Analysis of tolerance to the herbicide iodosulfuronmethyl and its mechanisms in oat genotypes influenced by environmental factors

A Avena sativa L. (aveia branca) é um dos cereais de inverno produzidos no Rio Grande do Sul com maior variabilidade de usos na agricultura. As plantas daninhas destacam-se como um dos principais limitantes aos elevados rendimento de grãos na cultura da aveia. No mundo existem poucos herbicidas registrados para o controle de daninhas nessa cultura. Os objetivos deste trabalho foram: caracterizar a tolerância ao herbicida iodosulfuron-methyl em genótipos de aveia utilizados no Programa de Melhoramento Genético de Aveia da UFRGS; avaliar a tolerância de plantas de aveia aos diferentes grupos químicos dos herbicidas inibidores da enzima acetolactato sintase (ALS); identificar condições ambientais que favorecem a seletividade do herbicida à cultura e elucidar o mecanismo de tolerância de aveia ao produto. A caracterização da tolerância ao iodosulfuron-methyl em 20 genótipos de aveia, sob condições de casa de vegetação, indicou reduzida sensibilidade ao herbicida nos genótipos UFRGS 14, URS Guará, URS Guapa e UFRGS 017004-2, até a dose de 10 g ha-1 . Experimento em campo conduzido em 2013 demonstrou que iodosulfuron-methyl na dose de 5 g ha-1 afetou o rendimento de grãos dos genótipos URS Guará e URS Guria, mas não afetou o rendimento de grãos do genótipo UFRGS 14. Em contraste, no experimento de 2014, o rendimento de grãos de cinco genótipos de aveia, incluindo URS Guará, URS Guria e UFRGS 14, foi prejudicado pelo iodosulfuron-methyl, mesmo na dose de apenas 2,5 g ha-1 . O impacto das condições ambientais na seletividade de iodosulfuron-methyl foi independente do horário de aspersão (10:00, 13:00 e 16:00 horas) ou do genótipo (URS Guará e URS Guria). Em experimento de casa de vegetação, a dose de iodosulfuron-methyl necessária para promover 50% de injúria nas plantas de aveia incrementou-se proporcionalmente à temperatura do ar (entre 10 e 32 °C) na semana posterior à aplicação. Experimentos conduzidos em casa de vegetação não indicaram tolerância cruzada aos herbicidas imazethapyr, nicosulfuron e bispyribac-sodium nos genótipos UFRGS 14, URS Guará, URS Guria e UFRGS 18, mas eles foram menos sensíveis ao penoxsulam. A atividade da enzima ALS, extraída de plantas de aveia, foi sensível ao iodosulfuron-methyl. O incremento do efeito do herbicida em plantas de aveia tratadas com inibidores de enzimas de detoxificação (malathion+chlorpyrifos) do iodosulfuron-methyl, ou a redução da eficácia do mesmo em plantas aspergidas com estimulador de detoxificação (mefenpyr-diethyl), sugerem que a degradação do herbicida é o mecanismo envolvido na sua seletividade em plantas de aveia.Avena sativa L. (white oat) is one of the small grain cereals produced in the Rio Grande do Sul state with the greatest range of uses in agriculture. Weeds are among the main constraints to high grain yield on the oat crop. In the world there are few herbicides registered for weed control in this crop. The objectives of this study were: to characterize the tolerance to iodosulfuron-methyl herbicide in oat genotypes used in the Oats Breeding Program from UFRGS; to evaluate the tolerance of oat plants to different chemical groups of enzyme acetolactate synthase (ALS)-inhibiting herbicides; to identify the environmental conditions that promote the selectivity of the herbicide to the crop; and to elucidate the mechanism of tolerance to the product on oat plants. The characterization of iodosulfuronmethyl tolerance in 20 oat genotypes, under greenhouse conditions, have indicated reduced sensitivity to the herbicide in the genotypes UFRGS 14, URS Guará, URS Guapa and UFRGS 017004-2, up to 10 g ha-1 of iodosulfuron-methyl. Field experiment conducted in 2013 have demonstrated that iodosulfuron-methyl, at 5 g ha-1 , affected the oat grain yield on the genotypes URS Guará and URS Guria, but did not affect it on the genotype UFRGS 14. In contrast, in 2014, the oat grain yield of five genotypes, including URS Guará, URS Guria and UFRGS 14, have been reduced by iodosulfuron-methyl even at only 2.5 g ha-1 . The impact of the environmental conditions on iodosulfuron-methyl selectivity to the oat crop was independent on the herbicide spray time (10:00, 13:00 and 16:00h) or of genotypes (URS Guara and URS Guria). In a greenhouse experiment, the iodosulfuronmethyl rate to promote 50% of injury to oat plants increased proportionally to the air temperature (between 10 and 32 ° C) during the week after application. Experiments conducted in the greenhouse indicated no cross-tolerance to imazethapyr, nicosulfuron e bispyribac-sodium on plants of the genotype UFRGS 14, URS Guará, URS Guria and UFRGS 18, but they were less sensitive to penoxsulam. The activity of the ALS enzyme, extracted from oat plants, was sensitive to iodosulfuron-methyl. The increment of the herbicide effect on oat plants treated with inhibitors of the detoxification enzymes (malathion + chlorpyrifos), or the increment of the herbicide efficacy in plants sprayed with the stimulator of detoxification (mefenpyr-diethyl), suggest that iodosulfuron-methyl degradation is the mechanism involved on its selectivity on oat plants