Ecological and genetic factors determining the dispersion of herbicide resistance in Conyza spp. across soybean cropping regions and seasons in brazil and paraguay
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Data
2023-01-06
Autores
Kalsing, Augusto
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Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Resumo
Soybean has been grown in about 45 million hectares in Brazil and Paraguay in 2022. This crop is cultivated across regions that differ by environment and management. Herbicides are one of the main methods to protect soybean yields against weeds. However, over-reliance of herbicides imposed high selection pressure on weeds. Conyza spp. have been exhibited multiple-resistance to herbicides in these countries. Frequency and dispersion of resistance are variable among soybean cropping regions. Thus, the general objective of the study was to access the frequency and dispersion of herbicide-resistant Conyza spp. across regions and seasons in Brazil and Paraguay. Seeds from mature plants that have escaped the control by diverse herbicide programs were sampled from more than 400 preharvest soybean fields in 2019, 2020 and 2021. In the first assay, five DNA barcodes and 32 morphological traits were used to identify the Conyza species associated to soybeans and their dispersion across the regions. After, 2,998 single-nucleotide polymorphisms were found by genotyping by sequencing to investigate the genetic diversity and structure among accessions of Conyza spp. Finally, in the third assay, the frequency and dispersion of Conyza accessions resistant to five synthetic auxins were evaluated using pre-characterized discriminating doses. The combination of its and rps16-trnQ gene regions and reproductive traits supported the taxonomic resolution of C. bonariensis and C. sumatrensis in the sampled fields. Strong genetic structure has separated C. bonariensis from C. sumatrensis and clustered individuals into three genetic groups associated to the cropping regions. However, individuals of C. bonariensis were structured within C. sumatrensis clusters, which indicate interspecific gene flow of resistance alleles between Conyza species. Resistance to 2,4-D was widespread in Brazil, mainly in in the Southern of the country, while resistance to dicamba and triclopyr was significantly less frequent and dispersed. Resistance to auxin herbicides in Conyza spp. is a growing problem in Brazil and must be managed based on strict herbicide rotation and integrated weed management.
A soja foi cultivada em cerca de 45 milhões de hectares no Brasil e Paraguai em 2022. O seu cultivo ocorre em regiões que se diferenciam entre si em ambiente e manejo. Os herbicidas são um meio para evitar perdas de produtividade por plantas daninhas. Mas, o uso excessivo de herbicidas impõe pressão de seleção sobre estas espécies. Conyza spp. evoluíram para resistência múltipla a herbicidas no Brasil e Paraguai. A frequência e dispersão da resistência é variável entre as regiões de cultivo de soja. Assim, o objetivo geral do estudo foi o de avaliar a frequência e a dispersão de Conyza spp. resistente a herbicidas em regiões e safras no Brasil e no Paraguai. Sementes de plantas que escaparam do controle por programas de herbicidas foram amostradas em mais de 400 lavouras de soja em pré-colheita em 2019, 2020 e 2021. No primeiro ensaio, cinco códigos de barra de DNA e 32 caracteres morfológicos foram usados para identificar espécies de Conyza em soja e sua dispersão nas regiões de produção. No segundo ensaio, 2.998 polimorfismos de nucleotídeo único foram obtidos por sequenciamento para investigar a diversidade e estrutura genética entre acessos de Conyza spp. No terceiro ensaio, a frequência e dispersão de acessos de Conyza resistentes foram avaliados frente à cinco auxinas sintéticas por meio de doses discriminantes caracterizadas. A combinação das regiões gênicas its e rps16-trnQ e caracteres morfológicos reprodutivos suportou à resolução taxonômica de C. bonariensis e C. sumatrensis em áreas de soja. Uma forte estruturação genética separou C. bonariensis de C. sumatrensis e agrupou os indivíduos em três grupos genéticos que foram associados às regiões de cultivo de soja. Todavia, indivíduos de C. bonariensis foram agrupados junto à indivíduos de C. sumatrensis, o que indica fluxo gênico interespecífico de alelos de resistência entre as espécies. A resistência ao 2,4-D encontra-se disseminada no Brasil, principalmente na região Sul do país, enquanto a resistência ao dicamba e ao triclopir foi menos frequente e dispersa. A resistência às auxinas sintéticas em Conyza spp. é um problema crescente no Brasil e deve ser gerido com rotação de herbicidas e manejo integrado de plantas daninhas.
A soja foi cultivada em cerca de 45 milhões de hectares no Brasil e Paraguai em 2022. O seu cultivo ocorre em regiões que se diferenciam entre si em ambiente e manejo. Os herbicidas são um meio para evitar perdas de produtividade por plantas daninhas. Mas, o uso excessivo de herbicidas impõe pressão de seleção sobre estas espécies. Conyza spp. evoluíram para resistência múltipla a herbicidas no Brasil e Paraguai. A frequência e dispersão da resistência é variável entre as regiões de cultivo de soja. Assim, o objetivo geral do estudo foi o de avaliar a frequência e a dispersão de Conyza spp. resistente a herbicidas em regiões e safras no Brasil e no Paraguai. Sementes de plantas que escaparam do controle por programas de herbicidas foram amostradas em mais de 400 lavouras de soja em pré-colheita em 2019, 2020 e 2021. No primeiro ensaio, cinco códigos de barra de DNA e 32 caracteres morfológicos foram usados para identificar espécies de Conyza em soja e sua dispersão nas regiões de produção. No segundo ensaio, 2.998 polimorfismos de nucleotídeo único foram obtidos por sequenciamento para investigar a diversidade e estrutura genética entre acessos de Conyza spp. No terceiro ensaio, a frequência e dispersão de acessos de Conyza resistentes foram avaliados frente à cinco auxinas sintéticas por meio de doses discriminantes caracterizadas. A combinação das regiões gênicas its e rps16-trnQ e caracteres morfológicos reprodutivos suportou à resolução taxonômica de C. bonariensis e C. sumatrensis em áreas de soja. Uma forte estruturação genética separou C. bonariensis de C. sumatrensis e agrupou os indivíduos em três grupos genéticos que foram associados às regiões de cultivo de soja. Todavia, indivíduos de C. bonariensis foram agrupados junto à indivíduos de C. sumatrensis, o que indica fluxo gênico interespecífico de alelos de resistência entre as espécies. A resistência ao 2,4-D encontra-se disseminada no Brasil, principalmente na região Sul do país, enquanto a resistência ao dicamba e ao triclopir foi menos frequente e dispersa. A resistência às auxinas sintéticas em Conyza spp. é um problema crescente no Brasil e deve ser gerido com rotação de herbicidas e manejo integrado de plantas daninhas.
Descrição
Palavras-chave
Conyza bonariensis, Conyza sumatrensis, DNA barcoding, código de barra de DNA, DNA sequencing, sequenciamento de DNA, hybridization, hibridização