Herbicidní rezistence u heřmánkovce nevonného v ČR

27. 04. 2022 Ing. Pavlína Košnarová, Ph.D. a kol. Plevele Zobrazeno 1736x

Herbicidní rezistence je nežádoucí doprovodný jev související s nesprávným používáním herbicidů. Doba, za kterou se může rezistence v populaci plevele vyvinout, závisí nejen na mechanizmu účinku a způsobu používání herbicidů, ale také na genetických a reprodukčních vlastnostech jednotlivých plevelných druhů a v podniku používaných agrotechnických postupech, které nepřímo ovlivňují populační dynamiku plevelů.

Výskyt herbicidní rezistence na orné půdě lze sledovat pomocí náhodného nebo cíleného průzkumu a následného testování lokálních populací plevelů. Včasné odhalení nových případů přispívá ke zpomalení rozvoje rezistence a k včasnému řešení tohoto problému. V letech 2019 až 2021 byl naším pracovištěm prováděn monitoring a testování herbicidní rezistence u ekonomicky významného plevelného druhu heřmánkovce nevonného (Tripleurospermum inodorum) k inhibitorům enzymu acetolaktát syntázy (ALS) a syntetickým auxinům (tzv. růstovým herbicidům). Cílem výzkumu bylo zjistit, do jaké míry se na našem území vyskytují rezistentní populace tohoto druhu a jaký je případně mechanizmus této rezistence.

Rozšíření, konkurenční schopnost a škodlivost heřmánkovce nevonného

Heřmánkovec nevonný (Tripleurospermum inodorum) je jednoletý přezimující plevel patřící do čeledi hvězdnicovitých (Asteraceae). Dříve býval také uváděn pod názvem heřmánkovec přímořský (T. maritimum). Vyskytuje se téměř v celé Evropě a Asii. Druhotně byl zavlečen do Severní a Jižní Ameriky. Na českých polích je nejčastějším druhem rodu Matricaria. Mezi takzvané heřmánkovité plevele řadíme kromě tohoto druhu ještě rmen rolní, rmen rakouský, heřmánek terčovitý a heřmánek pravý.

Heřmánkovec nevonný má velkou ekologickou amplitudu a vyskytuje se od nížin až po horské polohy. Patří mezi nejrozšířenější plevele na našem území. Nejlépe se prosazuje v porostech ozimé pšenice, ozimé řepky, ale i jarních obilninách.

Výrazně ovlivňuje výnos těchto plodin, protože vzchází ve stejné době jako plodina, v kritických obdobích pak silně konkuruje a produkuje velmi bohatou biomasu. Prakticky ve všech plodinách je schopný konkurovat až do konce vegetace. Rostliny heřmánkovce velmi pomalu zasychají, což způsobuje problémy při sklizni obilnin i řepky a jeho biomasa zvyšuje vlhkost a obsah nečistot ve sklízeném produktu. Při hustotě 25 rostlin na m² může dojít až k 55% snížení výnosu jarní pšenice. Díky vysoké produkci semen se velmi snadno šíří. Jedna rostlina je schopna produkovat až 250 000 semen a 70–94 % z nich je schopno vyklíčit. Šíření semen heřmánkovce nevonného je podporováno bezorebnými technologiemi zpracování půdy.

Metody regulace

Heřmánkovec nevonný se vyskytuje zejména na okrajích pozemků a v ohniscích, kde je slabší konkurenční schopnost plodiny a nedokonalá aplikace herbicidů, avšak je i řada pozemků silně zaplevelených celoplošně.

Základem ochrany před heřmánkovitými plevely je kvalitní zpracování půdy. Díky slabé dormanci a relativně kratší životnosti semen v půdě je vhodné intenzivní zpracování půdy v meziporostním období, které čistí půdu tím, že urychluje úbytek nažek z půdní zásoby a ničí vzešlé rostliny. Při klasické orbě se semena dostávají do hlubších vrstev půdy a nejsou schopna vyklíčit nebo vyklíčí neproduktivně v půdním profilu. Rostliny heřmánkovce, které přežijí předseťovou přípravu půdy, mohou plodině výrazně lépe konkurovat a vytvářet velmi mohutné jedince s rozvětvenou lodyhou.

V obilninách je heřmánkovec přímořský citlivý k většině běžně používaným herbicidům se širším spektrem účinku používaných v podzimním období i na jaře. Pokud je podzimní ošetření provedeno ve správném termínu a při dobré vlhkosti půdy, bývá účinnost dostatečná. Někdy však dochází k dalším vlnám vzcházení i přes zimu a na jaře je pak zapotřebí opravný zásah (graf 1). Z herbicidů používaných na jaře jsou velmi účinné především sulfonylmočoviny, clopyralid a halauxifen. Méně účinné jsou některé klasické růstové herbicidy (MCPA, MCPP, 2,4-D).

V porostech řepky ozimé bývají základem regulace heřmánkovitých plevelů preemergentní herbicidy s obsahem metazachloru, dimethachloru nebo pethoxamidu. V případě selhání účinnosti (za sucha) nebo absenci preemergentního ošetření lze postemergentně na podzim nebo na jaře aplikovat herbicidy obsahující clopyralid, aminopyralid (pouze podzim) či halauxifen. Vzhledem k vysoké účinnosti se jarní ochrana někdy používá cíleně, zvláště v případě výskytu vytrvalých hvězdnicovitých plevelů a chrpy modré.

V cukrové řepě se k regulaci heřmánkovitých plevelů používají především triflusulfuron a clopyralid. Běžně prodávané kombinace „cukrovkových“ herbicidů (phenmedipham, ethofumesate) sice vykazují uspokojivou účinnost, ale jen při nižší intenzitě zaplevelení a rané růstové fázi. Přerostlé heřmánkovité plevele lze úspěšně potlačit již pouze clopyralidem. Z půdních herbicidů vykazuje účinnost na heřmánkovité plevele metamitron, aplikace však musí být provedena před vzejitím plevelů nebo krátce po něm.

V kukuřici vykazuje na heřmánkovité plevele většina registrovaných herbicidů vysokou účinnost. Preemergentně je potlačován téměř všemi půdními herbicidy, při postemergentní aplikaci má spolehlivou účinnost většina kontaktně působících herbicidů, ALS inhibitorů (nicosulfuron, foramsulfuron, thifensulfuron, florasulam atd.) i syntetických auxinů.

Graf 1: Porovnání účinnosti herbicidů používaných proti heřmánkovci nevonnému v obilninách na jaře (data z maloparcelních pokusů z let 2011–2021); tmavá část sloupce udává zaznamenaný rozsah účinnosti a  černá čára ve sloupci označuje průměrnou účinnost

Obr. 1: Účinek růstového herbicidu (dicamba) na rostlinu heřmánkovce nevonného

Herbicidní rezistence u heřmánkovce nevonného

První populace heřmánkovce nevonného rezistentní vůči herbicidům ze skupiny inhibitorů enzymu acetolaktát syntáza byla poprvé detekována v Anglii v roce 2002 vůči účinné látce metsulfuron. O čtyři roky později byly objeveny rezistentní populace v Norsku vůči účinným látkám tribenuron a iodosulfuron. Do roku 2015 pak byly popsány případy rezistence heřmánkovce nevonného vůči ALS inhibitorům v porostech pšenice ozimé a jarního ječmene ve Francii, Dánsku, Švédsku, a také sousedním Německu a Polsku.

Německá studie z let 2012 a 2013 potvrdila výskyty rezistentních populací vůči tribenuronu. U 18 ze 70 testovaných vzorků byla objevena mutace v pozici Pro 197 genu als. U těchto populací nebyla potvrzena křížová rezistence vůči florasulamu, který v nádobových pokusech vykazoval vysokou účinnost. Křížovou rezistenci vůči tribenuronu, florasulamu a iodosulfuronu detekovali pomocí nádobových pokusů v Dánsku.

Protože jsou v těchto zemích pěstované plodiny i používané herbicidy podobné jako v České republice, předpokládali jsme, že i u nás se již vyskytují první případy herbicidní rezistence heřmánkovce nevonného vůči ALS inhibitorům, protože tato skupina herbicidů patří ve světě i u nás k nejpoužívanějším a jejich spotřeba každým rokem stoupá. I proto je třeba počítat se vznikem nových případů rezistence vůči tomuto mechanizmu účinku i u dalších druhů plevelů.

Monitoring herbicidní rezistence heřmánkovce nevonného v ČR

Vzhledem k obtížnosti regulace rezistentních populací, ale také z důvodu prevence nežádoucích změn ve společenstvech plevelů, se naše pracoviště (katedra agroekologie a rostlinné produkce) zaměřilo na zmapování situace aktuálních výskytů herbicidní rezistence u heřmánkovce nevonného vůči účinným látkám ze dvou skupin herbicidů používaných k jejich regulaci. Testován byl florasulam a tribenuron ze skupiny ALS inhibitorů a účinné látky 2,4-D a dicamba ze skupiny syntetických auxinů (tzv. růstových herbicidů).

V zemědělských podnicích nacházejících se v různých regionech České republiky byly v letech 2019 až 2021 z porostů ozimé pšenice, jarního ječmene a ozimé řepky odebrány vzorky semen ze 34 populací, které v polních podmínkách přežily herbicidní ošetření. Vždy na podzim téhož roku, kdy probíhal sběr, byla semena vyseta do nádob a bylo provedeno základní testování citlivosti jednotlivých populací pomocí nádobových testů. Rostliny byly ve fázi 2–4 pravých listů ošetřeny registrovanými a dvojnásobnými dávkami herbicidů (tab. 1).

Vzhledem k tomu, že první a druhý rok nebyla nalezena ani jedna populace rezistentní vůči růstovým herbicidům a jejich účinnost byla velmi vysoká, třetí rok už do testování účinné látky 2,4-D a dicamba zařazeny nebyly. Každá varianta ošetření měla čtyři opakování. Pokus byl hodnocen 30 dní po aplikaci herbicidů pomocí odhadové procentní metody (0 % - rostlina nevykazuje žádné příznaky poškození, 100 % - rostlina hyne). Účinek jednotlivých herbicidů byl porovnáván s citlivým biotypem a vyjádřen v procentech vůči neošetřené kontrole.

U pěti populací, které přežily aplikaci alespoň jedné účinné látky v základní dávce, byl dále proveden na podzim roku 2020 tzv. dose-response test pro stanovení úrovně rezistence. V tomto testu byly rostliny ošetřeny devíti stupňovanými dávkami tribenuronu a florasulamu (tab. 2). Aplikace a hodnocení bylo provedeno shodně jako u testu se základní dávkou. Byly vypočteny hodnoty efektivních dávek ED₅₀ (g/ha) a stanoveny faktory rezistence (RF) jako podíly hodnot ED₅₀ rezistentní a citlivé populace.

U populací s potvrzenou rezistencí vůči ALS inhibitorům byla provedena analýza PCR k prokázání případných bodových mutací odpovědných za rezistenci vůči této skupině herbicidů. Sekvence nukleotidů specifických oblastí genu als rezistentních populací byly srovnávány s nukleotidovými sekvencemi citlivé populace.

Tab. 1: Dávky vybraných herbicidů použitých v základním testu

Tab. 2: Stupňované dávky herbicidů použité v dose-response testu

První rezistentní populace heřmánkovce nevonného vůči ALS inhibitorům v ČR

Herbicidní rezistence u heřmánkovce nevonného byla v prvním roce našeho monitoringu (2019) prokázána u dvou populací vůči účinné látce tribenuron. V roce 2020 již byly detekovány tři silně rezistentní populace vůči tribenuronu, které byly zároveň slabě rezistentní také vůči florasulamu. U těchto populací byla tedy zjištěna tzv. křížová rezistence, což je případ, kdy je populace rezistentní vůči více účinným látkám se stejným mechanizmem účinku.

V pokusu se stupňovanými dávkami herbicidu některé silně rezistentní populace přežívaly i více než 30násobně vyšší dávku tribenuronu, než je registrovaná a byly zjištěny vysoké faktory rezistence. U těchto populací byl předpoklad, že rezistence je způsobena strukturální změnou vazebného místa herbicidu. V případě rezistentních rostlin byla na als genu detekována bodová mutace, která způsobuje strukturální změnu enzymu ALS a efektivní navázání účinných látek tribenuron a florasulam na cílové místo účinku. Z tohoto důvodu mutované rostliny přežívají i stonásobně vyšší dávky přípravku, než jsou doporučené, protože enzym dál plní svoji normální funkci i za přítomnosti vysoké dávky herbicidu.

Pozitivním výsledkem naší studie je, že nebyl potvrzen ani jeden případ rezistence vůči herbicidní skupině syntetických auxinů, které jsou s ALS inhibitory často kombinovány ve směsných přípravcích. K oběma testovaným účinným látkám ze skupiny růstových herbicidů (2,4-D a dicamba) byly všechny testované populace citlivé, jejich účinnost se pohybovala mezi 90 a 100 %, a proto je lze doporučit v antirezistentních strategiích. V polních podmínkách však může být účinnost i těchto herbicidů snížena, zejména za chladného počasí, za sucha nebo jsou-li použity na přerostlé plevele.

Obr. 2: Vysoká účinnost dicamby u populace č. 2 rezistentní k tribenuronu (30 dní po aplikaci)

Obr. 3: Nízká účinnost stupňovaných dávek tribenuronu u rezistentní populace č. 4 (30 dní po aplikaci)

Obr. 4: První případy herbicidní rezistence heřmánkovce nevonného nalezené v cukrovce

Obr. 5: Selhání herbicidní ochrany proti heřmánkovci nevonnému v porostu cukrovky

Závěr

Rezistence dvouděložných plevelů vůči herbicidům zatím není pro zemědělskou praxi v ČR tak závažným problémem, jako jsou například rezistentní populace chundelky metlice a dalších plevelných trav. První výskyty by však neměly být podceňovány, protože potomstvo rezistentních rostlin může v populaci začít postupně převažovat.

V oblastech, kde se rezistentní populace objeví, bychom měli prostřednictvím antirezistentních strategií udržovat co nejnižší frekvenci rezistentních jedinců v populaci a oddálit jejich převládnutí a hospodářskou škodlivost. Vzhledem k tomu, že heřmánkovec patří k plevelům s velmi vysokou reprodukční schopností, má vysoký potenciál k rozvoji a vzniku herbicidní rezistence v důsledku větší pravděpodobnosti výskytu mutací zakládajících rezistenci.

Z pohledu antirezistentní strategie je proto potřeba se zaměřit na omezování populačního růstu, především věnovat pozornost opatřením vedoucím k omezování reprodukce, půdní zásoby a populační hustoty a v rezistentních populacích bránit dalšímu rozvoji rezistence, např. i mechanickými zásahy v širokořádkových plodinách a používáním širší palety mechanizmů účinku herbicidů a kombinovaných herbicidů obsahujících účinné látky s více mechanizmy účinku.

Ing. Pavlína Košnarová, Ph.D., Doc. Ing. Miroslav Jursík, Ph.D., Ing. Kateřina Hamouzová, Ph.D., Prof. Ing. Josef Soukup, CSc.; Česká zemědělská univerzita v Praze