Generationsübergreifende Auswirkungen von Herbizid-Hormesis bei PSII-Target Site resistentem Chenopodium album L.

Belz, Regina G.

Die Exposition von Pflanzen gegenüber moderatem Umweltstress ist eine wichtige Quelle für evolutionäre Veränderungen aufgrund von genetischen und phänotypischen Reaktionen. Da Herbizid-Hormesis als die wachstumsstimulierende Wirkung niedriger Herbizid-Dosierungen ebenfalls einen moderaten Stress für exponierte Pflanzen darstellt, sind generationsübergreifende Auswirkungen denkbar. Insbesondere bei herbizidresistenten Unkräutern, die bei praxisüblichen Aufwandmengen in ihrer reproduktiven Fitness hormetisch gefördert werden, könnte dieser Aspekt zur Evolution von Herbizidresistenz beitragen. Im Gegensatz zu Insekten und Bakterien liegen Erkenntnisse eines solchen generationsübergreifenden Einflusses von Hormesis bei Pflanzen bisher nicht vor. In der vorliegenden Studie wurden PSII Target-Site resistente Chenopodium album Pflanzen mit verschiedenen Dosierungen des PSII-Inhibitors Metamitron behandelt und bis zur Samenreife kultiviert (Parentalgeneration P). Die resultierenden F1-Generationen ausgewählter P-Vorbehandlungen wurden erneut in einem Dosis-Wirkungsversuch mit Metamitron behandelt. Dabei zeigte sich ein signifikanter Einfluss der P-Vorbehandlung auf die Reaktion der F1-Nachkommen. Die Sensitivität von F1-Pflanzen bei P-Vorbehandlung mit ultra-niedrigen und inhibierenden Dosierungen war teilweise höher als bei F1-Pflanzen unbehandelter P-Pflanzen. Eine P-Vorbehandlung mit hormetischen Dosierungen führte dagegen zu einer signifikant geringeren Sensitivität bei F1- Pflanzen. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass Herbizid-Hormesis generationsübergreifende Reaktionen hinsichtlich Herbizidsensitivität induziert, deren Ausprägung jedoch in Abhängigkeit der Dosierung der P-Vorbehandlung variiert. Grundsätzlich könnte dies evolutionäre Veränderungen bei Unkräutern fördern.

Plant exposure to moderate environmental stress is an important source of evolutionary change due to genetic and phenotypic responses. Since herbicide hormesis, the stimulatory effect of low herbicide doses, also represents a moderate stress for exposed plants, transgenerational effects may be possible. Especially in herbicideresistant weeds whose reproductive fitness is promoted at practical application rates, this aspect could contribute to the evolution of herbicide resistance. In contrast to insects and bacteria, findings of such a transgenerational influence of hormesis in plants are absent. In this study, PSII target-site-resistant Chenopodium album was treated with various doses of the PSII-inhibitor metamitron and cultured to maturity (parental generation P). The F1-generations of selected P-pretreatments were re-treated in a dose-response trial with metamitron. This resulted in a significant influence of the P-pretreatment on the sensitivity of the F1-generation. The sensitivity of F1-plants to P-pretreatments with ultra-low and inhibitory doses was partly higher than of F1-plants of untreated P-plants. Instead, P-pretreatments with hormetic doses resulted in a significantly lower sensitivity of F1-plants. The results suggest that herbicide hormesis induces transgenerational responses in herbicide sensitivity, but its severity varies with the dose of P-pretreatment. In principle, this could promote evolutionary changes in weeds.

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Belz, Regina: Generationsübergreifende Auswirkungen von Herbizid-Hormesis bei PSII-Target Site resistentem Chenopodium album L.. 2020. Julius Kühn-Institut.

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