Titre de l'écran-titre (visionné le 26 avril 2023) / L'amarante tuberculée (Amaranthus tuberculatus var. rudis), une mauvaise herbe envahissante introduite depuis 2017 au Québec, est résistante à cinq groupes d'herbicides de synthèse utilisés couramment en agriculture. Des tests moléculaires diagnostiques sont actuellement disponibles pour détecter la résistance de l'amarante à plusieurs herbicides et adapter au besoin les stratégies de désherbage en contexte agricole. Toutefois, aucun test n'est disponible encore pour tester la résistance de cette plante aux herbicides du Groupe 27 ou encore à l'un des deux mécanismes identifiés qui confèrent la résistance aux herbicides du Groupe 5. Afin de développer éventuellement des tests diagnostiques pour la résistance aux herbicides des Groupes 5 et 27 chez l'amarante tuberculée, ce projet avait pour objectif de caractériser le profil transcriptomique de clones d'amarante résistants à l'atrazine, un herbicide du Groupe 5, ou à la mésotrione, un herbicide du Groupe 27. Les objectifs spécifiques du projet étaient (1) d'établir un portrait transcriptomique sommaire de la plante en réaction à l'atrazine ou à la mésotrione; et (2) d'identifier des gènes marqueurs éventuellement utiles pour la mise au point de tests de résistance aux deux mêmes herbicides. Des plantes-mères confirmées résistantes ont été pulvérisées avec les deux herbicides et des échantillons foliaires ont été prélevés avant et après traitements. Un séquençage de type RNAseq a été réalisé ensuite pour caractériser le profil transcriptomique des individus résistants et sensibles, à l'aide d'algorithmes bio-informatiques pour l'identification des gènes exprimés différentiellement. En bref, aucune réponse compensatoire généralisée n'a été constatée chez les individus résistants en réponse aux traitements herbicides. En revanche, la surexpression constitutive d'une glutathion-S-transférase ('At.05g111120') possiblement impliquée dans la métabolisation du composé toxique a été a été observée chez les clones résistants à l'atrazine. De manière similaire, la surexpression du gène d'une cytochrome P450 ('At.00g045440') en réponse à l'herbicide et la surexpression constitutive de deux autres isoformes de la même enzyme ('At.00g045450' et 'At.02g067460') ont été observées chez les clones résistants à la mésotrione. Des études complémentaires seront maintenant bienvenues pour confirmer le potentiel des gènes identifiés comme marqueurs moléculaires pour la mise au point de tests de résistance moléculaires diagnostiques pour l'atrazine et la mésotrione.

Le nombre d’espèces et de populations de mauvaises herbes résistantes aux herbicides est en augmentation depuis les vingt dernières années. Malgré les cas de résistance recensés au Québec, il n’y a pas eu d’études rigoureuses sur une mauvaise herbe ou sur un groupe d’herbicides précis. Le premier objectif du projet était de faire une enquête sur la petite herbe à poux (Ambrosia artemisiifolia L.) résistante à l’imazéthapyr dans les champs de soya (Glycine max) de variété conventionnelle en Montérégie, au Québec. Des champs de soya ont été visités durant les étés 2014 et 2015 et des semences de petite herbe à poux ont été récoltées juste avant la récoltedu soya. Des applications d’herbicide sont été effectuées en serres pour déterminer si les populations échantillonnées étaient résistantes. Deux traitements ont été appliqués sur des plantules d’herbe à poux : une pulvérisation de bouillie sans herbicide et une bouillie avec l’herbicide imazéthapyr à la dose standard (100,8 g e.a ha-1). Vingt populations testées une première fois, et pour lesquelles différents niveaux de résistance avaient été diagnostiqués, ont aussi été testées avec quatre traitements (aucun herbicide, 1, 2 et 4 fois la dose standard), afin de déterminer le facteur de résistance de la petite herbe à poux à l’herbicide. Le deuxième objectif visait à identifier quelles pratiques pouvaient être associées à l’apparition de la résistance à l’aide de questionnaires distribués aux producteurs participants. De la résistance a été détectée dans 81% des échantillons; elle était en développement dans 21,1% des cas et bien établie dans 59,4% des cas. Le facteur de résistance était supérieur à 5 chez ces dernières et de 1,04 chez les populations avec de la résistance en développement. Le concept de rotation de groupes d’herbicides est peu compris et mal appliqué par l’ensemble des producteurs de l’étude.

L’utilisation du glyphosate dans le maïs (Zea mays) ensemencé avec du ray-grass italien (Lolium multiflorum) en culture intercalaire est une pratique usuelle pour maîtriser les mauvaises herbes avant le semis du ray-grass. Il est pour le moment le seul herbicide sécuritaire pour l’implantation du ray-grass intercalaire, mais nuit aux bonnes pratiques de gestion des herbicides. Des essais aux champs ont été mis place en 2014 et 2015 pour évaluer la tolérance du ray-grass italien à divers herbicides résiduels dans le maïs. Selon les résultats obtenus, les herbicides résiduels qui se comparent à un traitement de glyphosate et à un désherbage à la main sont majoritairement des traitements de postlevée. Le traitement dicamba + glyphosate est le plus sécuritaire parmi les herbicides résiduels évalués, et ce, pour les deux années. Les traitements les moins prometteurs sont les herbicides résiduels dont la matière active est le s-métolachlore ou le pyroxasulfone. Suite à une analyse de chacun des traitements en fonction de leur spectre d’action, mode d’action et d’absorption, les traitements contre les dicotylédones sont les plus compatibles avec une culture intercalaire de ray-grass. / The use of glyphosate for interseeding with Italian ryegrass (Lolium multiflorum) in corn (Zea mays) is a common practice to control weeds before planting ryegrass. It is currently the only safe herbicide for ryegrass interseeding, but harmed good management practices herbicides. Fields studies were conducted in 2014 and 2015 to determine the tolerance of Italian ryegrass at different residual herbicides in corn. According to the results, residual herbicides that are comparable to a glyphosate treatment and a hand weeding are mostly post-emergent treatments. Treatment dicamba + glyphosate is the best residual herbicides for two consecutive years. The least promising treatments are residual herbicides with s-metolachlor or pyroxasulfone as active ingredient. After an analysis of each treatment for their spectrum of control, mode of action and absorption, treatments against broadleaf weeds seem to be the most compatible with interseeding ryegrass in corn.

Ce travail a eu pour but premier d’étudier le risque d’évolution de la résistance aux herbicides inhibiteurs de l’acétolactate synthase (ALS) chez l’ambroisie à feuilles d’armoise (Ambrosia artemisiifolia L.) à travers quatre points : (i) la pression de sélection (étude de l’efficacité d’une gamme d'herbicides inhibiteurs de l’ALS), (ii) la capacité de réponse adaptative de l’adventice (détermination de la variation de la sensibilité aux inhibiteurs de l’ALS entre plantes et mise en place d’un programme de sélection récurrente), (iii) une étude de terrain (recherche de résistance aux inhibiteurs de l’ALS au champ en France), (iv) l’étude des mécanismes de résistance (liée à la cible – RLC – et non liée à la cible – RNLC – par une approche de transcriptomique). Le second objectif fut d’étudier la connectivité des populations d’A. artemisiifolia dans des paysages agricoles à l’aide de marqueurs microsatellites développés lors de ce travail afin de déterminer les facteurs qui pourraient faciliter la dispersion de cette espèce et de la résistance à l’échelle du paysage agricole.En ce qui concerne la résistance aux herbicides :-La réponse de d’A. artemisiifolia aux herbicides inhibiteurs de l’ALS est très variable entre substances.-Des plantes ayant survécu à la dose maximale autorisée et à des doses supérieures de metsulfuron ont été sélectionnées pour débuter un programme de sélection récurrente. Après deux cycles de sélection, on observe une intensification de la résistance au metsulfuron et une émergence de la résistance à l’imazamox et au tribénuron.-Trois cas de résistance à l’imazamox ont été identifiés au champ dont deux cas de pure RNLC et un cas de coexistence RLC – RNLC.-Un transcriptome d’A. artemisiifolia a été généré grâce à la technique de séquençage PacBio pour rechercher des gènes impliqués dans les mécanismes de RNLC (approche RNAseq). 62 gènes candidats ont été identifiés dont des transporteurs ABC, des cytochromes P450 ainsi que des glutathione-S-transférases connus pour être impliqués dans la dégradation des herbicides.Pour l’étude de la connectivité des populations agricoles :-26 marqueurs microsatellites ont été développés et ont révélé une forte variabilité génétique. La structuration génétique a été étudiée à grande échelle pour des populations d’A. artemisiifolia d’Europe (aire d’invasion) et d’Amérique du Nord (aire d’origine).-À une échelle plus fine (paysage agricole), la structure génétique des populations reste influencée par les événements de colonisation. Les événements de migration qui ont été identifiés entre zones de présence de l’ambroisie suggèrent des flux de gènes (pollen/semences) et une connectivité modérés à l’échelle d’un territoire agricole. Dans les environnements agricoles, la dispersion des allèles de résistance aux herbicides pourrait se faire facilement de proche en proche via les flux de pollen, et également à plus longue distance via des dispersions de graines. Les activités anthropiques jouent un rôle majeur dans la dispersion des semences (machineries agricoles, lots de semences contaminés…).-L’analyse du système de reproduction a confirmé que cette espèce est allogame ce qui entraîne des flux de gènes intra- et inter-populations importants.Les connaissances acquises au cours de ce travail pourront aider à développer des stratégies de contrôle mieux adaptées, pour lutter efficacement contre A. artemisiifolia afin de limiter son expansion, telles que :-Des stratégies de désherbage diversifiées : combinaison de lutte mécanique (dont faux semis) et chimique (diversification des modes d’action herbicides).-Un allongement et une diversification des rotations de cultures en favorisant des cultures d’hiver et/ou des cultures couvrantes et compétitrices.Ces connaissances pourront aussi être utilisées dans la lutte contre une autre espèce adventice du genre Ambrosia, Ambrosia trifida.Mots-clés (6) : Ambrosia artemisiifolia L., ambroisies, résistance aux herbicides, / The first aim of this work was to investigate the risk for the evolution of resistance to acetolactate synthase inhibitor (ALS) herbicides in the common ragweed (Ambrosia artemisiifolia L.) through four points: (i) the selection pressure (effectiveness of a range of ALS inhibitor herbicides), (ii) the adaptive response of Ambrosia artemisiifolia (recurrent selection experiment), (iii) a resistance monitoring in fields in France, and (iv) the investigation of the mechanisms underlying herbicide resistance (target-site (TSR) and non-target-site resistance (NTSR) using transcriptomic analyses). The second aim was to study the connectivity of A. artemisiifolia populations in agricultural landscapes using microsatellite markers developed during this work, to determine factors that could facilitate the spread of this invasive weed species and the spread of herbicide resistance.In regards to herbicide resistance:-The sensitivity of A. artemisiifolia to ALS-inhibiting herbicides is variable between active ingredients.-Plants that survived the French maximum authorized field rate and higher rates of metsulfuron were selected to implement a recurrent breeding program. After two selection cycles, the resistance level to metsulfuron increased and resistance to imazamox and tribenuron emerged.-Three cases of imazamox resistance were identified in the field, including two cases of pure NTSR and one case of TSR - NTSR coexistence.-A transcriptome for A. artemisiifolia, AMBELbase, was generated using the PacBio sequencing technology to search for genes involved in NTSR mechanisms (RNAseq approach). 62 candidate contigs were identified including ABC transporters, cytochromes P450 and glutathione S-transferases known to be involved in the degradation of herbicides.In regards to population connectivity:-26 microsatellite markers were developed and revealed high genetic variability. Genetic structuring has been studied on a large scale for populations of A. artemisiifolia from Europe (invasion range) and North America (native range).-On a finer scale (agricultural landscape), the genetic structure of populations was influenced by colonization events. Migration events detected among the areas colonized by A. artemisiifolia suggested moderate pollen/seed flows and connectivity at the farmland scale. In agricultural environments, herbicide resistant alleles could be easily spread among neighbouring populations via pollen flow, and also at longer distances via seed dispersal. Human-related activities play a major role in the dispersal of seeds (agricultural machinery, contaminated seed lots, etc.).-The mating system analysis confirmed that A. artemisiifolia is an obligate outcrossing species which leads to important intra- and inter-population gene flow.The knowledge acquired during this work may help to foster the development of better management strategies to effectively control A. artemisiifolia to limit its spread, such as:-Diversified weed control strategies: combination of mechanical (including false-seed) and chemical weeding (diversification of herbicide modes of action).-Longer diversified crop rotations including more winter crops and/or cover and competitive crops to break the life cycle of A. artemisiifolia.These knowledge may also be used to better control of another weed species of the genus Ambrosia, Ambrosia trifida L.

Une étude ayant pour objectif d'évaluer différentes séquences d'herbicides en condition de doses réduites, a été mise en place à la station agronomique de l'Université Laval pendant trois ans. Huit séquences culturales de maïs (Zea mays) et de soya (Glycine max) tolérant au glyphosate et au glufosinate ont été testées avec quatre doses d'herbicides. Les résultats montrent que l'emploi du glufosinate trois ou deux années de suite en remplacement d'une utilisation continue du glyphosate paraît difficilement envisageable. Des problèmes de répression et des baisses de rendement sont visibles en présence d'une flore mixte (présence de graminées annuelles en particulier). L'utilisation de doses réduites de glufosinate n'est pas conseillée pour les mêmes raisons. Concernant le glyphosate, une réduction d'un quart de la dose homologuée semble réalisable du point de vue des rendements des cultures, mais présente toutefois un risque d'augmentation de la banque de graines au bout de deux années d'utilisation répétée.