Degradation and metabolism of fenoxaprop-P-ethyl in sensitive and resistant populations of <em>Alopecurus myosuroides</em>

Abstract

Blackgrass (Alopecurus myosuroides) is one of the most economically important weeds in Europe. Because of the development and distribution of herbicide resistant populations the control of this weed has become a serious challenge in agriculture. In recent years a reduced efficacy of fenoxaprop-P-ethyl towards

A. myosuroides has been observed. To investigate the degradation of the active substance fenoxaprop-P-ethyl in A. myosuroides, four populations were grown in the greenhouse: One herbicide sensitive population, two populations with a non-target-site resistance (NTSR) and one population with a target-site resistance (TSR). For dose response studies the plants were treated with different dosages of fenoxaprop-P-ethyl and dry weight was determined after three weeks. For the NTSR populations resistance factors of 76 and 2 could be calculated based on ED50 values. The development of the TSR plants was not restricted by the herbicide treatment, not even with the highest dosage.

For the degradation and metabolism studies plants were treated with fenoxaprop-P-ethyl and harvested for laboratory analysis 2, 8, 24, 48 and 96 hours after treatment. The active substance degraded within 96 hours without any significant differences between the populations. Two hours after herbicide treatment a metabolite could be identified and quantified in all populations. The mean contents at eight and 24 hours after treatment differed significantly between the populations. Results have shown that the metabolism of fenoxaprop-P-ethyl to fenoxaprop-P is very similar in the tested populations although they have different resistance mechanisms. 

Further studies are intended to show if the populations differ in the formation of other unknown metabolites. 

Keywords: ACCase resistance, aryloxyphenoxypropionates (AOPPs), herbicide metabolism, non-target-site resistance (NTSR)

Abbau und Metabolismus von Fenoxaprop-P-ethyl in sensitiven und resistenten Populationen von Alopecurus myosuroides

Zusammenfassung 

Ackerfuchsschwanz (Alopecurus myosuroides) ist in Europa eines der Ungräser mit der größten wirtschaftlichen Bedeutung. Durch die Entwicklung und Ausbreitung resistenter Populationen wurde die Bekämpfung zu einer ernstzunehmenden Herausforderung in der Landwirtschaft.

Seit einigen Jahren wird eine zunehmende Wirkungsschwäche von Fenoxaprop-P-ethyl gegenüber

A. myosuroides beobachtet. Um das Abbauverhalten des Wirkstoffes in A. myosuroides zu untersuchen, wurden vier Populationen im Gewächshaus angezogen. Neben einem sensitiven Standard wurden für diese Untersuchung zwei Populationen mit einer nicht-wirkortspezifischen Resistenz (NTSR), sowie eine Population mit einer wirkortspezifischen Resistenz (TSR) verwendet. Für Dosis-Wirkungsversuche wurden die Pflanzen mit unterschiedlichen Konzentrationen des Wirkstoffs Fenoxaprop-P-ethyl behandelt und das Trockengewicht nach drei Wochen ermittelt. Basierend auf ED50-Werten konnten Resistenzfaktoren von 76 und 2 für die NTSR

Populationen berechnet werden. Die Entwicklung der TSR Pflanzen wurde durch die Herbizid Behandlung nicht nachweisbar beeinflusst. Für die Abbau- und Metabolismusstudien wurden die Pflanzen mit Fenoxaprop-P-ethyl behandelt und

anschließend nach 2, 8, 24, 48 und 96 Stunden geerntet und im Labor aufgearbeitet. Der Wirkstoff wurde nach 96 Stunden fast vollständig abgebaut ohne signifikante Unterschiede zwischen den Populationen. Zwei Stunden nach Herbizid Applikation konnte ein Metabolit des Wirkstoffes in allen Populationen identifiziert und quantifiziert werden. Die Gehalte des Metaboliten in den Populationen unterscheiden sich nach 8 und nach 24 Stunden signifikant voneinander. Die Ergebnisse zeigen, dass der Metabolismus von Fenoxaprop-P-ethyl zu Fenoxaprop-P, unabhängig vom Resistenzmechanismus sehr ähnlich ist.

Weitere Studien sollen zeigen, ob sich die Populationen durch die Bildung von anderen, unbekannten Metaboliten unterscheiden.

Stichwörter: ACCase-Resistenz, Aryloxyphenoxypropionate (AOPPs), Metabolismus, nicht-wirkortspezifischen Resistenz (NTSR)