Herbicide hormesis to segregate a weed population? – A case study with <i>Tripleurospermum perforatum</i> (Mérat) Lainz

Abstract

Weed populations feature within-population genetic differences. Thus, evaluating mean responses in herbicide treated populations may miss ecologically significant individual responses. Since hormesis can likewise vary between individuals, this study investigated the hypothesis that herbicide hormesis within a high-density weed population is different among slowly-growing individuals, as compared to fast-growing individuals. In a dose-response experiment, Tripleurospermum perforatum (Mérat) Lainz was exposed to 12 doses of Atlantis WG (mesosulfuron + iodosulfuron) in 24 replicates (50 plants/replicate). Root/shoot growth responses were evaluated as dose-response relationships for the population mean, the 90-97th percentile of the population (fast-growing individuals), and the 5-10th percentile (slow-growing individuals). Growth responses were generally biphasic. Slow-growing individuals had more pronounced hormesis that occurred partially at lower doses as compared to the population mean. With fast-growing individuals, hormesis was instead less pronounced and partially shifted to higher doses. Hence, hormesis was primarily associated with a stimulation of slow-growing individuals, while fast-growing individuals contributed to a lesser extent to the hormetic population response in a dense stand in vitro. This discrepancy may have the potential to segregate an herbicide exposed population and alter its sensitivity in the long-run.

Kann Herbizid-Hormesis eine Unkrautpopulation spalten? – Eine Fallstudie mit Tripleurospermum perforatum (Mérat) Lainz

Unkrautpopulationen sind durch genetische Unterschiede zwischen Einzelpflanzen charakterisiert, weshalb bei einer üblichen Betrachtung der Gesamtreaktion der Population auf eine Herbizidbehandlung, ökologisch bedeutsame Reaktionen von Individuen nicht in Betracht gezogen werden. Da Hormesis ebenfalls zwischen Individuen variiert, untersuchte diese Studie, ob sich Herbizid-Hormesis innerhalb einer Unkrautpopulation bei hoher Dichte zwischen langsam und schnell wachsenden Individuen unterscheidet. In einem Dosis-Wirkungsexperiment wurde Tripleurospermum perforatum (Mérat) Lainz mit 12 Dosierungen von Atlantis WG (Mesosulfuron + Iodosulfuron) in 24 Wiederholungen (50 Pfl./Wiederholung) behandelt. Wachstumseffekte (Wurzel/Spross) wurden in Dosis-Wirkungsbeziehungen für den Mittelwert der Population, das 90-97 % Perzentil (schnell wachsende Individuen) und das 5-10 % Perzentil (langsam wachsende Individuen) modelliert. Die Herbizidwirkung war generell hormetisch, wobei langsam wachsende Individuen am stärksten reagierten im Sinne einer ausgeprägteren Hormesis und einer teilweise nach links verschobenen Dosis-Wirkungsbeziehung im Vergleich zum Populationsmittel. Bei schnell wachsenden Individuen war die Stimulierung weniger ausgeprägt und trat teilweise erst bei höheren Dosierungen auf. Dies deutet darauf hin, dass bei hoher Dichte in vitro der Hormesiseffekt primär durch eine Stimulation der langsam wachsenden Individuen zustande kam, während schnell wachsende Individuen in geringerem Maße zur hormetischen Gesamtreaktion der Population beitrugen. Diese Diskrepanz könnte langfristig die Zusammensetzung einer Population und damit auch ihre Herbizidempfindlichkeit verändern.