Volume 23, Number 7, November 2003
Page(s) 601 - 608
Agronomie 23 (2003) 601-608
DOI: 10.1051/agro:2003036

Enhanced activity of several herbicide-degrading enzymes: a suggested mechanism responsible for multiple resistance in blackgrass (Alopecurus myosuroides Huds.)

Anne Letouzéa and Jacques Gasquezb

a  Institut Universitaire de Technologie (IUT), Département "Génie Biologique", 39 rue Paul Mazy, 24019 Périgueux Cedex, France
b  Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), Unité de Malherbologie et Agronomie, 17 rue Sully, BP 86510, 21065 Dijon Cedex, France

(Received 6 August 2002; accepted 25 March 2003)

Abstract - Experiments were carried out to analyse enhanced herbicide metabolism mediated by cytochrome P450 monooxygenases (P450(s)) or glutathione-S transferases (GST(s)) as a possible mechanism responsible for multiple resistance in three blackgrass populations. The RA population is resistant to aryloxyphenoxypropionates (fops) and flupyrsulfuron, the RB to fenoxaprop-P, flupyrsulfuron and ureas and the RC to fenoxaprop-P, haloxyfop and clodinafop. Based on the coleoptile length, growth responses of seedlings to the herbicide responsible for resistance and to combined treatments of the herbicide plus P450(s) or GST(s), inhibitors were compared. Growth of the RA seedlings was significantly reduced with flupyrsulfuron plus malathion, suggesting that P450(s) activity may be involved in the resistance. In contrast, none of the four inhitors tested had an effect on the fop resistance. Fenoxaprop-P plus tridiphane, flupyrsulfuron plus malathion and ureas plus PBO or ABT significantly reduced the RB coleoptiles' growth. Therefore, multiple resistance in this population may be due to an elevation of P450(s) and GST(s) activity. In the RC population, PBO, ABT and tridiphane synergised clodinafop, haloxyfop and fenoxaprop-P effects, suggesting that the two enzymatic systems may also be involved in the RC resistances.

Résumé - L'amplification d'enzymes de détoxication des herbicides : un mécanisme possible responsable des résistances multiples chez le vulpin (Alopecurus myosuroides Huds.). Cette expérimentation a pour but d'analyser l'éventuelle implication de monooxygénases à cytochrome P450 (P450(s)) et de glutathione S-transférases (GST(s)) dans les résistances multiples observées chez trois populations de vulpin. La population RA résiste aux aryloxyphenoxypropionates (fops) et au flupyrsulfuron, la RB au fénoxaprop-P, au flupyrsulfuron et aux urées et la RC au fénoxaprop-P, à l'haloxyfop et au clodinafop. Les croissances de la première feuille des plantules exposées à l'herbicide seul et à un mélange "herbicide + inhibiteur" ont été analysées. La croissance des plantules RA est fortement réduite en présence de flupyrsulfuron associé au malathion. Ainsi, des P450(s) pourraient être impliquées dans la résistance de cette population. En revanche, les quatre inhibiteurs sont sans effet sur la résistance aux fops. Comparées à l'effet des herbicides utilisés seuls, les combinaisons fénoxaprop-P plus tridiphane, flupyrsulfuron plus malathion et urées plus PBO ou ABT réduisent significativement la croissance des plantules RB. Ces résultats suggèrent donc que des P450(s) et des GST(s) pourraient être responsables des résistances multiples de cette population. Pour finir, les résistances de la population RC pourraient là aussi résulter de l'activité des deux systèmes enzymatiques puisque la croissance des plantules est significativement inhibée par les herbicides utilisés en association avec l'ABT, le PBO et le tridiphane.

Key words: multiple herbicide resistance / enhanced herbicide detoxification / P450(s) / GST(s) / Alopecurus myosuroides Huds.

Mots clés : résistances multiples / détoxication / P450(s) / GST(s) / Alopecurus myosuroides Huds.

Corresponding author: Anne Letouzé

Communicated by Gérard Guyot (Avignon, France)

© INRA, EDP Sciences 2003

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