Herbicidní rezistence v Evropě i v ČR nabývá na významu

21. 10. 2019 Ing. Pavlína Košnarová, Ph.D., Prof. Ing. Josef Soukup, CSc., Ing. Pavel Hamouz, Ph.D., Ing. Jakub Mikulka, Ing. Jaromír Šuk; Česká zemědělská univerzita v Praze Plevele Zobrazeno 3422x

Zemědělci v Evropské unii jsou vystaveni postupnému omezování účinných látek herbicidů. Řada účinných látek byla zakázána nebo byly sníženy jejich dávky či omezeny pouze na jednu aplikaci za několik let. Evropské právní předpisy týkající se používání pesticidů v zemědělství budou v budoucnu přísnější a řada členských států již schválila národní akční plány pro udržitelné používání pesticidů. Postupné omezování dostupných účinných látek vede často ke zvyšování jednostranného selekčního tlaku vyvíjeného na populace plevelů. Tato situace v kombinaci s neuváženým používáním zbývajících herbicidů se stejným mechanizmem účinku připravuje půdu pro rozvoj herbicidní rezistence.

Dlouho očekávané zázračné řešení v podobě nového mechanizmu účinku herbicidů nepřichází již více než 20 let a nelze se tedy příliš spoléhat na překonání rezistence prostřednictvím inovací v chemické ochraně.

Situace v Evropě

V EU bylo detekováno mnoho rezistentních populací různých plevelných druhů vůči účinným látkám z různých chemických skupin a jejich další nárůst je velmi pravděpodobný.

Na grafu jsou prezentována data z mezinárodního průzkumu a zobrazují vývoj rezistence plevelů v Evropě v čase podle mechanizmu účinku herbicidů. V 70. až 80. letech byla převážná většina nových případů identifikována u inhibitorů fotosystému II (PSII), a to zejména u skupiny triazinů. Od roku 2000 docházelo a stále dochází k nárůstu rezistence vůči inhibitorům enzymu acetolaktát syntázy (ALS), což je herbicidní skupina, která zahrnuje sulfonylmočoviny, triazolopyrimidiny a imidazolinony. Souhrnně řečeno, tento graf odráží způsob používání herbicidů v EU, přestože u některých mechanizmů účinku herbicidů je větší pravděpodobnost vzniku rezistence. U glyfosátu, který patří mezi inhibitory 5-enolpyruvylšikimát-3-fosfát syntázy (EPSP inhibitory) a který je obecně považován za látku s mírným rizikem vývoje rezistence, zatím v EU rezistence u plevelů na orné půdě nebyla nalezena, ale její výskyt je hojný v trvalých kulturách ve Středomoří, v nichž se používá často, neboť alternativní možnosti ochrany jsou omezené. V tomto ohledu se situace v Evropě liší zejména od situace ve Spojených státech, kde je rozsah použití vysoký z důvodu pěstování herbicidně tolerantních odrůd.

Mezi nejvýznamnější rezistentní plevele z hlediska evropského zemědělství patří psárka polní (Alopecurus myosuroides), jílky (Lolium spp.) a ježatky (Echinochloa spp.).

Odhaduje se, že psárka polní se v EU vyskytuje na 9 milionech hektarů a polovina těchto populací je rezistentní, ve Velké Británii a Francii je toto procento dokonce ještě vyšší - 80 %. Jílky patří k nejvýznamnějším plevelům v mnoha evropských zemích (v Německu, Dánsku, Španělsku a Itálii). V průzkumu provedeném ve Spojeném království bylo prokázáno, že 70 % populací jílku je rezistentních vůči alespoň jednomu herbicidu. Rezistentní populace ježatky představují komplikace v polích kukuřice a rýže v Itálii a nyní se rozšiřují ve Francii, Španělsku a Portugalsku.

Co se týče dvouděložných plevelů, jsou hlavním problémem, který ovlivňuje produkci sadů, turanky (Conyza spp.) rezistentní vůči ALS inhibitorům. Roste i odolnost vůči glyfosátu, která je v současnosti rozšířená zejména v trvalých kulturách a podél komunikací a stává se tak hrozbou i pro agroekosystémy. V některých evropských státech (zejména ve Francii, Německu a Španělsku a v některých severských zemích) začínají narůstat rezistentní populace máku vlčího (Papaver rhoeas), heřmánkovce přímořského (Tripleurospermum maritimum) a ptačince prostředního (Stellaria media).

Doposud lze většinu případů rezistence překonat použitím herbicidů s jiným mechanizmem účinku nebo využít nechemické regulace plevelů. Poměrně velkým problémem z pohledu regulace rezistentních populací plevelů je vícenásobná rezistence (rezistence ke dvěma nebo více herbicidům majícím různé místo účinku). Takovéto případy jsou v Evropě již popsány, např. v Belgii je popsána vícenásobná rezistence populace psárky polní vůči celkem pěti různým mechanizmům účinku herbicidů. Sortiment účinných látek k regulaci psárky je v tomto případě prakticky vyčerpán a zemědělci v těchto zasažených lokalitách musejí používat pouze nechemické metody. Aktuální stav a nové případy herbicidní rezistence v Evropě, zejména v sousedních státech je třeba sledovat a být na podobnou situaci připraveni.

Graf: Nové případy herbicidní rezistence v členských zemích EU 1977-2014, zdroj dat: Heap www.weedscience.org

Situace v České republice

Jednoděložné plevele

V porovnání s některými evropskými státy, nejsou problémy s rezistencí v České republice zatím tak vážné, ale v některých podnicích již řeší značné problémy s rezistencí, které se promítají do ekonomiky výroby. Největší hospodářské ztráty u nás vzhledem k zasažené ploše představují rezistentní populace chundelky metlice (Apera spica-venti) v ozimých obilninách. Vzhledem k tomu, že se o problematice těchto populací rezistentních zejména vůči sulfonylmočovinám hovoří již více než deset let, řada farmářů již na základě doporučení přijala antirezistentní strategie a daří se jim tyto populace regulovat. Nové komplikace v ochraně proti chundelce metlici přicházejí s výskytem vícenásobné rezistence. Existuje již řada lokalit s výskytem chundelky metlice, a také psárky polní, které jsou rezistentní vůči dvěma či třem mechanizmům účinku herbicidů, a to konkrétně vůči inhibitorům ALS, inhibitorům acetyl-koenzym A karboxylázy (ACC) a inhibitorům PSII. V případě takto rezistentních populací chundelky metlice máme sice na výběr další účinné látky s jinými mechanizmy účinku, ale všechny jsou určeny pro použití v podzimním období. Možným řešením je použití přípravků s obsahem flufenacetu (Cougar Forte) ze skupiny inhibitorů syntézy mastných kyselin se dlouhým řetězcem (VLCFA), prosulfocarbu (Defi Evo) ze skupiny inhibitorů syntézy lipidů, pendimethalinu (Stomp, Trinity) ze skupiny inhibitorů mitotického dělení buněk, či flumioxazinu (Sumimax) ze skupiny inhibitorů biosyntézy rostlinných pigmentů). Všechny přípravky s obsahem těchto látek vykazovaly v našich nádobových pokusech vysokou účinnost (82–100 %) a všechny testované populace k nim byly citlivé. Všechny tyto herbicidy je zapotřebí aplikovat v raných růstových fázích chundelky (BBCH 10–12).

U rezistentních populací psárky polní (Alopecurus myosuroides) dosahovaly poměrně vysoké účinnosti (85 %) přípravky na bázi prosulfocarbu (inhibitor VLCFA) a diflufenicanu (inhibitor enzymu fytoendesaturázy - PDS). Pozitivně se v případě regulace psárky uplatňuje také podmítka a její ošetření glyfosátovým herbicidem před založením následné ozimé obilniny. Nejsilnější výskyty psárky polní jsou dlouhodobě zaznamenány v oblasti Českých Budějovic, Třeboně a Jindřichova Hradce a její regulace zde začíná být obtížná. Všechny testované vzorky pocházející z těchto lokalit byly rezistentní alespoň vůči jednomu mechanizmu účinku herbicidů. V posledních letech se psárka vlivem nevhodného střídání plodin, kdy časté zařazování obilnin podporuje její reprodukci, šíří také v okolí Prahy, Mělníka, Mladé Boleslavi a Hradce Králové.

V některých částech republiky se začínají objevovat také první populace sveřepu jalového (Bromus sterilis) rezistentní vůči účinným látkám propoxycarbazone a pyroxsulam. Některé jsou silně rezistentní a přežívají i několikanásobně vyšší dávky než jsou registrované (obr. 1).

V současnosti probíhá na naší katedře také testování u 11 populací ježatky kuří nohy s podezřením na rezistenci vůči ALS a PSII inhibitorům. Vzhledem k tomu, že v Německu a dalších státech Evropy již byly popsány populace rezistentní vůči nicosulfuronu, foramsulfuronu a penoxsulamu, je jen otázkou času, kdy se první rezistentní populace ježatky objeví i u nás.

Obr. 1: Účinnost stupňovaných dávek propoxycarbazone (dose-response experiment) na rezistentní (vlevo) a citlivou populaci (vpravo) sveřepu jalového 28 dní po aplikaci; (1N odpovídá registrované dávce)

Dvouděložné plevele

Protože rezistence chundelky metlice a psárky polní je již v České republice poměrně dobře zmapovaná, zaměřili jsme se v posledních letech na monitoring rezistence vůči inhibitorům fotosystému II u významných dvouděložných plevelů - laskavce ohnutého (Amaranthus retroflexus), merlíku bílého (Chenopodium album) a lilku černého (Solanum nigrum) v porostech cukrovky, kukuřice, brambor a zeleniny. Na celkem 35 vzorcích merlíku bílého, 15 vzorcích laskavce ohnutého a 7 vzorcích lilku černého byla v nádobových pokusech na potomstvu těchto populací, které se v plodinách nacházely i po herbicidním ošetření, sledována účinnost u dvou látek v současnosti používaných k jejich regulaci - metamitronu a terbuthylazinu.

V případě merlíku bílého bylo zjištěno poměrně malé procento rezistentních populací vůči oběma těmto účinným látkám. Pouze u dvou populací byla rezistence potvrzena i molekulárně-genetickými studiemi. Tyto populace však byly silně rezistentní a přežívaly mnohonásobně vyšší dávku terbuthylazinu než je registrovaná (obr. 2).

V případě laskavce ohnutého bylo identifikováno již více rezistentních populací, a to zejména k účinné látce metamitron (obr. 4).

Merlík bílý i laskavec ohnutý mají vysoký potenciál ke vzniku herbicidní rezistence z důvodu vysoké reprodukční schopnosti a tedy i vysoké pravděpodobnosti výskytu genetických mutací v populaci. První výskyty rezistentních populací těchto druhů bychom tedy neměli podceňovat. V současnosti je na našem pracovišti testováno dalších 20 populací laskavce ohnutého a 32 populací merlíku bílého s podezřením na rezistenci.

Mezi další dvouděložné druhy, u kterých již byla rezistence objevena v několika evropských státech a předpokládáme, že vyskytnou i na našem území, patří mák vlčí, heřmánkovec přímořský a ptačinec prostřední. V současnosti u nás máme potvrzený zatím pouze jeden výskyt ptačince prostředního rezistentního vůči účinným látkám tribenuron a florasulam a jednu populaci máku vlčího s podezřením na rezistenci vůči tribenuronu.

Obr. 2: Účinnost stupňovaných dávek terbuthylazinu na rezistentní populaci merlíku bílého (1N odpovídá registrované dávce)

Obr. 3: Populace laskavce ohnutého rezistentní vůči účinné látce metamitron

Metody pro včasnou detekci herbicidní rezistence

Jelikož správný účinek herbicidu ovlivňuje velké množství faktorů, je často obtížné určit skutečnou příčinu nedostatečného působení přípravku. To, zda plevelná populace přežila z důvodu herbicidní rezistence, lze stanovit různými metodami.

Nejuniverzálnější metodou jsou výše prezentované nádobové testy, které spočívají ve výsevu semen plevelů sklizených na pozemcích s podezřením na rezistenci. Jejich nevýhodou je, že se dozvídáme výsledek testu až po sklizni, kdy už rezistentní plevel způsobil škodu.

Mezi metody pro detekci rezistence na začátku vegetační sezony patří RISQ (Resistance In Season Quick) test vyvinutý u společnosti Syngenta. Pomocí tohoto jednoduchého a spolehlivého testu lze rezistenci detekovat ještě před postemergentním ošetřením a umožnit tak farmářům, aby zvolili vhodný herbicid. Tato metoda byla na našem pracovišti testována již dříve na chundelce metlici a nyní i na psárce polní. Rostliny plevelů jsou ve fázi dvou až tří listů odebrány z vytipovaných pozemků a umístěny do Petriho misek na 0,8 % agarové médium, ve kterém je ve stanovených koncentracích rozpuštěn herbicid. Účinnost herbicidu je možno na rostlinách vyhodnotit již za 7–10 dní po přesazení rostlin (obr. 4). Sledován je rozvoj nových kořenů a listů a barevné změny na rostlinách.

Další metoda, kterou lze využít pro včasnou detekci rezistence zejména vůči herbicidům inhibujících procesy fotosyntézy, je metoda měření fluorescence chlorofylu. Se snižující se fotosyntézou narůstá podíl fluorescenčního záření a naopak. Tohoto faktu lze využít při měření účinnosti, fytotoxicity a optimalizaci dávek herbicidů, a také při detekci rezistentních rostlin v populacích plevelů. Tato metoda byla na naší katedře optimalizována na několika populacích merlíku bílého a laskavce ohnutého a rozdíly mezi citlivými a rezistentními rostlinami byly v případě použití terbuthylazinu patrné již 12 hodin po aplikaci herbicidu. Z obr. 5 je patrné, že rezistentní populace obsahuje jak rezistentní, tak i citlivé jedince. Výhodou této metody je, že měření je možné provést opakovaně, velmi rychle a v případě přenosných fluorometrů ji lze použít přímo v porostu.

Obr. 4: Účinnost iodosulfuronu na rezistentní (vlevo) a citlivou (vpravo) populaci 10 dní po založení RISQ testu

Obr. 5: Měření fluorescence chlorofylu (Fv/Fm) u rezistentní populace laskavce ohnutého 1 den po aplikaci terbuthylazinu

Závěr

Situaci s herbicidní rezistencí v České republice můžeme v porovnání s některými evropskými státy, Jižní a Severní Amerikou či Austrálií zatím hodnotit jako poměrně příznivou, ani u nás však nelze pomíjet tendence vývoje.

Stále roste počet nových případů rezistence plevelů s vysokou škodlivostí, jako jsou chundelka metlice, sveřep jalový či psárka polní a začínají se objevovat i nové rezistentní plevelné druhy, které se mohou stát i přes zatím nízké procento zasažených ploch velkým problémem v budoucnosti.

Vzniku rezistence nelze zcela zabránit, ale je možné rozšíření rezistentních populací dlouhodobě oddálit dodržováním komplexní antirezistentní strategie, která zahrnuje např. opatření vedoucí k omezování reprodukce, půdní zásoby a populační hustoty plevelů, mechanické možnosti regulace a aplikace herbicidů s různými mechanizmy účinku. Nedostatečný účinek herbicidu by neměl být řešen použitím herbicidu se stejným mechanizmem účinku.

Je zapotřebí se všemi zatím dostupnými přípravky zacházet uvážlivě, abychom ochránili co nejvíce mechanizmů účinku před ztrátou účinku v důsledku rezistence a zachovali si dostatečné portfolio i do budoucna.

Výzkum je finančně podporován z projektu Národní agentury pro zemědělský výzkum (projekt č. QK1820081).