Primer reporte de resistencia de  Cyperus odoratus L. al herbicida pirazosulfuron-etilo

Aída Ortiz¹, Sandra Torres², Yinerby Quintana² y Aída López²

¹  Dpto. de Agronomía, Facultad de Agronomía, Universidad Central de Venezuela. Maracay. Apdo. 4579. Venezuela. e-mail: aidaortizd@gmail.com

² Facultad de Agronomía, Universidad Central de Venezuela. Maracay. Apdo. 4579. Venezuela.   e-mail: sandratorr1@hotmail.com ; yinerbyquintanasosa@gmail.com

Resumen

La cortadera (Cyperus odoratus L.) es una de las malezas más frecuentes en los arrozales venezolanos. Se establecieron dos experimentos con el objetivo de evaluar la resistencia de la maleza a pirazosulfuron-etilo: el primero consistió en un estudio de respuesta a dosis a este herbicida de las accesiones CO338A (S, susceptible) y CO285P (R, resistente). En el segundo se incluyó una tercera accesión (CO286P) y se evaluó el control utilizando otros herbicidas. En el primer experimento se aplicaron las dosis crecientes de 0; 0,390; 0,781; 1,562; 3,125; 6,25; 12,5; 25 g·ha^-1 i.a. y  0; 3,125; 6,25; 12,5 25; 50; 100; 200  g·ha^-1 i.a. de pirazosulfurón-etilo en  CO338A y CO285P, respectivamente, y luego de 21 días se determinó el peso fresco aéreo, expresado como porcentaje del tratamiento control (sin herbicida). En el segundo experimento se aplicó 25; 38,50+115,50; 40 y 540 g·ha^-1 i.a. de pirazosulfurón-etilo, imazapir+imazetapir, carfentrazona-etilo y 2,4 D-Amina, respectivamente, y se determinó el porcentaje de control para estos herbicidas. Se comprobó que la accesión CO285P ha evolucionado resistencia al herbicida sulfonilurea pirazosulfurón-etilo. Ambos biotipos, R y S, fueron controlados eficazmente con imazapir+imazetapir,  carfentrazona-etilo y  2,4 D-Amina.  La resistencia observada refleja el intenso uso de herbicidas inhibidores de la acetolactato sintetasa (ALS) en el cultivo del arroz e indica que deben implementarse programas de mitigación de la resistencia que combine prácticas culturales como la falsa siembra y control químico con herbicidas que posean diferentes mecanismos de acción a los inhibidores de ALS.

Palabras clave adicionales: Arroz, inhibidor de ALS, resistencia a herbicida, sulfonilurea

First report of resistance of Cyperus odoratus L. to the herbicide pyrazosulfuron-ethyl

ABSTRACT

The fragrant flatsedge (Cyperus odoratus L.) is one of the most common weeds in Venezuelan field rice, and we established two experiments in order to assess the weed resistance to the herbicide pyrazosulfuron-ethyl (sulfunylurea). The first was a dose response experiment using a susceptible (S) accession (CO338A) and a resistant one (R) (CO285P). In the second one, a third accession (CO286P)(R) was included, and the responses to alternative herbicides was explored. In the dose response experiment, the accession S was treated with 0; 0.390; 0.781; 1.562; 3.125; 6.25; 12.5; 25 g·ha^-1 i.a. and the accession R with 0; 3.125; 6.25; 12.5 25; 50; 100; 200  g·ha^-1 a.i. of pyrazosulfuron-ethyl, and 21 days after applications we determined aerial plant fresh weight expressed as percentage of the control treatment (no application). In the second experiment the accessions were treated with 25, 38.50+115.50, 40 and 540 g·ha-1 a.i. of pyrazosulfuron-ethyl, imazapyr+imazetapyr, carfentrazone-ethyl y 2,4 D-amine, and the percentage of control was measured. It was proved that the accession CO285P has evolved resistance to pyrazosulfuron-ethyl. Both R and S plants were controlled by imazapyr+imazetapyr, carfentrazona-ethyl and 2,4 D-Amine herbicides. The observed resistance responses reflects the intense use of ALS-inhibiting herbicides and indicates that programs combining cultural practices such as false planting and chemical control involving the use of herbicides with different mechanisms of action to inhibit ALS should be implemented to decrease the levels of resistance of C. odoratus in Venezuelan rice fields.

Additional key words: ALS inhibitor, herbicide resistance, rice, sulfonylurea

Recibido: Julio 20, 2014  Aceptado: Febrero 16, 2015

INTRODUCCIÓN

El  cultivo de arroz (Oryza sativa L.) es el segundo cereal de mayor importancia en Venezuela, con una producción total en el año 2013 de 1.005.000 Mg y un consumo per cápita 25,6 kg por persona (FEDEAGRO, 2014).

El concepto de malezas es relativo al hombre (Fuentes et al., 2010) y las mismas constituyen una de las principales restricciones o freno biológico de los sistemas de producción de arroz en el mundo (Fuentes, 2010; Johnson, 1996). El método de control químico de malezas con herbicidas es el más usado; sin embargo, la creciente evolución de malezas resistentes a ellos produce cuantiosas pérdidas, comprometiendo la sostenibilidad de los sistemas de producción de arroz. En la actualidad, hay más de 432 biotipos de malezas resistentes a los herbicidas en todo el mundo, en al menos 235 especies de malezas, 138 magnoliópsides y 97 liliópsides (Heap, 2014). En Venezuela, se han reportado las especies Echinochloa colona (L.) Link., Ischaemum rugosum Salisb., Fimbristylis miliacea (L.) Vahl., y Leptochloa scabra Ness., resistentes a diferentes herbicidas registrados en arroz; tres de ellas muestran resistencia a los inhibidores de la enzima acetolactato sintetasa (ALS).

Los inhibidores de ALS son uno de los grupos de herbicidas más utilizados en el cultivo de arroz en Venezuela (Ortiz y López, 2012). Estos productos se comenzaron a usar en 1982 y se utilizan a dosis bajas, son altamente selectivos para los cultivos, tienen un amplio espectro de control de malezas, baja carga ambiental y baja toxicidad en mamíferos (Mazur y Falco, 1989).

C. odoratus es una ciperácea cuyo ciclo de vida puede ser anual o perenne, herbácea (Kissmann, 1997), metabolismo C₄ (Larridon et al., 2013), dispersión de diásporas anemócora e hidrocora  (Kehr et al., 2014), desarrolla rizomas cortos odoríferos, no tolera la sombra y está adaptada a suelos inundados y al sistema de siembra del cultivo de arroz de riego (Kissmann, 1997). Esta maleza es nativa de América del Norte y también se encuentra distribuida en América del Sur, África, Australia y países asiáticos como Japón, Myanmar, Tailandia, Vietnam, Indonesia, Malasia, Papua, Nueva Guinea y Filipinas (Ramachandran y Soosairaj, 2014).

El control selectivo de C. odoratus en el cultivo de arroz se puede lograr con herbicidas que incluyen a los inhibidores de la ALS. La inhibición de esta enzima es el mecanismo de acción de cinco clases de herbicidas, sulfonilureas (SU), imidazolinonas (IMI), triazolopirimidinas (TP), pirimidinil tiobenzoatos (PTB) y sulfonilamino-carbonil-triazolinonas (SCT) (Devine et al., 1993). En el país se recomiendan tres clases de inhibidores de ALS (SU, PTB y  TP) para el control de malezas en arroz de riego (Ortiz y López, 2012).

Pirazosulfuron es un herbicida perteneciente a la clase SU que inhiben la ALS o la acetohidroxiácido sintetasa (AHAS), lo que altera la biosíntesis de los aminoácidos de cadena ramificada, valina, leucina e isoleucina (Devine et al., 1993). Es  selectivo al cultivo de arroz y es usado en pre o postemergencia  para el control de hojas anchas anuales y ciperáceas anuales o perennes (Vencill, 2002).

Aún no se ha reportado resistencia de C. odoratus a herbicidas en el mundo (Heap, 2014); sin embargo, los productores han señalado fallas de control en campos de arroz en el estado Portuguesa, Venezuela, por lo que esta investigación tuvo como objetivo evaluar la resistencia de C. odoratus a pirazosulfuron-etilo y su control con otros herbicidas.

MATERIALES Y MÉTODOS

En el 2011 se recolectaron aproximadamente 300 g de núculas a partir de un centenar de plantas de cada una de tres accesiones de C. odoratus=Cyperus ferax. Dos accesiones,  CO285P y CO286P, provinieron de dos fincas del estado Portuguesa, Venezuela, con coordenadas 09º08’ N y 69º23’ W para la primera accesión y 09º11’ N y 69º21’ W para la segunda. La tercera accesión, CO338A, se recolectó en la Facultad de Agronomía de la Universidad Central de Venezuela, lugar donde nunca se han aplicado herbicidas (10º16’ N y 67º37’ W). Las núculas se almacenaron a 4 ºC y 65 % de humedad relativa para preservar su viabilidad (Harrington, 1972). En el año 2013 se realizaron dos tipos de experimentos en plantas completas: uno de respuesta a dosis para confirmar y cuantificar la resistencia de C. odoratus al pirazosulfurón-etilo y un segundo sobre control químico de las accesiones CO285P, CO286P y CO338A de C. odoratus. El prefijo CO significa C. odoratus y los sufijos P (Portuguesa) y A (Aragua).

Experimento respuesta a dosis. Para esta evaluación se seleccionaron dos accesiones de C. odoratus: CO285P, conocida como resistente (R) y CO338A que fue definida como susceptible (S) en evaluaciones previas (datos no publicados). El objeto fue comparar las respuestas de ambas accesiones a dosis crecientes de pirazosulfurón y así poder estimar la dosis de efecto medio (ED₅₀, dosis para la cual se reduce el crecimiento de plantas tratadas a un 50% de plantas no tratadas) para cada accesión y calcular el índice de resistencia (ED₅₀R/ED₅₀S).

Al inicio del estudio se colocaron a germinar núculas de las dos accesiones seleccionadas en materos de 10 x 30 x 10 cm de ancho, largo y profundidad, llenos con suelo  húmedo. Cuando las plántulas se encontraban en el estadio fisiológico de 2 a 3 hojas se trasplantaron cuatro de ellas en potes de 10 cm de diámetro con altura de 10 cm en los cuales se agregaron  aproximadamente 500 g de suelo (serie Maracay de textura franca y pH = 6,54). Los potes se ubicaron en un estanque con lámina de agua constante cercana a 10 cm de altura la cual no sobrepasaba el borde del pote y mantuvo al suelo prácticamente saturado. Se utilizó un diseño experimental completamente aleatorizado usando un  pote  como  unidad  experimental  y  cinco repeticiones.

Cuando las plántulas tuvieron de cuatro a cinco hojas se les aplicó el herbicida pirazosulfuron-etilo en dosis crecientes 0; 3,13; 6,25; 12,5; 25; 50; 100 y 200  g·ha^-1  i.a. para la accesión R y 0; 0,39; 0,78; 1,56; 3,13; 6,25; 12,5 y 25 g·ha^-1 i.a. para la S. Las aplicaciones se efectuaron sobre plantas al estado de cinco hojas y aproximadamente 2 a 3 cm de altura. El herbicida se aplicó utilizando una aspersora de cámara con una descarga de  180 L ha^-1 a 250 kPa y una boquilla de abanico plano 8002E. A la solución con herbicida se le añadió un surfactante no iónico, siliconado, con regulador de pH llamado Agrotin a razón de 2500 μL·L^-1.

Tres días después de la aplicación del herbicida se aplicó el fertilizante Energy (180-100-40 de N-P-K, más microelementos). La dosis utilizada fue de 50 mL en 10 L de agua.

A los 21 días después de la aplicación (DDA) se cosechó la parte aérea de las plantas en cada pote y se midió el peso fresco inmediatamente después de cortar. Los datos de peso fresco se expresaron como porcentaje de crecimiento (peso fresco del tratamiento con herbicida expresado como porcentaje del promedio del tratamiento control sin herbicida).

Experimento sobre control químico de accesiones de C. odoratus. Este experimento se realizó con las tres accesiones mencionadas de C. odoratus. Se trataron plántulas de estas accesiones con los siguientes herbicidas en sus dosis comerciales (en g·ha^-1 i.a.): pirazosulfurón-etilo (25), imazapir + imazetapir (38,5 + 115,5),  carfentrazona-etilo (40) y  2,4 D-Amina (540), aplicados sobre plantas al estado de cinco hojas (2 a 3 cm de altura). Las características de los herbicidas usados se muestran en el Cuadro 1. Se usaron los surfactantes Agrotin (2500 µL·L^-1) y el no iónico Surfax (800 µL·L^-1) para los herbicidas pirazosulfurón-etilo e imazapir + imazetapir, respectivamente. Se utilizó un tratamiento testigo sin herbicida. Los tratamientos (combinación de accesión x dosis de herbicida) se ubicaron bajo un diseño completamente aleatorizado repetidos cinco veces. Tanto la aplicación del herbicida, las condiciones de crecimiento y la cosecha se realizaron como en el experimento anterior. Los datos de peso fresco se expresaron como porcentaje de control respecto al promedio del testigo sin herbicida.

Cuadro 1. Características de los herbicidas aplicados para el control de C. odoratus en el presente estudio

Los datos de respuesta a dosis provenientes de experimentos repetidos se juntaron para su análisis al no detectarse interacción (P>0,05) entre experimentos y tratamientos, y se sometieron al análisis de regresión ajustando modelos que describieron adecuadamente las tendencias y minimizaban el cuadrado medio del error.

Las accesiones CO285P (R) y CO338A (S) se ajustaron a un modelo de regresión no lineal log-logístico a la respuesta de plantas enteras a dosis de herbicida (Streibig et al., 1993; Seefeldt et al., 1995; Ortiz et al., 2014):

Y= c+(d-c)/[1 + (x/ED₅₀)^b

donde Y es el porcentaje de crecimiento, c es la respuesta media a la dosis de herbicida más alta, d es la respuesta media cuando la dosis de herbicida tiende a cero, b es la pendiente de la curva, ED₅₀ es la dosis de herbicida en el punto de inflexión a mitad de camino entre c y d, y x es la dosis de herbicida. El índice de resistencia (IR) fue determinado dividiendo el ED₅₀ del CO285P (R)  entre el de CO338A (S). Si el IR es mayor o igual a dos se considera que la accesión evaluada es resistente al herbicida (Valverde et al., 2000).  El análisis de regresión se realizó mediante el programa Sigma Plot v. 12.5 (2014).

Los resultados del control químico se sometieron  al  análisis  de  varianza  y  las  medias se compararon mediante la prueba de Tukey  utilizando  el  programa   Stastitix  8.0.  La distribución normal de los datos se verificó con la prueba  de Shapiro-Wilk y la homogeneidad  de la varianza con la prueba de Bartlett.

Al completar los ensayos, tanto el experimento de respuesta a dosis como el de control químico, fueron repetidos para su validación. 

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

La dosis de herbicida requerida para inhibir el 50 % del crecimiento (ED₅₀) de C. odoratus en el experimento de respuesta a dosis y los parámetros de las ecuaciones usados para estimarla se presentan en el Cuadro 2. Se comprobó así que la accesión CO285P es resistente a pirazosulfurón-etilo dado que el índice de resistencia es de 50 (Cuadro 2). Por otra parte, con la aplicación de tan sólo 0,78 g·ha^-1 i.a., se suprimió completamente el crecimiento de plantas de la accesión S CO338A (Figura 1); la dosis de campo recomendada es de 25 g·ha^-1 i.a, esto significa que la accesión susceptible se controla con una dosis 32 veces menor, por lo que el índice de resistencia origina valores altos (Cuadro 2). 

Cuadro 2. Parámetros de la ecuación de regresión [Y= c+(d-c)/[1 + (x/ED₅₀)^b ] utilizada para estimar la dosis de pirazosulfurón-etilo requerida para reducir al 50 % (ED₅₀) la biomasa de plantas de C. odoratus susceptibles (S) y resistentes (R) a este herbicida

Pirazosulfurón-etilo (SU) no controló a las accesiones CO285P y CO286P pero sí lo hizo con la accesión CO338A (Cuadro 3). Por otra parte, si hubo un eficaz control de las accesiones R y S al emplear imazapir+imazetapir,  carfentrazona-etilo o 2,4 D-Amina (Cuadro 3). Los dos últimos podrían utilizarse en rotación en los programas de mitigación de la resistencia. No obstante, la mezcla de herbicidas imazapir+imazetapir no sería recomendable  aplicarla  con  este  fin  porque posee el mismo mecanismo de acción del pirazosulfuron-etilo y podría ejercer presión de selección para aumentar la frecuencia génica de biotipos de malezas con resistencia cruzada, disminuyendo su control; además, el cultivo de arroz no es selectivo a estos herbicidas (Delouche et al., 2007).

Cuadro 3. Porcentaje de control sobre el testigo sin tratar y clasificación (resistente o susceptible) de tres accesiones de C. odoratus en respuesta a diferentes herbicidas

CV: coeficiente de variación. La letra mayúscula indica la condición de la accesión ante cada herbicida (R: resistente; S: Susceptible). Valores en columnas con letras iguales no difieren estadísticamente según la prueba de Tukey (P≤0,05)

Según el registro de Heap (2014), esta es la primera vez que se menciona a C. odoratus con resistencia a herbicidas en el mundo y la segunda especie  que  muestra  resistencia  a  este  herbicida en el país, ya que previamente se reportó que Fimbristylis miliacea también había evolucionado resistencia a pirazosulfuron-etilo (Ortiz et al., 2012). En la implementación de un programa de mitigación de la resistencia de CO258P a pirazosulfurón-etilo en el cultivo del arroz, se podrían incluir los herbicidas  carfentrazona-etilo y  2,4 D-Amina, ya que mostraron un eficaz control  del  biotipo  R  (Cuadro 3).  Sin  embargo, no  se  recomienda  aplicar  herbicidas  inhibidores de  ALS  para  el  control  de  estas  accesiones  R de C. odoratus porque podrían favorecer una resistencia cruzada que pudiera resultar en fallas de dicho programa. La mitigación también puede integrar otras  prácticas culturales como la falsa siembra que consiste en humedecer el suelo previo a la siembra del cultivo y luego, cuando emerjan las malezas, aplicar un herbicida no selectivo o eliminarlas mecánicamente con rastra o manualmente. Esto tiene la finalidad de eliminar las plantas de maleza resistentes antes de que éstas puedan competir con el cultivo así como evitar que incorporen sus semillas al banco de malezas del suelo (Scarabel et al., 2012).

CONCLUSIONES

La accesión de C. odoratus procedente de Portuguesa (CO285P) ha evolucionado resistencia a pirazosulfurón-etilo (SU) y, según el registro de Heap (2014), sería el  primer reporte de resistencia de esta especie en el mundo.

Ambas accesiones R y S de C. odoratus fueron controladas eficazmente con los herbicidas imazapir+imazetapir, carfentrazona-etilo y  2,4 D-Amina. De ellos, sólo el imazapir+imazetapir no sería recomendable aplicarlo en la mitigación de la resistencia.

AGRADECIMIENTO

Al Consejo de Desarrollo Científico y Humanístico de la Universidad Central de Venezuela por el aporte al proyecto UCV-Sociedad: Manejo integrado de malezas en arroz (MIMA).

LITERATURA CITADA

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