Résistance aux inhibiteurs de l'ALS: gare aux dicots ! Après le coquelicot et les matricaires, la stellaire fait de la résistance

SPE GEAPSI

Christophe Délye explore la résistance aux herbicides

SPE GEAPSI; Chargé de recherches à l’Inra de Dijon, Christophe Délye traque les adventices résistantes aux herbicides pour comprendre les mécanismes génétiques responsables. Des travaux qui l’amènent du champ au labo et du labo au champ, mais également à communiquer dans la presse ou lors de colloques. Objectif : apporter des solutions aux distributeurs et agriculteurs confrontés à cette problématique grandissante.

Résistance du vulpin aux herbicides. Son importance et sa répartition en Côte d'Or

BlACKGRASS lN WHEAT: A MAP OF HERBICIDE RESISTANCE Since the years 1990, the spread of herbicide resistance in wheatis more and more important within weed species as blackgrass (Alopecurus myosuroidesHuds,). Resistanceto the fenoxaprop-P-ethyl within blackgrass population wasfirst was detected in the Côte d'Or departement. ln this context, a map of the herbicide resistance of blackgrass was undertaken at the scale of this departement. 149 fields were used for this study with for each an agronomic investigation and harvests of blackgrass seeds. Almost the whole of the populations of blackgrass tested present at least 50% of plants resistant to fenoxaprop-P-ethyl, and 53% and 9% of these popu…

New polymorphic markers for genetic diversity studies in an invasive plant: the common ragweed (Ambrosia artemisiifolia L.)

Common ragweed is an annual herb that belongs to the Asteraceae family. It is known as an invasive plant originating from the USA. In France the common ragweed is especially abundant in the Rhône-Alpes basin and currently spreads northwards in Burgundy. Ragweed colonizes different types of environments, such as railways, river sides, wastelands, farmlands and cultivated crops (especially sunflowers crops). Herbicide resistance to linuron, glyphosate and/or acetolactate synthase inhibitors has been reported in the USA, which complicates the chemical control of ragweed. In addition, the highly allergenic pollen of ragweed causes severe allergies. These elements make this plant a major threat …

État des lieux des résistances aux herbicides en France : grandes cultures

En grandes cultures, la résistance aux herbicides a d’abord concerné des inhibiteurs du photosystème 2 (triazines, groupe C), désormais interdites, ce qui a résolu le problème, puis les inhibiteurs de l’ACCase (anti-graminées : « dimes », « fops », « den ») dans les années 1990-2000. Depuis le milieu des années 2000, la résistance touche aussi les « sulfos », un terme trop restrictif qui désigne en fait les 4 familles chimiques d’inhibiteurs de l’ALS (groupe B). Cet exposé commencera par un rappel sur la classification des herbicides en fonction de leur mode d’action (groupes HRAC). Les cas publiés de résistance en France seront décrits : Ø Résistances installées : Groupes A et/ou B : Vulpi…

Non-target-site-based resistance to herbicides: what do we know, and how can we know more?

Non-target-site-based resistance (NTSR) includes all types of mechanisms conferring resistance to herbicides that do not involve modifications at the herbicide target site. NTSR can be the most widespread type of resistance in a weed species, especially in grasses. NTSR can confer resistance to herbicides with different modes of action. Despite the threat it sets upon chemical weed control, NTSR is still the dark side of resistance to herbicides. In particular, NTSR genetics is poorly known. As a consequence, there are no quick, molecular-based, NTSR diagnostic tools, which hampers the development of tactics aiming at delaying NTSR selection in the field. The lack of data regarding NTSR gen…

Papaver rhoeas plants with multiple resistance to synthetic auxins and ALS inhibitors

The pattern of resistance to synthetic auxins and ALS inhibitors was investigated in a population of corn poppy (Papaver rhoeas), originating from central Greece. In June 2013 seed capsules and leaf fragments were collected from ten P. rhoeas plants that survived 2,4-D application in a wheat field with an history of ALS-inhibiting herbicide application. The material was collected separately for each plant. DNA from the collected leaf fragments of each plant was subjected to ALS genotyping at codons 197 and 574 using dCAPS assays. The collected seeds were treated with gibberellic acid to break dormancy and each progeny was planted separately in plastic modular trays containing potting soil. …

La résistance du vulpin des champs aux anti-graminées dans les blés en France. La métabolisation : son importance crée une situation à risque

National audience; La résistance du Vulpin aux anti-graminées inhibiteurs de l'acétyl-coenzyme carboxylase ACC],« fops » et « dimes ») constitue un problème de désherbage majeur en France. 243 populations de vulpin (116 essentiellement dans le nord-est de la France, 127en Côte-d'Or) ont été analysées à l'aide de tests biologiques de sensibilité à des inhibiteurs de l'ACC et de tests moléculaires d'identification de résistances de cible. Des résistances ont été identifiées dans 241 des 243 populations. L'essentiel (plus de 75%) des résistances aux deux « fops» les plus utilisés est dû à des résistances par métabolisation.Ces résistances sont les plus préoccupantes en terme de gestion chimiqu…

A transcriptomics-based approach enables the first identification of candidate genes involved in non-target-site-based resistance to herbicides in a grass weed (Alopecurus myosuroides)

International audience; Herbicides are the most effective way to control weeds. Yet, the evolution of resistance in many weed species is a considerable threat to herbicide efficacy. Non-target-site-based resistance (NTSR) is the most threatening facet of herbicide resistance. NTSR is widespread, involves a variety of mechanisms, and can confer unpredictable resistance to herbicides, regardless of the herbicide mode of action. Because NTSR is endowed by differences in the expression of a number of genes in resistant and sensitive weed plants, few genes governing NTSR are currently known. This renders NTSR diagnosis and management tricky. The rise of next-generation sequencing technologies no…

Bioagresseurs : à l'affût de nouvelles résistances

SPE GEAPSI; Un questionnaire destiné aux agriculteurs permet d’identifier des suspicions de nouveaux cas de résistances aux pesticides.

Adaptation de populations de bio-agresseurs aux pratiques culturales : génétique et évolution d'un trait fonctionnel majeur, la résistance aux produits phytosanitaires

Promoting an evolutionary approach of herbicide resistance

Resistance rapidly and continuously evolves in weed populations undergoing herbicide selective pressure, so that the long-term outcome of herbicide selection remains unpredictable. Most published herbicide resistance studies focussed on the resistance mechanisms, with diagnosis as an applied aim. While elucidating resistance genetic bases is a prerequisite to understand and predict resistance evolution, resistance studies should go beyond the mere description of mechanisms. This means implementing an evolutionary approach of resistance by investigating the probability of appearance or initial frequency of resistance genes, the genetic architecture of resistance, resistance spread and the as…

Réduire les risques de sélection de résistances : de la théorie à la pratique, des pistes pour améliorer la durabilité des PPP

National audience; La résistance est le résultat inéluctable de la sélection exercée par les PPP sur les populations de bio-agresseurs. À terme, on ne peut pas empêcher une résistance d’évoluer. Mais on peut retarder substantiellement cette évolution. Le point-clef à retenir pour ce faire est que plus une pression de sélection est répétée dans le temps et homogène, plus elle conduit rapidement et efficacement à une adaptation. Autrement dit, plus les techniques de contrôle déployées contre un bio-agresseur sont peu diverses, plus le risque de sélectionner rapidement une résistance est élevé. En agriculture, un exemple type d’application d’une pression de sélection homogène et répétée est de…

La sélection naturelle dans des écosystèmes modifiés par l’homme

Chapitre 2 du dossier "Darwin, l'évolution en pratique"; absent

Une première à Avignon, les JÉR, journées d'échanges sur les résistances

Pour le professionnel du conseil à l'utilisation de produits de protection des plantes, il n'est pas toujours évident d'accéder aux connaissances scientifiques sur les résistances à ces produits (cas de résistance, mécanismes d'évolution, stratégies de gestion de résistances...). Pour le scientifique, il n'est pas toujours facile d'avoir une vue actualisée de la situation au champ (problèmes émergents, questions que se posent les professionnels...). La solution ? Les JÉR, dont le but est de permettre un dialogue direct entre recherche et " terrain " !

To resistance mechanisms and beyond: an evolutionary approach of herbicide resistance

The diversity of herbicide resistance mechanisms observed today in weed populations is the result of a very rapid evolution in response to the selection pressure exerted by herbicide applications. Herbicide resistance is a dynamic process: weed populations are undoubtedly still continuing to evolve, so that the long-term outcome of herbicide selection is currently unpredictable. The vast majority of the studies addressing herbicide resistance published to date are focussed on the identification of mechanisms endowing resistance, with the applied aim to develop resistance diagnosis methods. Understanding resistance evolution is key to set up proactive weed management strategies that should i…

Résistance du coquelicot aux inhibiteurs de l'ALS: La mise au point d'outils de diagnostic rapide a permis de révéler la présence de cette résistance en France

National audience; Les inhibiteurs de l'acétolactate-synthase (ALS) sont actuellement la principale famille d'herbicides utilisés en France. La capacité de diagnostiquer rapidement la présence de plantes résistantes dans les parcelles contribue au maintien de leur efficacité. Des tests « ADN » ont été développés chez les coquelicots (Papaver rhoeas, Papaver dubium et Papaver argemone) pour détecter les mutations de l'ALS conférant une résistance à des herbicides. Les tests ont servi à analyser des plantes de coquelicots provenant de parcelles où des échecs de contrôle par des inhibiteurs de l'ALS ont été observés. Ils ont révélé la présence de mutations de l'ALS en fréquences élevées dans 2…

Selection of herbicide resistance: How can we (try and) avoid it?

Effects of ALS mutations endowing herbicide resistance on ALS activity and herbicide sensitivity in Alopecurus myosuroides (black-grass) and Papaver rhoeas (poppy)

JÉR 2015 à Dijon, les résistances sur le grill

Généralités sur la résistance aux Produits de Protection des Plantes (PPP)

SPEPôle GEAPSICT2Communication orale invitée; Au niveau d’un individu, la résistance « biologique » correspond à une moindre sensibilité à un PPP en comparaison d’individus sensibles de référence, mesurée au laboratoire. Un individu résistant peut être caractérisé par son facteur de résistance (l’« intensité » ou la « force » de la résistance, correspondant au rapport entre la quantité de PPP requise pour avoir le même effet sur un individu résistant que sur un individu sensible), et son profil (ou spectre) de résistance (la gamme de substances auquel l’individu sera résistant). Le caractère de résistance est transmis aux générations suivantes de bio-agresseurs, car déterminé par une ou des…

Le séneçon commun résiste aux inhibiteurs de l’ALS

SPE Pôle GEAPSI; Contexte - Suite à des échecs ou des difficultés de désherbage du séneçon commun à l’aide d’herbicides inhibiteurs de l’ALS (groupe HRAC B) en blé ou en vigne, l’hypothèse de la présence d’une résistance a été étudiée. Etude - Des tests biologiques ont été effectués sur trois populations provenant de deux parcelles « à problèmes » de blé et d’une de vigne. Des tests PCR ont ensuite permis de rechercher la présence de mutations causant une résistance aux herbicides inhibiteurs de l’ALS dans trente-trois parcelles de blé et treize parcelles de vigne supplémentaires. Résultats - Les tests biologiques ont montré l’existence d’une résistance à tous les inhibiteurs de l’ALS étudi…

Characterisation of rye-grass (Lolium sp.) transcriptome-wide response to ALS-inhibiting herbicides

International audience; Non-target-site-resistance (NTSR) to herbicides is a major cause for failure in the chemical control of a number of weeds, and is especially widespread and important in grass weeds. Although several gene families have been shown to be involved in NTSR (cytochromes p450, glutathione-S-transferases, glycosyl-transferases, ABC transporters, esterases…), the genetic determinants of NTSR are still poorly known to date. NTSR is part of the response of weeds to herbicides. To unravel NTSR, it is thus of interest to firstly characterise the processes involved in herbicide stress response in grasses. For this purpose, we implemented a comparative whole-transcriptome sequencin…

Status of herbicide-resistant Lolium populations in wheat fields in Tunisia

The evolution of herbicide resistance in weeds is a worldwide phenomenon in modern cropping systems. The presence of resistant populations can severely hamper herbicide-based weed control, thus leading to the need for a more accurate use of these products. In Tunisia, the first report of evolved herbicide resistance concerned Lolium rigidum populations collected in wheat fields in northern Tunisia in 1996 and found to be resistant to acetyl-coenzyme A carboxylase-inhibiting (ACCase) herbicides. The objective of this study is to detect and characterise herbicide resistance in ryegrass (Lolium spp). The sensitivity of nine ryegrass populations, collected in wheat fields in northern Tunisia, w…

Résistances aux herbicides, autant en emporte le vent

National audience

Population genetics on Ambrosia genus: past, present and future

National audience; A new Task Force within the COST-SMARTER has recently been created. This group is composed of population genetics experts from five European countries in charge of focusing on “Genetics on Ambrosia” (Austria, France, Germany, Hungary, Sweden). Their mission was to review molecular methods used in published genetics studies on common ragweed and to discuss about future projects. Two different types of molecular markers are generally used in the literature to investigate the genetic structure within and between introduced and/or native populations of common ragweed: microsatellite markers and amplified fragment length polymorphism (AFLP). These methods permit the researcher…

Next-Generation Sequencing (NGS) application to the detection of mutations endowing herbicide resistance

The Next Generation Sequencing (NGS) technologies offer tremendous possibilities for accurate detection of mutations endowing resistance. Yet, their use for this purpose has not emerged in crop protection. We aim at promoting NGS use for herbicide resistance diagnosis. In an exemplary study, we describe a simple procedure for this purpose, useable by virtually any scientist and implementing freely accessible programs for the analysis of NGS data. Three PCR amplicons encompassing seven codons of the ALS gene that are crucial for herbicide resistance were sequenced using non-quantified pools of crude DNA extracts from 40 plants in each of 28 field populations of two species of barnyard-grass:…

Résistances aux herbicides : panics dans le riz !

SPE GEAPSI CT1; Des difficultés de désherbage à l’aide d’herbicides inhibiteurs de l’ALS (groupe B du HRAC) ayant été notées en riziculture, en Camargue (France), sur des panics, l’hypothèse d’une sélection de résistance a été étudiée. Des prélèvements ont été effectués sur 28 parcelles à raison d’une feuille de 40 plantes différentes par parcelle. Des tests ADN ont permis d’identifier les espèces en présence. Puis des tests PCR ont permis de rechercher la présence de mutations entraînant des résistances aux herbicides inhibiteurs de l’ALS. Vu le nombre d’analyses à réaliser (7 codons sur 40 plantes x 28 parcelles), le séquençage « 454 » a été utilisé. Deux espèces de panics ont été identif…

European Weed Research Society (EWRS) workshop "Herbicide-Resistance in Europe: challenges, opportunities and threats"

Structure and evolution of resistance to acetyl-coenzyme A carboxylase-inhibiting herbicides across the geographical range of the grass weed A. myosuroides Huds. (black-grass)

International audience

Vulpin et ivraies, détecter vite les résistances à certains herbicides blé

Herbicides inhibiting acetolactate-synthase (ALS) are currently of major importance for grass weed control in wheat in France. Rapid resistance diagnosis can help upholding their efficacy. Most cases of resistance to ALS-inhibiting herbicides are due to mutations in the gene encoding ALS. DNA-based assays were developed to detect any ALS mutation endowing resistance in black-grass (Alopecurus myosuroides) and ryegrasses (Lolium spp.). These tests enable resistance diagnosis from leaf fragments, even dried, within 48 hours. They were used to analyse black-grasses and ryegrasses sampled in fields where ALS inhibitor application failures were reported. The tests detected high frequencies of AL…

Three cytochrome P450 genes are over-expressed in ryegrass (Lolium sp.) plants resistant to the ALS inhibitors iodosulfuron+mesosulfuron or pyroxsulam.

One of the most intense abiotic stresses encountered by arable weeds infesting agricultural fields is herbicide application. Non-target-site based resistance (NTSR), which belongs to the weed herbicide stress response pathways, is an adaptive response to herbicides. Stress response is driven by gene regulation. It follows that NTSR is endowed by differences in the expression of a set of genes between sensitive and resistant plants. We developed an accurate and reliable quantitative reverse transcription-polymerase chain reaction (qRT-PCR) assay to detect differences in gene expression in the major grass weed Lolium sp. using two ALS inhibitors (iodosulfuron+mesosulfuron and pyroxsulam). Res…

Adapting cropping system to delay herbicide resistance. A simulation study

Weeds have evolved resistance to numerous herbicides, and their management becomes increasingly expensive and difficult. Here we (1) adapted the existing weed dynamics simulation model AlomSys to account for target-site resistance to acetyl-coenzyme A carboxylase (ACCase)-inhibiting herbicides in Alopecurus myosuroides by integrating wild and mutant target-site resistant (TSR) genotypes, mutations, fitness costs and seed immigration, and (2) ran simulations testing different crop management practices for their ability to delay resistance evolution and/or control of TSR plants. Simulations of an oilseed rape/winter wheat/winter barley rotation showed that TSR plants exceeded 1 plant/m² appro…

Mutant ACCase alleles endowing herbicide resistance have a direct effect on seed germination

Germination and emergence dynamics and herbicide resistance are adaptive traits crucial for weed persistence in arable fields. Herbicide resistance alleles can have pleiotropic effects on other traits. We investigated the pleiotropic effects of acetyl-coenzyme A carboxylase (ACCase) alleles L1781, N2041 or G2078 on seed germination and seedling emergence in the grass weed Alopecurus myosuroides (black-grass). We used black-grass populations with homogenised genetic backgrounds that segregated for L1781, N2041 or G2078 ACCase alleles. In two series of experiments, germination dynamics and seedling growth were compared among seeds containing embryos carrying no, one or two copies of a given m…

Résistances aux herbicides : les estivales en force !

Contexte - Des cas de moindre efficacité de désherbage à base d’herbicides inhibiteurs de l’ALS ont été signalés en cultures de printemps. Des tests ont été réalisés pour savoir s’il s’agit de résistances et, si oui, dues à quel mécanisme. PSD sur maïs - Cinq populations de graminées estivales (deux de panic pied-de-coq, une de sétaire verte, deux de digitaire sanguine) ont été prélevées dans des parcelles de maïs où le désherbage n’avait pas donné satisfaction. Des plantes résistantes ont été identifiées dans toutes ces populations. Le mécanisme a été identifié. Il s’agit dans tous les cas de RNLC, résistance non liée à la cible. Ambroisie - Une dizaine de populations d’ambroisie à feuille…

Resistance to pesticides in weeds and fungi: similar ways to a same end, survival

International audience

Proactive detection of ALS-based resistance in weeds

International audience

Vulpin, résistance non liée à la cible ou RNLC: Une armée de clones mobilisés pour la cerner: des difficultés à prêvoir pour la lutte contre le vulpin des champs dans les blés

National audience; Dans deux parcelles, l'emploi systématique d'herbicides inhibiteurs de l'ACCase, puis d'inhibiteurs de l'ALS, a sélectionné des plantes de vulpin résistantes à la plupart des substances ayant ces modes d'action (fénoxaprop, clodinafop, pinoxaden, quizalofop, iodosulfuron+mésosulfuron et pyroxsulame). Ces plantes ne contiennent pas de mutations de l'ACCase ou de l'ALS, et sont uniquement résistantes par des mécanismes de résistance non liée à la cible (RNLC). Les solutions chimiques restant potentiellement disponibles pour les contrôler sont limitées et impliquent un plus grand nombre d'applications. En l'absence de nouveaux modes d'action et de capacité à détecter rapidem…