Resistance mechanism to herbicides, biology and chamical control of various corn poppy populations

Fifty corn poppy (Papaver rhoeas L.) populations from winter wheat fields of northern Greece (Districts of Thessaloniki, Kilkis and Serres) were evaluated in pot experiments for possible development of resistance to tribenuron and multiple resistance to the herbicides 2,4-D and bromoxynil. In addition, pot rate response experiments were also conducted to study the resistance ratio of corn poppy populations to tribenuron and their possible cross-resistance ratio to the ALS-inhibiting herbicides pyrithiobac, imazamox, and florasulam. The results of the tribenuron resistance experiments indicated that the application of this herbicide at four times higher than the recommended rate reduced growth of 28 out of 50 populations by 0-28% (were characterised as resistant populations, R), while the application of the recommended rate of the same herbicide (tribenuron) reduced the growth of the rest of the populations (22) by 76-100% (were characterised as susceptible populations, S). All populations were controlled by the recommended rate of the herbicides 2,4- D and bromoxynil, suggesting lack of multiple resistance. The results of the rate response experiments indicated that the resistance level varied among the 28 R populations. More specifically, the tribenuron rate needed for 50% reduction of the R plant’s fresh weight (GR50) ranged from 41 to >720 g ha-1, while the respective rate for the S populations ranged from 0.3 to 0.8 g ha-1. The pyrithiobac, imazamox and florasulam GR50 values for the susceptible population were 0.9, 1.4 and 1 g ha-1 respectively, while their respective range of GR50 for the seven resistant populations was 20 to >960, 53 to 427, and 46 to 139 g ha-1. The resistance level of the tested corn poppy populations, calculated as the ratio (R/S) of the estimated GR50 value of each herbicide for each R population divided by the respective GR50 value of the susceptible population ‘Th-01F’ originating from the University farm, ranged for tribenuron form 137 to >2400, while the respective range of R/S values for pyrithiobac, imazamox and florasulam were 13 - >107, 3,8 - >30,5 and 4,6 - >13,9. Two similar field experiments were also conducted to study the effect of the resistance trait and the geographical origin on the growth rate of eight R and eight S corn poppy populations (collected from field margins, non cultivated areas or road borders adjacent to the fields of the R populations) originating from wheat cultivating areas of the districts of Thessaloniki, Kilkis, and Serres. The plants of each population were planted in equally spacing hills (honeycomb design) and in distance that allowed the plant growth without competition. Growth rate was evaluated by recording the fresh weight of each population at 81, 89, 99, 114 and 128 days after planting. Furthermore, at the end of the cultivating season the number of capsules and the seed produced were also recorded. The obtained data revealed that the resistance trait had no significant effect on the fresh weight accumulation, seed production and capsule number. Additionally, the calculated asymptotic maximum fresh weight (AFWmax) from the regression equations indicated similar values for both S and R populations. On the contrary, the calculated mean growth rate (MGR) and the absolute growth rate (AGRmax) were affected by the resistance trait (differences between R and S populations) and by the population origin. More specifically, the R populations originating from the districts of Thessaloniki and Serres had MGR 1.3 to 4.3 and AGRmax 1.5 to 7.2 times lower than the respective S populations. The R populations from the district of Kilkis had slightly lower, equal, or higher MGR values and equal or higher AGRmax values than the respective S populations. A scatter plot graph with the MGR or the AGRmax on the vertical axis and the resistance ratio (R/S) on the horizontal axis revealed that R populations with high tribenuron resistance ratio values (R/S > 2400) had low MGR and AFWmax values. The R populations with tribenuron resistance ratio (R/S) ranging from 1437 to 2227 had high MGR and AFWmax values.Σε πειράματα φυτοδοχείων αξιολογήθηκαν αρχικώς 50 πληθυσμοί παπαρούνας (Papaver rhoeas L.) από καλλιέργειες χειμερινών σιτηρών της Βορείου Ελλάδος (Σέρρες, Κιλκίς, Θεσσαλονίκη) για την πιθανότητα ανάπτυξης ανθεκτικότητας στο ζιζανιοκτόνο tribenuron. Ακολούθως, προσδιορίστηκε η ένταση της ανθεκτικότητας των πληθυσμών στο tribenuron και η πιθανότητα ανάπτυξης σταυρανθεκτικότητας επτά ανθεκτικών (στο tribenuron) πληθυσμών παπαρούνας στα ζιζανιοκτόνα pyrithiobac, imazamox και florasulam. Επίσης, αξιολογήθηκε η αποτελεσματικότητα της συνιστώμενης δόσης των ζιζανιο- κτόνων 2,4-D και bromoxynil για την πιθανότητα ανάπτυξης πολλαπλής ανθεκτικότητας. Τα πρώτα πειράματα έδειξαν ότι η επέμβαση με την τετραπλάσια δόση του tribenuron μείωσε την ανάπτυξη των 28 εκ των 50 πληθυσμών κατά 0-28% (χαρακτηρίστηκαν ως ανθεκτικοί πληθυσμοί, R), ενώ η επέμβαση με την συνιστώμενη δόση του ζιζανιοκτό- νου προκάλεσε μείωση στην ανάπτυξη των υπολοίπων πληθυσμών κατά 76-100% (χαρα- κτηρίστηκαν ευαίσθητοι πληθυσμοί, S). Όλοι οι πληθυσμοί του ζιζανίου αντιμετωπίστη- καν άριστα (πλήρη θανάτωση των φυτών) από τη συνιστώμενη δόση των ζιζανιοκτόνων 2,4-D και bromoxynil. Από τα πειράματα αξιολόγησης της έντασης ανθεκτικότητας των πληθυσμών στα ζι- ζανιοκτόνα διαπιστώθηκε ότι οι 28 ανθεκτικοί πληθυσμοί (R) διέφεραν σημαντικά ως προς το χαρακτηριστικό αυτό. Ειδικότερα, η δόση του ζιζανιοκτόνου tribenuron που α- παιτείται για μείωση του χλωρού βάρους των ανθεκτικών φυτών κατά 50% (GR50) κυ- μάνθηκε από 4,1 μέχρι >72 g στρ-1, ενώ η αντίστοιχη για τους ευαίσθητους πληθυσμούς (S) κυμάνθηκε από 0,03 μέχρι 0,08 g στρ-1. Οι αντίστοιχες GR50 τιμές για τον ευαίσθητο πληθυσμό στα ζιζανιοκτόνα pyrithiobac, imazamox και florasulam ήταν 0,09, 0,14 και 0,1 g στρ-1, ενώ για τους επτά ανθεκτικούς πληθυσμούς οι GR50 τιμές στα ζιζανιοκτόνα pyrithiobac, imazamox και florasulam κυμανθηκαν αντίστοιχα από 12 μέχρι >96, 5,3 μέ- χρι 42,7 και 4,6 μέχρι 13,9 g στρ-1. Η ένταση ανθεκτικότητας των ανθεκτικών πληθυσμών στα ζιζανιοκτόνα υπολογίστηκε ως λόγος (R/S) των GR50 τιμών, όπου αριθμητής είναι η GR50 τιμή ενός ζιζανιοκτόνου για κάποιο ανθεκτικό πληθυσμό και παρονομαστής η GR50 του ίδιου ζιζανιοκτόνου για τον ευαίσθητο πληθυσμό του αγροκτήματος Α.Π.Θ. ‘Th- 01F’. Η ένταση ανθεκτικότητας (R/S) για το tribenuron κυμάνθηκε από 137 μέχρι >2400, ενώ η ένταση σταυρανθεκτικότητας για το pyrithiobac ήταν μεγαλύτερη (R/S=13 - >107) από ό,τι για τα ζιζανιοκτόνα imazamox (R/S=3,8 - >30,5) και florasulam (R/S=4,6 - >13,9)