Status and development of ACCase and ALS inhibitor resistant black-grass (<em>Alopecurus myosuroides</em> Huds.) in neighboring fields in Germany

Abstract

Neighboring fields in three local areas of southern Germany have been investigated for the infestation level and herbicide resistance structure of black-grass (Alopecurus myosuroides Huds.). One field within a local area, each with confirmed resistance, served as starting point to survey the surrounding fields. Eighty percent of the fields had very few black-grass ears prior to harvest, with mainly ears from single plants spread over the field. Infestation in the other fields was in large patches or widespread, yet in most situations it did not significantly impact on yield level. Resistance to ACCase-inhibiting herbicides was found on all tested fields in each region. Plants with a target-site mutation to ACCase inhibitors were found in all samples; in addition, most plants also exhibited non-target-site resistance. All five mutations conferring ACCase resistance were found. The diversity of the mutations between areas suggests that resistance evolved independently in most fields. At two locations, each one with confirmed ALS resistance, additional fields with reduced ALS efficacy were detected. At one location only the mutation P197T was found, at the second the W574L mutation was also found. Target-site resistance appears to be the major mechanism for these early cases of ALS inhibitor resistance. Understanding the resistance development in individual fields and the spatial dynamics requires investigation over several years. The example of ACCase resistance to black-grass demonstrates how a specific mode of action can be rendered ineffective over a whole region. It provides a possible model for ALS-inhibiting herbicides. In the current situation, farmers are able to manage the black-grass infestation quite well. Resistance in a field seems to develop first in patches with high population densities. Resistance management should therefore focus on the management of the seed bank of each field, using all measures to keep the population pressure low.

Keywords: ACCase inhibitors, ALS inhibitors, blackgrass, Germany, non-target-site resistance, target-site resistance

Status und Entwicklung von ACCase- und ALS-Inhibitor resistenten Ackerfuchsschwanz (Alopecurus myosuroides Huds.) in benachbarten Feldern in Deutschland

Benachbarte Felder aus drei Gebieten in Süddeutschland wurden auf Befall und Struktur von Herbizidresistenzen bei Ackerfuchsschwanz (Alopecurus myosuroides Huds.) untersucht. Jeweils ein Feld mit bestätigter Resistenz diente als Ausgangspunkt für die Untersuchung der umliegenden Felder. Auf 80 Prozent der Felder fanden sich nur sehr wenige Ähren von über das Feld verstreuten Einzelpflanzen. Der Befall auf den anderen Feldern war in größeren Flecken oder über das ganze Feld verteilt, meist ohne geschätzten Einfluss auf den Ertrag. Resistenz zu ACCase-Inhibitoren wurde auf jedem der Felder in jeder Region gefunden. In allen Proben wurden Pflanzen mit Target-Site Mutationen und solche mit Nicht-Target-Site Resistenzen gefunden. Alle fünf bekannten ACCase-Mutationen wurden gefunden. Die große Diversität der Mutationen lässt vermuten, dass sich die Resistenz unabhängig auf den einzelnen Feldern entwickelt hat. In zwei Gebieten gab es von Anfang an jeweils ein Feld mit bestätigter Resistenz gegen ALS-Inhibitoren. Hier wurde auf weiteren Feldern eine reduzierte Herbizidwirkung nachgewiesen. In einer Region wurde die Mutation P197T gefunden, zusätzlich die Mutation W574L auf den Feldern des zweiten Gebiets. Target-site Resistenz scheint die Hauptursache für diese frühe Phase der ALS-Resistenzentwicklung zu sein. Um die Resistenzentwicklung auf einzelnen Feldern und die Ausbreitung über ein ganzes Gebiet zu verstehen, bedarf es Daten mehrerer Jahre. Das Beispiel der Resistenz gegen ACCase Inhibitoren von Ackerfuchsschwanz demonstriert wie ein bestimmter Wirkmechanismus über ein weites Gebiet wirkungslos werden kann. Es ist ein mögliches Model für ALSinhibierende Herbizide. Gegenwärtig wird der Ackerfuchsschwanz in den untersuchten Gebieten von den Landwirten sehr gut bekämpft. Die Resistenzen scheinen sich zuerst auf Feldstellen mit hohen Populationsdichten zu entwickeln. Resistenzmanagement sollte daher an erster Stelle alle möglichen Maßnahmen umfassen, die den Samenvorrat im Boden niedrig halten.

Stichwörter: ACCase-Inhibitoren, Ackerfuchsschwanz, ALS-Inhibitoren, Deutschland, Non-Target-Site Resistenz, Target-Site Resistenz