

A resistência de plantas daninhas aos herbicidas e a mudança climática são fatores que alteram a dinâmica das populações de plantas daninhas nos ambientes agrícolas. O melhor entendimento desses fatores é fundamental para que técnicas adequadas de manejo das plantas daninhas sejam empregadas. O objetivo deste trabalho foi identificar o mecanismo de resistência de plantas de capim-arroz (Echinochloa crusgalli) e avaliar o efeito da temperatura e concentração de CO2 sobre o seu crescimento e tolerância ao herbicida imazethapyr. Os experimentos realizados constaram da avaliação do efeito de inibidores e indutores de enzimas detoxificadoras de herbicidas, identificação e expressão de genes responsáveis pela resistência e avaliação do efeito de cenários de mudança climática sobre a biologia e controle de capim-arroz. A aspersão prévia dos inibidores enzimáticos malathion e butóxido de piperonila reverteu parcialmente a resistência a imazethapyr nas populações resistentes, diminuindo o fator de resistência (FR) de 15,92 para 3,44 e 4,94, respectivamente. De maneira oposta, a aspersão prévia de anidrido naftálico aumentou o FR dessas populações. A expressão relativa do gene CYP81A6 foi aproximadamente 5 vezes superior na população resistente PALMS01, aumentando para cerca de 8,5 vezes em plantas tratadas com imazethapyr. A expressão relativa do gene GSTF1 foi 12,3 vezes superior na população resistente em comparação com a suscetível. Além da maior expressão desses genes, foi observada a maior expressão relativa do gene eIF4B, o qual codifica para um fator iniciador de tradução. O aumento da temperatura influenciou de maneira mais acentuada a tolerância de plantas de capim-arroz ao herbicida imazethapyr em comparação com o aumento da concentração de CO2. Com o aumento da temperatura de 24/20°C para 30/26°C, o FR em plantas cultivadas sob 400 ppm aumentou 72% e 55% para as populações ARRGR01 e PALMS01, respectivamente. Quando cultivadas em 700 ppm, o aumento do FR foi de 43% (ARRGR01) e 46,5% (PALMS01) em resposta ao aumento da temperatura. O teor relativo de clorofila foi inferior em condições de temperatura elevada. A taxa de transporte de elétrons foi severamente reduzida pelo aumento da concentração de CO2 em plantas cultivadas em temperatura de 24/20°C. O incremento de metabolização causado pelo aumento da expressão de múltiplos genes está envolvido no processo de resistência ao imazethapyr em capim-arroz. Os aumentos da temperatura e da concentração de CO2 aumentam o nível de resistência de capimarroz ao herbicida imazethapyr. / Herbicide resistance and climate change are factors that affect the dynamics of weed populations in agricultural environments. A better understanding of these factors is essential for designing appropriate weed management strategies. The aim of this study was to identify the mechanism of resistance of barnyardgrass (Echinochloa crusgalli) to imazethapyr and to evaluate the effect of temperature and CO2 concentration on growth and tolerance to the herbicide imazethapyr. Several experiments were carried out to evaluate the effect of inhibitors and inducers of herbicide detoxifying enzymes, the expression of genes potentially associated with herbicide detoxification, and the effect of climate change scenarios on the biology and control of barnyardgrass. The preliminary spraying of the enzyme inhibitors malathion and piperonyl butoxide partially reversed the resistance to imazethapyr on resistant populations, decreasing the resistance factor (RF) of 15.92 to 3.44 and 4.94, respectively. Conversely, the prior spraying of naphthalic anhydride increased the FR of these populations. The relative expression of CYP81A6 gene was approximately 5 times higher in PALMS01 resistant population, rising to about 8.5 times in plants treated with imazethapyr, in comparison with the susceptible population. The relative expression of the gene GSTF1 was 12.3 times higher in comparison with the population susceptible. The translation initiating factor eIF4B was also more expressed in the resistant populations. The increase in temperature affected more sharply the tolerance of barnyardgrass plants to imazethapyr as compared to the concentration of CO2. The increase of temperature from 24/20°C to 30/26°C in plants grown under 400 ppm increased the RF in 72% and 55% for ARRGR01 and PALMS01 populations, respectively. In plants growing at 700 ppm this increasing of temperatures increased the RF in 43% (ARRGR01) and 46.5% (PALMS01). The relative chlorophyll content was lower than in high temperature conditions. The electron transport rate was severely reduced by increasing the concentration of CO2 in plants grown in the temperature 24/20°C. The degradation enhancement caused by the high expression of multiples genes is involved in the resistance to the herbicide imazethapyr in barnyardgrass. The increasing of temperature and of the CO2 concentration increase the resistance of barnyardgrass to the herbicide imazethapyr.

A resistência de plantas daninhas aos herbicidas e a mudança climática são fatores que alteram a dinâmica das populações de plantas daninhas nos ambientes agrícolas. O melhor entendimento desses fatores é fundamental para que técnicas adequadas de manejo das plantas daninhas sejam empregadas. O objetivo deste trabalho foi identificar o mecanismo de resistência de plantas de capim-arroz (Echinochloa crusgalli) e avaliar o efeito da temperatura e concentração de CO2 sobre o seu crescimento e tolerância ao herbicida imazethapyr. Os experimentos realizados constaram da avaliação do efeito de inibidores e indutores de enzimas detoxificadoras de herbicidas, identificação e expressão de genes responsáveis pela resistência e avaliação do efeito de cenários de mudança climática sobre a biologia e controle de capim-arroz. A aspersão prévia dos inibidores enzimáticos malathion e butóxido de piperonila reverteu parcialmente a resistência a imazethapyr nas populações resistentes, diminuindo o fator de resistência (FR) de 15,92 para 3,44 e 4,94, respectivamente. De maneira oposta, a aspersão prévia de anidrido naftálico aumentou o FR dessas populações. A expressão relativa do gene CYP81A6 foi aproximadamente 5 vezes superior na população resistente PALMS01, aumentando para cerca de 8,5 vezes em plantas tratadas com imazethapyr. A expressão relativa do gene GSTF1 foi 12,3 vezes superior na população resistente em comparação com a suscetível. Além da maior expressão desses genes, foi observada a maior expressão relativa do gene eIF4B, o qual codifica para um fator iniciador de tradução. O aumento da temperatura influenciou de maneira mais acentuada a tolerância de plantas de capim-arroz ao herbicida imazethapyr em comparação com o aumento da concentração de CO2. Com o aumento da temperatura de 24/20°C para 30/26°C, o FR em plantas cultivadas sob 400 ppm aumentou 72% e 55% para as populações ARRGR01 e PALMS01, respectivamente. Quando cultivadas em 700 ppm, o aumento do FR foi de 43% (ARRGR01) e 46,5% (PALMS01) em resposta ao aumento da temperatura. O teor relativo de clorofila foi inferior em condições de temperatura elevada. A taxa de transporte de elétrons foi severamente reduzida pelo aumento da concentração de CO2 em plantas cultivadas em temperatura de 24/20°C. O incremento de metabolização causado pelo aumento da expressão de múltiplos genes está envolvido no processo de resistência ao imazethapyr em capim-arroz. Os aumentos da temperatura e da concentração de CO2 aumentam o nível de resistência de capimarroz ao herbicida imazethapyr. / Herbicide resistance and climate change are factors that affect the dynamics of weed populations in agricultural environments. A better understanding of these factors is essential for designing appropriate weed management strategies. The aim of this study was to identify the mechanism of resistance of barnyardgrass (Echinochloa crusgalli) to imazethapyr and to evaluate the effect of temperature and CO2 concentration on growth and tolerance to the herbicide imazethapyr. Several experiments were carried out to evaluate the effect of inhibitors and inducers of herbicide detoxifying enzymes, the expression of genes potentially associated with herbicide detoxification, and the effect of climate change scenarios on the biology and control of barnyardgrass. The preliminary spraying of the enzyme inhibitors malathion and piperonyl butoxide partially reversed the resistance to imazethapyr on resistant populations, decreasing the resistance factor (RF) of 15.92 to 3.44 and 4.94, respectively. Conversely, the prior spraying of naphthalic anhydride increased the FR of these populations. The relative expression of CYP81A6 gene was approximately 5 times higher in PALMS01 resistant population, rising to about 8.5 times in plants treated with imazethapyr, in comparison with the susceptible population. The relative expression of the gene GSTF1 was 12.3 times higher in comparison with the population susceptible. The translation initiating factor eIF4B was also more expressed in the resistant populations. The increase in temperature affected more sharply the tolerance of barnyardgrass plants to imazethapyr as compared to the concentration of CO2. The increase of temperature from 24/20°C to 30/26°C in plants grown under 400 ppm increased the RF in 72% and 55% for ARRGR01 and PALMS01 populations, respectively. In plants growing at 700 ppm this increasing of temperatures increased the RF in 43% (ARRGR01) and 46.5% (PALMS01). The relative chlorophyll content was lower than in high temperature conditions. The electron transport rate was severely reduced by increasing the concentration of CO2 in plants grown in the temperature 24/20°C. The degradation enhancement caused by the high expression of multiples genes is involved in the resistance to the herbicide imazethapyr in barnyardgrass. The increasing of temperature and of the CO2 concentration increase the resistance of barnyardgrass to the herbicide imazethapyr.

Em estudos realizados com soja (cultivar Majos) durante os anos de 1969/70 e 1970/71 na Estação Experimental da Secretaria da Agricultura, em Guaíba, procurou-se avaliar herbicidas para controle ao capim arroz (Echinochloa spp) e outras ervas daninhas, e também verificar efeitos residuáis de compostos químicos aplicados aos cultivos de arroz e de milho, segundo um sistema de rotação de culturas. Os tratamentos que no 1º ano proporcionaram controle mais efetivo das ervas daninhas, Capina (manual) e Trifluralin, atingiram produções médias de soja de 820 kg/ha. No 2º experimento foram alcançados rendimentos médios de 3.100, 3.050 e 2.020 kg/ha, respectivamente para os tratamentos Trifluralin, Nitralin e Testemunha; tendo os herbicidas propiciado um controle semelhante das plantas daninhas. Os números de legumes e grãos por planta de soja decresceram em decorrência da infestação de ervas daninhas. Não foram mensurados efeitos residuais negativos de produtos químicos usados nas culturas de arroz e de milho sobre os componentes da produção e o rendimento de soja cultivada - em sucessão.