ΔΙΕΡΕΥΝΗΣΗ ΑΝΘΕΚΤΙΚΟΤΗΤΑΣ 30 ΠΛΗΘΥΣΜΩΝ ΔΙΑΦΟΡΩΝ ΕΙΔΩΝ ΜΟΥΧΡΙΤΣΑΣ (Echinochloa spp.) ΣΕ ΖΙΖΑΝΙΟΚΤΟΝΑ

ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΓΕΩΠΟΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ ΕΙΔΙΚΕΥΣΗ ΓΕΝΕΤΙΚΗΣ ΒΕΛΤΙΩΣΗΣ ΦΥΤΩΝ, ΑΓΡΟΚΟΜΙΑΣ ΚΑΙ ΖΙΖΑΝΙΟΛΟΓΙΑΣ ΔΙΕΡΕΥΝΗΣΗ ΑΝΘΕΚΤΙΚΟΤΗΤΑΣ 30 ΠΛΗΘΥΣΜΩΝ ΔΙΑΦΟΡΩΝ ΕΙΔΩΝ ΜΟΥΧΡΙΤΣΑΣ (Echinochloa spp.) ΣΕ ΖΙΖΑΝΙΟΚΤΟΝΑ Σοφία Λ. Χατζηλαζαρίδου Πτυχιούχος Γεωπόνος του Α.Π.Θ. Επιβλέπων καθηγητής Η. Γ. Ελευθεροχωρινός ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΗ ΔΙΑΤΡΙΒΗ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ 2013

ΔΙΕΡΕΥΝΗΣΗ ΑΝΘΕΚΤΙΚΟΤΗΤΑΣ 30 ΠΛΗΘΥΣΜΩΝ ΔΙΑΦΟΡΩΝ ΕΙΔΩΝ ΜΟΥΧΡΙΤΣΑΣ (Echinochloa spp.) ΣΕ ΖΙΖΑΝΙΟΚΤΟΝΑ Σοφία Λ. Χατζηλαζαρίδου Πτυχιούχος Γεωπόνος του Α.Π.Θ. ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΗ ΔΙΑΤΡΙΒΗ Υποβλήθηκε στη Γεωπονική Σχολή Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών Ειδίκευση Γενετικής Βελτίωσης Φυτών, Αγροκομίας και Ζιζανιολογίας Τριμελής εξεταστική επιτροπή Ηλίας Ελευθεροχωρινός, επιβλέπων καθηγητής Γεωπονική Σχολή του Α.Π.Θ. Χρήστος Δόρδας, επίκουρος καθηγητής Γεωπονική Σχολή του Α.Π.Θ. Ιωάννης Τσιάλτας, λέκτορας Γεωπονική Σχολή του Α.Π.Θ. ii

Στους γονείς μου και όσους στάθηκαν πλάι μου. iii

ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ Επιθυμώ να εκφράσω τις θερμές μου ευχαριστίες στον καθηγητή της Γεωπονικής Σχολής του Α.Π.Θ. κ. Ηλία Ελευθεροχωρινό για την ανάθεση του θέματος, τον σχεδιασμό και την εποπτεία των πειραμάτων, τη βοήθειά του κατά την ερμηνεία των δεδομένων, καθώς επίσης και για τις πολύτιμες οδηγίες και υποδείξεις κατά τη διάρκεια της συγγραφής αυτής της εργασίας ως προς το περιεχόμενο, τη δομή και την τελική παρουσίασή της. Ευχαριστώ θερμά τον κ. Χρήστο Δόρδα, επίκουρο καθηγητή της Γεωπονικής Σχολής του Α.Π.Θ. και κ. Ιωάννη Τσιάλτα, λέκτορα της Γεωπονικής Σχολής του Α.Π.Θ., μέλη της τριμελούς εξεταστικής επιτροπής, για την κριτική ανάγνωση του κειμένου και τις χρήσιμες υποδείξεις τους στη βελτίωση αυτής της εργασίας καθώς και τον κ. Γεώργιο Μενεξέ, λέκτορα της Γεωπονικής Σχολής του Α.Π.Θ. για την πολύτιμη βοήθειά του στη στατιστική ανάλυση των δεδομένων. Ιδιαίτερες ευχαριστίες εκφράζονται στον διδάκτορα του Α.Π.Θ. κ. Νικόλαο Καλούμενο, στον διδάκτορα του Α.Π.Θ. κ. Αριστείδη Παπαπαναγιώτου και στην μεταπτυχιακή φοιτήτρια του Α.Π.Θ. κ. Βασιλική Τσιώνη για την πολύτιμη βοήθειά τους κατά τη διεξαγωγή των πειραμάτων. Θα ήθελα ιδιαιτέρως να ευχαριστήσω τους γονείς μου Λάζαρο Χατζηλαζαρίδη και Παρασκευή Γεωργανάκη για την αμέριστη συμπαράσταση και για τη συνεχή τους ενθάρρυνση καθ όλη τη διάρκεια εκπόνησης της μεταπτυχιακής μου διατριβής. Τέλος, οφείλω ακόμα να ευχαριστήσω όλους τους συναδέλφους και φίλους που με βοήθησαν με οποιοδήποτε τρόπο καθ όλη τη διάρκεια εκπόνησης της μεταπτυχιακής μου διατριβής. iv

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ Σελίδα Ευχαριστίες...iv 1. Εισαγωγή... 1 1.1. Ονοματολογία της μουχρίτσας (Echinochloa) και ιστορικά στοιχεία... 2 1.2. Κατάταξη και βιολογία του ζιζανίου μουχρίτσα (Echinochloa spp.)... 3 E. crus-galli... 4 E. hispidula... 7 E. oryzoides... 7 E. orizycola... 8 E. colona... 8 1.3. Η μουχρίτσα (Echinochloa) ως πρόβλημα... 9 1.4. Μέτρα αντιμετώπισης της μουχρίτσας... 10 1.4.1. Καλλιεργητικά μέτρα αντιμετώπισης της μουχρίτσας... 10 1.4.2. Χημικά μέσα αντιμετώπισης της μουχρίτσας... 13 1.4.2.1 Ζιζανιοκτόνα αναστολείς της δράσης του ενζύμου ALS... 14 1.4.2.1.1 Σουλφονυλουρίες... 16 1.4.2.1.2 Ιμιδαζολινόνες... 18 1.4.2.1.3 Τριαζολοπυριμιδίνες... 19 1.4.2.1.4 Πυριμιδινυλθειοβενζοϊκά... 20 1.4.2.1.5 Σουλφονυλαμινοκαρβονυλοτριαζολινόνες... 20 1.4.2.2 Ζιζανιοκτόνα αναστολείς της δράσης του ενζύμου ACCase.. 21 1.4.2.2.1 Αρυλοξυφαινοξυαλκανοϊκά... 23 1.4.2.2.2 Κυκλοεξανδιόνες... 24 1.4.2.2.3 Φαινυλοπυραζολίνες... 25 1.5. Ανθεκτικότητα ζιζανίων σε ζιζανιοκτόνα... 26 1.5.1 Εξέλιξη της ανθεκτικότητας της μουχρίτσας... 31 1.5.2 Ανάπτυξη ανθεκτικότητας σε ζιζανιοκτόνα αναστολείς της δράσης του ενζύμου ALS... 32 v

1.5.3 Ανά Ανάπτυξη ανθεκτικότητας σε ζιζανιοκτόνα αναστολείς της δράσης του ενζύμου ACCase.... 35 1.5.4 Σταυρανθεκτικότητα σε ζιζανιοκτόνα αναστολείς της δράσης του ενζύμου ALS ή του ενζύμου ACCase... 36 1.5.5 Εξέλιξη ανθεκτικότητας στην Ελλάδα... 38 1.6. Σκοπός της εργασίας... 40 2. Πειραματικές εργασίες... 42 2.1. Διαχείριση φυτικού υλικού... 42 2.2. Πείραμα ελέγχου ανάπτυξης ανθεκτικότητας στα ζιζανιοκτόνα penoxsulam, bispyribac-sodium, cyhalofop-butyl και profoxydim... 43 2.2.1. Υλικά και μέθοδοι... 43 2.2.2. Αποτελέσματα... 44 2.2.3. Συζήτηση... 53 2.3. Πείραμα ελέγχου πιθανής ανθεκτικότητας σε μίγματα ζιζανιοκτόνων... 56 2.3.1. Υλικά και μέθοδοι... 56 2.3.2. Αποτελέσματα... 58 2.3.3. Συζήτηση... 61 2.4. Πείραμα ελέγχου πιθανής σταυρανθεκτικότητας στο imazamox.... 62 2.4.1. Υλικά και μέθοδοι... 62 2.4.2. Αποτελέσματα... 64 2.4.3. Συζήτηση... 68 2.5. Πείραμα ελέγχου ανθεκτικότητας σε σουλφονυλουρίες (nicosolfuron, rimsulfuron, foramsulfuron)... 70 2.5.1. Υλικά και μέθοδοι... 70 2.5.2. Αποτελέσματα... 72 2.5.3. Συζήτηση... 75 2.6. Διερεύνηση του μηχανισμού ανθεκτικότητας... 76 2.6.1. Υλικά και μέθοδοι... 76 2.6.2. Αποτελέσματα και συζήτηση... 78 vi

2.7. Διερεύνηση της αποτελεσματικότητας ζιζανιοκτόνων με διαφορετικό μηχανισμό δράσης για την αντιμετώπιση των ανθεκτικών πληθυσμών μουχρίτσας... 81 2.7.1. Υλικά και μέθοδοι... 81 2.7.2. Αποτελέσματα και συζήτηση... 82 3. Συμπεράσματα... 83 4. Περίληψη... 85 5. Summary... 87 6. Βιβλιογραφία... 89 7. Παράρτημα... 99 vii

1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Το είδος μουχρίτσα (Echinochloa spp) είναι ένα από τα δέκα πιο σημαντικά ζιζάνια παγκοσμίως και αποτελεί απειλή της παραγωγής γεωργικών προϊόντων σε περισσότερες από 28 χώρες (HRAC, 2013). Στην Ελλάδα κατέχει την τρίτη θέση στην κατάταξη με τα σπουδαιότερα ζιζάνια που απαντώνται σε ανοιξιάτικες καλλιέργειες (Δαμανάκης, 1979; Ελευθεροχωρινός, 2008). Η αύξηση της πυκνότητας της μουχρίτσας έχει ως συνέπεια τη μείωση της απόδοσης των καλλιεργούμενων φυτών και την υποβάθμιση της ποιότητας των παραγόμενων προϊόντων, πράγμα που καθιστά αναγκαία την αποτελεσματική της αντιμετώπιση. Η αντιμετώπιση του ζιζανίου μουχρίτσα γίνεται κυρίως χημικά, με τη χρήση ζιζανιοκτόνων, αφού είναι η αποτελεσματικότερη και η οικονομικότερη μέθοδος σε σχέση με τις άλλες μεθόδους αντιμετώπισης ζιζανίων (βοτάνισμα, μηχανική κατεργασία, κοπή ζιζανίων, κάψιμο ζιζανίων και βιολογική μέθοδος). Σταθμός στην ιστορία της ζιζανιολογίας είναι η ανακάλυψη των σουλφονυλουριών, οι οποίες αναστέλλουν τη δράση του ενζύμου ALS και χαρακτηρίζονται από μεγάλη δραστικότητα, ευρύ φάσμα δράσης (ετήσια και πολυετή ζιζάνια) και μικρή επιβάρυνση στο περιβάλλον (Tranel και Wright, 2002). Βέβαια, η συνεχής χρήση ζιζανιοκτόνων, με τον ίδιο μηχανισμό δράσης και η μη εναλλαγή μεθόδων αντιμετώπισης των ζιζανίων, οδήγησε στην αύξηση της εμφάνισης ανθεκτικών πληθυσμών-βιοτύπων. Αξίζει να αναφερθεί ότι έχουν ήδη καταγραφεί παγκοσμίως περισσότερες από 400 περιπτώσεις ανθεκτικών βιοτύπων-πληθυσμών σε ζιζανιοκτόνα που αναστέλλουν τη δράση του ενζύμου ALS, οι οποίοι ανήκουν σε 129 είδη φυτών (Heap, 2013). Οι ανθεκτικοί βιότυποι των ζιζανίων περιορίζουν την επιλογή ζιζανιοκτόνων που χρησιμοποιούνται σε κάθε καλλιέργεια, ενώ με την επιλογή ενός άλλου ζιζανιοκτόνου ή κάποιας άλλης μεθόδου, αντί της «χημικής», παρατηρούνται σε πολλές περιπτώσεις οικονομικές απώλειες και περιβαλλοντικές επιπτώσεις. Η αντιμετώπιση των ανθεκτικών βιοτύπων και η αποφυγή της εξέλιξης νέων ανθεκτικών βιοτύπων πληθυσμών στα ζιζανιοκτόνα δεν είναι εύκολη υπόθεση και γι' αυτό δημιουργήθηκε μεγάλη ανησυχία στη ζιζανιολογική κοινότητα σε παγκόσμιο επίπεδο. 1

Στην Ελλάδα, το 1986, αναφέρθηκε για πρώτη φορά περιστατικό αδυναμίας αντιμετώπισης ζιζανίου από το ζιζανιοκτόνο propanil (αναστολέας της ροής ηλεκτρονίων στο φωτοσύστημα ΙΙ) σε φυτά μουχρίτσας. Έκτοτε, πολλοί βιότυποι μουχρίτσας έχουν αναπτύξει ανθεκτικότητα σε διάφορες οικογένειες ζιζανιοκτόνων και αυξάνονται με ταχύ ρυθμό κατά τα τελευταία χρόνια (Ελευθεροχωρινός, 2008) 1.1 Ονοματολογία της μουχρίτσας (Echinochloa) και ιστορικά στοιχεία To E. crus-galli είναι το πιο διαδεδομένο παγκοσμίως είδος του γένους Echinochloa (Carretero, 1981; Costea και Tardif, 2002), ενώ στη χώρα μας αναφέρεται ως κοινό ζιζάνιο σε καλλιέργειες ρυζιού, βαμβακιού, αραβοσίτου, σακχαρότευτλων, μηδικής και σχεδόν όλων των αρδευόμενων εαρινών καλλιεργειών (Δαμαλάς, 2006; Ελευθεροχωρινός, 2008). Επίσης, κατά τους Holm κ.ά. (1977) είναι σοβαρό πρόβλημα σε 42 χώρες του κόσμου, ενώ υπάρχει ως ζιζάνιο τουλάχιστον σε άλλες 28 χώρες. Τέλος, το είδος αυτό εμφανίζεται ως ζιζάνιο σε 36 διαφορετικές καλλιέργειες στον κόσμο. Ειδικότερα, το είδος αυτό: Θεωρείται ως το σημαντικότερο ζιζάνιο του ρυζιού στις περισσότερες χώρες του κόσμου όπως Αυστραλία, Βραζιλία, Κεϋλάνη, Χιλή, Ελλάδα, Ινδονησία, Ιράν, Ιταλία, Φιλιππίνες, Πορτογαλία, Ισπανία και Ταϊβάν. Είναι μέσα στα τρία κυριότερα ζιζάνια της καλλιέργειας του βαμβακιού στην Αυστραλία, στην Ισπανία και σε χώρες της πρώην Σοβιετικής Ένωσης. Είναι από τα κυριότερα ζιζάνια της καλλιέργειας του αραβοσίτου στην Αυστραλία και στις χώρες της πρώην Γιουγκοσλαβίας. Είναι από τα κυριότερα ζιζάνια των σακχαρότευτλων και θεωρείται σημαντικό ζιζάνιο και σε άλλες καλλιέργειες όπως της πατάτας, του καπνού και του κρεμμυδιού στις ΗΠΑ. Το E. crus-galli θεωρείται ιθαγενές είδος της Ευρώπης και της Ασίας (Maun και Barrett, 1986; Mitich, 1990). Επίσης, η Ινδία αναφέρεται ως κέντρο καταγωγής της. Θεωρείται τροπικό φυτό που έχει διαδοθεί και προσαρμοστεί στην εύκρατη ζώνη και στην Β. Αμερική περίπου στα μέσα του 19 ου αιώνα. Το σύνθετο λατινικό όνομα Echinochloa προέρχεται από την ελληνική λέξη echinos = εχινός (κν. αχινός, ακανθόχοιρος) και την επίσης ελληνική λέξη chloa = 2

χλόη. Το δεύτερο μέρος του ονόματος πηγάζει από την λατινική λέξη crus, που σημαίνει πόδι και τη λέξη galli, γενική κτητική του λατινικού gallus που σημαίνει πετεινός (Mitich, 1990). Στην ελληνική γλώσσα το όνομα αποδίδεται ως Εχινοχλόη η αλεκτορόπους. Είναι αξιοσημείωτο ότι στις περισσότερες γλώσσες του κόσμου εκτός από το αμερικάνικο barnyardgrass, τονίζεται στην ονοματολογία το χαρακτηριστικό «πόδι πετεινού» (αγγλικά: cockspurgrass, γαλλικά: pied-de-cop, ιταλικά: panico pié di gallo, ισπανικά: pata de gallina) (Δαμαλάς, 2006) 1.2 Κατάταξη και βιολογία του ζιζανίου μουχρίτσα (Echinochloa spp.) Η μουχρίτσα (Echinochloa) κατατάσσεται στα πρώτα πέντε σημαντικότερα ζιζάνια που απαντώνται στα φυτά μεγάλης καλλιέργειας και στις δενδρώδεις καλλιέργειες στη χώρα μας (Δαμανάκης, 1979; Ελευθεροχωρινός, 2002) και στα πέντε σπουδαιότερα ζιζάνια στον κόσμο (Holm, 1969; Δαμαλάς, 2006). Το γένος Echinochloa ανήκει στην οικογένεια Poaceae (ή Gramineae), η οποία περιλαμβάνει ετήσια και πολυετή είδη που απαντώνται σε εύκρατες και θερμές ζώνες στον κόσμο (Πίνακας 1.2.1). Δεν έχει προσδιοριστεί ο ακριβής αριθμός των ειδών που περιλαμβάνονται στο γένος Echinochloa γιατί σε πολλά είδη παρουσιάζεται μεγάλη ποικιλομορφία στους βιοτύπους που περιλαμβάνουν, με αποτέλεσμα η διάκριση και η κατάταξή τους να είναι δύσκολη (Carretero, 1981). Πίνακας 1.2.1. Βοτανική κατάταξη του ζιζανίου μουχρίτσα (Echinochloa spp.) Βασίλειο: Plantae - Φυτά Υποβασίλειο: Tracheobionta Αγγειώδη φυτά Superdivision: Spermatophyta Σπερματόφυτα Διαίρεση: Magnoliophyta Ανθοφόρα φυτά Κλάση: Liliopsida Μονοκοτυλήδονα Υπόκλαση: Commelinidae Τάξη: Cyperales Οικογένεια: Poaceae Γένος: Echinochloa P. Beauv. 3

Η μουχρίτσα (Echinochloa) είναι ετήσιο, εαρινό, μονοκοτυλήδονο φυτό. Προτιμά κυρίως τα θερμά, υγρά και πλούσια σε θρεπτικά στοιχεία εδάφη. Το καλάμι είναι πράσινο, κυλινδρικό ή πεπλατυσμένο, έχει όρθια ή έρπουσα έκφυση, με μήκος 20-80 cm. Αναπαράγεται με σπόρους που φυτρώνουν άνοιξη και καλοκαίρι. Τα κατώτερα φύλλα κοκκινίζουν (σε ορισμένα είδη όπως το E. crus-galli), ενώ ο κολεός τους δεν αγκαλιάζει πλήρως το καλάμι. Γενικώς, ο κολεός των φύλλων είναι πράσινος, λείος ή καλυμμένος με τρίχες και δεν έχει ωτίδια και γλωσσίδιο. Το έλασμα των φύλλων είναι πράσινο, επίπεδο, μακρύ και φαρδύ (4-20 mm) και σε ορισμένες περιπτώσεις υπάρχουν λίγες τρίχες περιφερειακά του ελάσματος, κοντά στον κολεό. Δεν έχει ευδιάκριτο κεντρικό νεύρο και τα φύλλα διατάσσονται σε δύο κατευθύνσεις. Η ταξιανθία είναι πρασινωπή ή ερυθρή, ωοειδής φόβη. Τα σταχύδια είναι μονανθή, τα λέπυρα φέρουν τρίχες και ο χιτώνας στους περισσότερους βιότυπους καταλήγει σε άγανο. Όμως, υπάρχουν και βιότυποι μουχρίτσας με χιτώνα χωρίς άγανο. Σε ορισμένους βιότυπους, η βάση του φυτού κοκκινίζει εξωτερικά. Η ρίζα είναι θυσανωτή. Ανθοφορεί από τον Ιούνιο μέχρι τον Σεπτέμβριο. Αυτό το αγρωστώδες είδος είναι οικολογικά όμοιο με το ρύζι και είναι σχεδόν δυσδιάκριτο από τα φυτά του ρυζιού νωρίς κατά τη βλαστική φάση στο ρύζι απ ευθείας σποράς (Juliano κ.ά., 2010; Δαμαλάς 2006; Ελευθεροχωρινός, 2002). Τα πέντε κυριότερα είδη μουχρίτσας στην νοτιοδυτική Ευρώπη είναι τα παρακάτω: E. crus-galli E. hispidula E. oryzoides E. oryzicola και E. colona Echinochloa crus-galli (L.) Beauv. [Συνώνυμα: Panicum crus-galli L., P. crus-corvi L.]. Είναι το συχνότερα απαντώμενο είδος στη χώρα μας. Είναι ετήσιο ζιζάνιο των υποτροπικών και τροπικών περιοχών αφού προτιμά υγρά, θερμά και πλούσια εδάφη. Απαντάται σε περιοχές με καλλιέργειες ρυζιού, ανοιξιάτικων φυτών μεγάλης καλλιέργειας, λαχανοκομικών φυτών, δενδρωδών και θαμνωδών φυτών αλλά και σε υγροτόπους και αρδευτικά κανάλια. 4

Φυτρώνει άνοιξη με αρχές καλοκαιριού και, επειδή είναι λιγότερο θερμόφιλο από τα άλλα είδη μουχρίτσας, οι σπόροι του φυτρώνουν πολύ νωρίς στην καλλιέργεια του ρυζιού (η πιο πρώιμη μουχρίτσα). Αναπτύσσεται σε θερμοκρασίες που κυμαίνονται από 6,6 έως 52 ο C και ολοκληρώνει τον βιολογικό της κύκλο, τόσο σε συνθήκες βραχείας όσο και σε συνθήκες μακράς φωτοπεριόδου (Swanton κ.ά., 2000). Συγκρινόμενοι με τα υπόλοιπα είδη, οι σπόροι του E. crus-galli φυτρώνουν πιο γρήγορα σε αγρούς με χαμηλό ύψος νερού αλλά αδυνατούν να φυτρώσουν σε συνθήκες κατάκλυσης. Αναπτύσσεται σε ποικιλία εδαφών. Συνήθως, προτιμά γόνιμα εδάφη με υψηλή υδατοϊκανότητα αλλά έχει βρεθεί ότι αναπτύσσεται ικανοποιητικά και σε αλατούχα εδάφη (Δαμαλάς, 2006; Ελευθεροχωρινός, 2002). Στα σπορόφυτα αλλά και σε πλήρως ανεπτυγμένα φυτά, η βάση είναι ερυθροϊώδης. Το E. crus-galli έχει υψηλή ικανότητα αδερφώματος. Στο στάδιο αδελφώματος, οι βλαστοί (αδέλφια) είναι πεπλατυσμένοι και έχουν σχεδόν οριζόντια παράλληλη προς το έδαφος έκφυση (σχήμα ροζέτας). Το ύψος της κυμαίνεται από 0,7 μέχρι 1,5 m. Τα φύλλα της είναι επιμήκη (μήκους 5-50 cm), φαρδιά (πλάτους 5-20 mm) και χρώματος σκούρου πράσινου, οξύληκτα, με παράλληλες νευρώσεις κατά μήκος του ελάσματος και προεξέχουσα μόνο την κεντρική νεύρωση στην κάτω επιφάνεια του ελάσματος. Τα φύλλα είναι λεία χωρίς τρίχες, όμως, κάποιοι βιότυποι φέρουν αραιές τρίχες στη βάση του ελάσματος. Στο σημείο του κολεού και του ελάσματος δεν υπάρχει ούτε γλωσσίδιο, ούτε ωτίδια. Η ταξιανθία είναι ανοικτή φόβη, όρθια ή ελαφρώς κυρτή προς το έδαφος, ερυθρού χρώματος και μήκους 10-20 cm. Τα ανθίδια είναι ωοειδή και έχουν μήκος 3-4 mm. Κάποιοι βιότυποι φέρουν άγανο, το μήκος του οποίου εξαρτάται από τον βιότυπο και μπορεί να κυμαίνεται από 10 έως 30 mm. Ο καρπός είναι καρύοψη και σπόροι της E. crus-galli είναι οι μικρότεροι από τα άλλα είδη (Δαμαλάς, 2006; Ελευθεροχωρινός, 2002). Είναι αυτογονιμοποιούμενο φυτό και πολλαπλασιάζεται μόνο με σπόρους, οι οποίοι είναι κατά πολύ περισσότεροι από αυτούς που παράγει το ρύζι και διασπείρονται είτε με ζώα (κυρίως πουλιά), είτε με το νερό. Η ικανότητα της εγγενούς αναπαραγωγής της E. crus-galli είναι πολύ υψηλή, γεγονός που αποδεικνύεται από πολλές πειραματικές εργασίες. Στην Καλιφόρνια, o Norris (1992) βρήκε ότι σε καλλιέργεια ζαχαροτεύτλων ένα φυτό E. crus-galli ανά μέτρο 5

γραμμής μπορεί να παράγει από 30.000 έως 200.000 σπόρους. Οι Bosnic και Swanton (1997) βρήκαν ότι η απόδοση σε σπόρους φυτών E. crus-galli, που φύτρωσαν μαζί με φυτά καλαμποκιού, κυμαινόταν από 14.400 έως 36.200 σπόρους ενώ η απόδοση των φυτών, που φύτρωσαν μετά την ανάπτυξη του τρίτου φύλλου του καλαμποκιού, ήταν 1.200 έως 2.800 σπόροι. Αργότερα, το 2001, βρέθηκε σε πειράματα τομάτας ότι ένα φυτό E. crus-galli απουσία ανταγωνισμού μπορεί να παράγει μέχρι και 400.000 σπόρους, ενώ σε πυκνότητα φυτών 50 φυτά/m 2, η παραγωγή μειώνεται περίπου στους 10.000 σπόρους/φυτό (Norris κ.ά., 2001α). Οι σπόροι του είδους Echinochloa ωριμάζουν και πέφτουν πριν τη συγκομιδή του ρυζιού. Κάποιες φορές παράγεται και δεύτερη γενιά όταν τα όψιμα φυτά προλαβαίνουν να ολοκληρώσουν τον βιολογικό τους κύκλο τους σε μια περίοδο ανάπαυλας ή μεταξύ των καλλιεργειών ρυζιού στις εντατικές μονοκαλλιέργειες (Gressel και Valverde, 2009). Η ικανότητα αναπαραγωγής φυτών, που αναπτύσσονται αργά κατά την καλλιεργητική περίοδο, είναι χαμηλότερη από την ικανότητα αναπαραγωγής φυτών που φύτρωσαν νωρίς, αλλά είναι σημαντική (Vidotto κ.ά., 2007). Οι Norris κ.ά. (2003), σε έρευνά τους στην Ιταλία, βρήκαν πως φυτά που φύτρωσαν αρκετά αργά, δηλαδή στα μέσα Ιουλίου, και αναπτύχθηκαν χωρίς ανταγωνιστές, κατάφεραν να παράξουν περισσότερους από 400.000 σπόρους ανά φυτό. Οι σπόροι έχουν λήθαργο με μεταβλητή διάρκεια, ο οποίος φεύγει με ξηρή αποθήκευση και με υψηλές θερμοκρασίες, είτε με υγρή αποθήκευση και με χαμηλές θερμοκρασίες (Honec και Martinkova, 1996). Η φυτρωτική ικανότητα των σπόρων διατηρείται ακόμη και μετά από έξι χρόνια ξηρής αποθήκευσης (Maun και Barrett, 1986). Το E. crus-galli θεωρείται ευρέως διαδεδομένο φυτό και με μεγάλη ανταγωνιστική ικανότητα λόγω του ότι παρουσιάζει: Υψηλό δυναμικό εγγενούς παραγωγής (παράγει μεγάλο αριθμό σπόρων ανά φυτό και μικρού μεγέθους) Λήθαργο και μεγάλη διασπορά των σπόρων (φυτρωτική ικανότητα που διατηρείται πολλά έτη, αγαπημένη τροφή πτηνών) Προσαρμοστικότητα των φυτών σε διαφορετικές συνθήκες περιβάλλοντος (θερμοκρασίας, φωτοπεριόδου) και 6

Εμφάνιση ανθεκτικότητας στα ζιζανιοκτόνα (Δαμαλάς, 2006). Echinochloa hispidula (Retz.) Nees e Royle. [Συνώνυμα: E. phyllopogon (Stapf) Koss., E. phyllopogon (Stapf) Vasc., E. erecta (Pollaci) Pignatti]. Είναι ετήσιο ζιζάνιο των τροπικών και υποτροπικών περιοχών, εμφανίζεται σε ορυζώνες και είναι το δεύτερο από πλευράς συχνότητας εμφάνισης στους ορυζώνες και σε θερινές αρδευόμενες καλλιέργειες στην Ελλάδα. Οι σπόροι του φυτρώνουν πιο αργά στην καλλιέργεια του ρυζιού σε σχέση με το E. crus-galli (όψιμη μουχρίτσα late watergrass). Τα φύλλα είναι ίσια και ελαφρώς αναπεπτάμενα στη μέση κατά μήκος του ελάσματος, φαρδιά, χρώματος ανοικτού πράσινου και φέρουν τρίχες στην εξωτερική πλευρά του κολεού. Το E. hispidula ή αλλιώς E. phyllopogon έχει μεγάλη ικανότητα αδελφώματος, όπως και το E. crus-galli. Τα αδέλφια, συνήθως, εμφανίζουν όρθια έκφυση και το ύψος του φυτού σε πλήρη ανάπτυξη κυμαίνεται από 0,9 έως 1,3 m. Όπως και στο E. crus-galli, τα φύλλα στερούνται γλωσσιδίου και ωτιδίων. Η ταξιανθία είναι πράσινη, ανοικτή φόβη (διακλαδώσεις κολλημένες στον κεντρικό άξονα). Τα ανθίδια έχουν μήκος 3,2-3,6 mm τα οποία καταλήγουν σε άγανο. Βέβαια, επειδή το συγκεκριμένο είδος παρουσιάζει μεγάλη ποικιλομορφία, κάποιοι βιότυποι απαντώνται με ερυθρή ταξιανθία και κάποιοι δεν φέρουν άγανο στα ανθίδια (Δαμαλάς, 2006; Ελευθεροχωρινός, 2002). Echinochloa oryzoides (Ard.) Fritsh. [Συνώνυμα: Panicum oryzoides Ard., E. crus-galli (L.) Beauv. subsp oryzoides Ard. Bolos & Masclan, E. hostii (Bieb.) Link., E. macrocarpa Vasing.]. Είναι ετήσιο ζιζάνιο των τροπικών και υποτροπικών περιοχών, που αναπτύσσεται αποκλειστικά σε ορυζώνες και όχι σε άλλες θερινές αρδευόμενες καλλιέργειες. Τα νεαρά φυτά έχουν ελαφρώς ερυθρή έως ερυθροϊώδη βάση. Τα φύλλα δεν εμφανίζουν γλωσσίδιο και ωτίδια και είναι γυαλιστερά, πλατιά και ανοικτού πράσινου χρώματος. Έχει παρατηρηθεί, όμως, ότι κάποιοι βιότυποι φέρουν φύλλα με τρίχες στα περιθώρια της βάσης τους. Η ταξιανθία είναι κλειστή, κυρτή προς τα κάτω, πράσινου ή ερυθρού χρώματος. Τα ανθίδια είναι πράσινα και μεγάλα (μεγαλύτερου μήκους από 3,6 mm) και ο χιτώνας τους καταλήγει πάντα σε άγανο μεγάλου μήκους (Tabacchi κ.ά., 2006; Δαμαλάς, 2006; Ελευθεροχωρινός, 2002). 7

Η χρήση του συστήματος συνεχούς κατάκλυσης του αγρού για την παραγωγή ρυζιού συνέβαλε ώστε τα είδη E. phyllopogon και E. oryzoides, όντας πιο ανταγωνιστικά, να προσαρμοστούν στα περιβάλλοντα αυτά και να αντικαταστήσουν τα πιο ευαίσθητα είδη μουχρίτσας (πχ E. crus-galli). Η πρώιμη και όψιμη μουχρίτσα, όπως ονομάζονται αλλιώς τα είδη E. oryzoides και E. phyllopogon αντίστοιχα, θεωρούνται σοβαρά ζιζάνια της καλλιέργειας ρυζιού υπό κατάκλυσησε πολλές ορυζοπαραγωγικές περιοχές της Ευρώπης (Carretero, 1981) και των ΗΠΑ (Hill κ.ά., 1985). Echinochloa oryzicola (Vasing.) Vasing. [Συνώνυμα: Panicum oryzicola Vasing., E. phyllopogon (Stapf) Koss. subsp. oryzicola (Vasing.) Koss., E. crus-galli (L.) Beauv. var oryzicola (Vasing.) Ohwi]. Το E. oryzicola είναι ετήσιο ζιζάνιο των τροπικών και υποτροπικών περιοχών και αναπτύσσεται μόνο σε ορυζώνες και όχι σε άλλες θερινές αρδευόμενες καλλιέργειες. Τα φύλλα στερούνται γλωσσιδίου και ωτιδίων, είναι φαρδιά και γυαλιστερά, ανοικτού πράσινου χρώματος. Συνήθως δεν φέρουν τρίχες αλλά μερικοί βιότυποι φέρουν φύλλα με τρίχες στα περιθώρια της βάσης τους. Τα φύλλα εμφανίζουν σχεδόν όρθια έκφυση. Η ταξιανθία είναι κλειστή, όρθια ή ελαφρώς κεκλιμένη, πράσινου ή ερυθρού χρώματος. Τα ανθίδια είναι μεγάλα (μεγαλύτερου μήκους από 3,6 mm). Ο χιτώνας μερικών βιοτύπων καταλήγει σε άγανο ενώ κάποιων άλλων βιοτύπων όχι (Δαμαλάς, 2006; Ελευθεροχωρινός, 2002). Echinochloa colona (L.) Link. [Συνώνυμα: Panicum colonum L.] Είναι ετήσιο ζιζάνιο των υποτροπικών και τροπικών περιοχών, που αναπτύσσεται σε καλλιεργούμενες περιοχές και σε υγροτόπους και αρδευτικά κανάλια. Τα νεαρά φυτά είναι σκούρου πράσινου χρώματος και τα φύλλα τους είναι στενά και κοντά. Η βάση τους είναι ερυθροϊώδης. Το E. colona δεν φέρει τρίχες στη βάση και στον κολεό των φύλλων. Η ταξιανθία είναι ανοικτή φόβη, όρθια ή ελαφρώς κυρτή προς το έδαφος, πράσινη ή ερυθροϊώδους απόχρωσης. Τα σταχίδια είναι κοντά και αραιά, ενώ τα ανθίδια έχουν μήκος 1,5 έως 2,8 mm και δεν φέρουν άγανο (Tabacchi κ.ά., 2006; Δαμαλάς, 2006). 8

1.3. Η μουχρίτσα (Echinochloa) ως πρόβλημα Η μουχρίτσα (Echinochloa) αναφέρεται ως σοβαρό πρόβλημα σε 34 χώρες στον κόσμο (Heap, 2013), ενώ μαζί με το κόκκινο ρύζι (Oryza sativa) θεωρούνται ως τα σημαντικότερα ζιζάνια της καλλιέργειας του ρυζιού παγκοσμίως. Ιδιαίτερα, το E. crus-galli θεωρείται το σημαντικότερο ζιζάνιο στην καλλιέργεια του ρυζιού στις περισσότερες χώρες του κόσμου (Κίνα, Ελλάδα, Ιταλία, Φιλιππίνες, Ταϊλάνδη, Τουρκία, ΗΠΑ, Βραζιλία, Νότια Κορέα κ.α.). Ο Smith (1988), σε πειράματα στις ΗΠΑ, βρήκε ότι οι αποδόσεις τις καλλιέργειας του ρυζιού μπορεί να μειωθούν μέχρι και 65% εξαιτίας του ανταγωνισμού της μουχρίτσας καθ όλη τη διάρκεια της καλλιεργητικής περιόδου και η μείωση της απόδοσης εξαρτάται από την ποικιλία ρυζιού, καθώς και από την πυκνότητα και την κατανομή του πληθυσμού της μουχρίτσας στον χώρο. Φυτά E. crus-galli σε πυκνότητα 50 φυτών ανά m 2 προκάλεσαν μείωση απόδοσης κατά 28% στην ποικιλία Newbonnet και 65% στην Lemont στο Αρκάνσας (Smith, 1988). Τα πειράματα στην Ελλάδα έδειξαν ότι οι αποδόσεις του ρυζιού μπορεί να μειωθούν 20%, αν βρίσκονται σε ανταγωνισμό με 10 φυτά Ε. crus-galli ανά m 2 (Vasilakoglou κ.ά., 2000). Ο ανταγωνισμός του Ε. crusgalli με το ρύζι εξαρτάται από πολλούς παράγοντες και ειδικότερα από (Gibson κ.ά., 2001; Smith, 1988; Stauber κ.ά., 1991; Δαμαλάς, 2006): τον τύπο της καλλιέργειας (upland, lowland), την μέθοδο εγκατάστασης της καλλιέργειας (απευθείας σπορά, μεταφύτευση), τις ποικιλίες (υψηλές, ημινάνες, υψηλής ή χαμηλής ικανότητας αδερφώματος), τις καλλιεργητικές τεχνικές (προετοιμασία σποροκλίνης, πυκνότητα σποράς, λίπανση, καθαρότητα σπόρου, κατάκλυση), τη διάρκεια του ανταγωνισμού και την πυκνότητα και την κατανομή του ζιζανίου στον αγρό. Το Ε. crus-galli θεωρείται από τα σημαντικότερα ζιζάνια στις καλλιέργειες του βαμβακιού και προκαλεί απώλειες 10-40% της παραγωγής ρυζιού της Καλιφόρνια (Keeley και Thullen, 1991). Επίσης, είναι από τα σημαντικότερα ζιζάνια της 9

καλλιέργειας καλαμποκιού, αφού προκάλεσε μείωση της απόδοσης μέχρι 82% σε συνθήκες ανταγωνισμού (Spitters κ.ά., 1989). Σύμφωνα με τους Schweizer και Dexter (1987), το Ε. crus-galli είναι, επίσης, σημαντικό ζιζάνιο σε καλλιέργειες ζαχαροτεύτλων στην Β. Αμερική, αφού στην Ουάσιγκτον, η μείωση των αποδόσεων ήταν της τάξης του 49% ενώ στην Καλιφόρνια 45-80%, ανάλογα με την πυκνότητα του ζιζανίου. Μελέτες στην Καλιφόρνια έδειξαν ότι ένα φυτό Ε. crus-galli ανά μέτρο επί της γραμμής σποράς της καλλιέργειας προκάλεσε περισσότερο από 80% μείωση της απόδοσης των ζαχαροτεύτλων (Norris, 1992). Στην καλλιέργεια της τομάτας, με παρουσία του ζιζανίου σε ολόκληρη την καλλιεργητική περίοδο μεταφυτευμένης τομάτας, οι απώλειες τις απόδοσης σε εμπορεύσιμο καρπό κυμαίνονταν από 26 έως 84%, ενώ σε καλλιέργεια με απ ευθείας σπορά στον αγρό, οι απώλειες σε εμπορεύσιμο προϊόν κυμαίνονταν από 11 έως 75% ανάλογα με τον πληθυσμό του ζιζανίου (Bhowmik και Reddy, 1988; Norris κ.ά., 2001β). Τέλος, αποτελεί πρόβλημα στις καλλιέργειες πατάτας, φασολιού και πεπονιού (Maun και Barrett, 1986), αφού δημιουργεί προβλήματα στη μηχανική συγκομιδή προκαλώντας ζημιές στη λειτουργία των μηχανημάτων αυξάνοντας το κόστος. 1.4. Μέτρα αντιμετώπισης της μουχρίτσας 1.4.1 Καλλιεργητικά μέτρα αντιμετώπισης της μουχρίτσας Η κατάκλυση με νερό είναι ένα από τα κυριότερα καλλιεργητικά μέτρα που εφαρμόζονται στο ρύζι (O. sativa) για την αντιμετώπιση ζιζανίων. Η σπορά του ρυζιού σε κατακλυσμένα εδάφη ξεκίνησε νωρίς τη δεκαετία 1920 στην Καλιφόρνια ως μέθοδος για την αντιμετώπιση σοβαρών προσβολών E. crus-galli και άλλων αγρωστωδών ζιζανίων και εφαρμόζεται και στη χώρα μας (Chauhan και Johnson, 2011; Damalas κ.ά., 2008a; Fischer κ.ά., 2000a). Η διαχείριση του νερού είναι σημαντική στην καλλιέργεια του ρυζιού, επειδή η διατήρηση του νερού συνεχώς σε σημαντικό ύψος, έχει σαν αποτέλεσμα την μείωση του έντονου ανταγωνισμού των ζιζανίων και τη βελτίωση ως εκ τούτου της αποτελεσματικότητας των ζιζανιοκτόνων. Αξίζει να αναφερθεί ότι διατήρηση του νερού σε ύψος 10 cm για 25 ημέρες μετά τη σπορά συμβάλλει στην κανονική ανάπτυξη των φυτών του ρυζιού και εξασφαλίζει μερικό έλεγχο ορισμένων 10

βιοτύπων μουχρίτσας, μοσχοκύπερης και άλλων ζιζανίων. Απομάκρυνση του νερού από τον αγρό, για οποιοδήποτε λόγο, επιταχύνει το φύτρωμα των σπόρων και την ανάπτυξη των φυτών των παραπάνω ζιζανίων, τα οποία δυσκολεύονται να φυτρώσουν και να αναδυθούν πάνω από το νερό, όταν αυτό ξεπερνά τα 16-17 cm. Ύψος νερού >20 cm επιβραδύνει το φύτρωμα των σπόρων και την ανάδυση των σποροφύτων του ρυζιού, με αποτέλεσμα να προκαλείται καχεκτική ανάπτυξη των φυτών και τελικά, μειωμένες αποδόσεις. Η σπορά εντός του νερού και η μετέπειτα συνεχής κατάκλυση του αγρού για το μεγαλύτερο μέρος της καλλιεργητικής περιόδου, χρησιμοποιείται και στην Ελλάδα και μάλιστα συμβάλλει στη μείωση πληθυσμών ζιζανίων και στη μερική αντιμετώπισή τους επειδή δεν μπορούν να ανεχτούν παρατεταμένες περιόδους πλημμύρας κατά το στάδιο εκβλάστησης του σπόρου και της εγκατάστασης των φυταρίων (Ινστιτούτο Σιτηρών, 2013). Άλλα καλλιεργητικά μέτρα, που συμβάλλουν στην αύξηση της ανταγωνιστικής ικανότητας της καλλιέργειας έναντι των ζιζανίων, είναι (Gibson κ.ά, 2001; Gressel και Valverde, 2009; Talbert και Burgos, 2007; Tan κ.ά., 2005; Ινστιτούτο Σιτηρών, 2013): η κατάλληλη προετοιμασία της σποροκλίνης με καλλιεργητικές τεχνικές (όργωμα, χρήση καλλιεργητή, δισκοσβάρνας και φρέζας, ισοπέδωση αγρού), ο κατάλληλος χρόνος σποράς της καλλιέργειας, η χρήση σπόρου καθαρού από σπόρους ζιζανίων, η πυκνή σπορά της καλλιέργειας, η ορθή χρήση λιπασμάτων και νερού, η χρήση ανταγωνιστικών ειδών ή ποικιλιών καλλιέργειας ως προς τα ζιζάνια, οι ενδογονιδιακές ποικιλίες με ανθεκτικότητα σε μη εκλεκτικά ζιζανιοκτόνα (παραδείγματος χάρη, ποικιλία ρυζιού ανθεκτική στις ιμιδαζολινόνες, IMI-Rrice με το όνομα Clearfield), η εναλλαγή καλλιεργειών και ζιζανιοκτόνων και η χρήση μιγμάτων ζιζανιοκτόνων με διαφορετικούς μηχανισμούς δράσης. Η προετοιμασία της σποροκλίνης, ο κατάλληλος χρόνος σποράς της καλλιέργειας και η πυκνή σπορά των καλλιεργούμενων φυτών προσφέρει στην 11

καλλιέργεια τις καλύτερες συνθήκες για να αναπτυχθεί γρηγορότερα σε σχέση με τα ζιζάνια και να φτάσει σε ανταγωνιστικό στάδιο ανάπτυξης πριν από τα ζιζάνια. Σημαντικές καλλιεργητικές τεχνικές για τη σωστή προετοιμασία του αγρού και τον έλεγχο των ζιζανίων είναι το όργωμα, η χρήση δισκοσβάρνας, η χρήση καλλιεργητή, το φρεζάρισμα και η ισοπέδωση του αγρού. Το όργωμα, η χρήση δισκοσβάρνας ή η χρήση καλλιεργητή, αμέσως μετά τη συγκομιδή το φθινόπωρο, αυξάνουν τον αερισμό του εδάφους και βοηθούν στην ταχύτερη αποξήρανσή του. Το φρεζάρισμα επισπεύδει την αποσύνθεση υπολειμμάτων της καλλιέργειας και μειώνει την εμφάνιση ζιζανίων και χλωροφυκών το επόμενο έτος. Μη επαρκής ισοπέδωση του αγρού μπορεί να αυξήσει τα προβλήματα από ζιζάνια. Στα σημεία του εδάφους, τα οποία δεν καλύπτονται επαρκώς με νερό, αναφύονται ταχύτερα τα ζιζάνια και ειδικά τα αγρωστώδη. Η λεπτή υφή σποροκλίνης σε συνδυασμό με μικρό ύψος νερού ευνοούν την ανάπτυξη ζιζανίων με πολύ μικρούς σπόρους, όπως είναι το ζιζάνιο Cyperus difformis. Η χρήση πιστοποιημένου σπόρου είναι ένα πολύ καλό προληπτικό μέτρο αποφυγής εισόδου στον αγρό σπόρων ζιζανίων, ειδικά του κόκκινου ρυζιού και της μουχρίτσας (Ινστιτούτο Σιτηρών, 2013). Η χρήση των λιπασμάτων θα πρέπει να γίνεται στον κατάλληλο χρόνο και στην κατάλληλη ποσότητα για την καλλιέργεια, επειδή τα περισσότερα ζιζάνια είναι πιο ανταγωνιστικά από τα καλλιεργούμενα φυτά και έχουν την ικανότητα να αξιοποιούν καλύτερα τα θρεπτικά στοιχεία και να παράγουν περισσότερη βιομάζα ανά μονάδα διαθέσιμου λιπάσματος στο έδαφος. Όσο περισσότερο λίπασμα δεν αξιοποιείται από την καλλιέργεια και είναι διαθέσιμο, χρησιμοποιείται από τα ζιζάνια, τα οποία παράγουν περισσότερη βιομάζα βλαστού, ρίζας και περισσότερα αδέλφια με τα οποία ανταγωνίζονται την καλλιέργεια. Η ενσωμάτωση αζωτούχων και φωσφορούχων λιπασμάτων, σε πολύ μικρό βάθος ( 5 cm), έχει ως συνέπεια την ευκολότερη πρόσληψη των θρεπτικών αυτών στοιχείων από τα σπορόφυτα των ζιζανίων που φυτρώνουν κοντά στην επιφάνεια του εδάφους. Για παράδειγμα, χλωροφύκη και άλλα ζιζάνια, που δεν εξέρχονται πάνω από το νερό, αναπτύσσονται πιο έντονα και εγκαθίστανται καλύτερα όταν μεγάλες ποσότητες των προαναφερθέντων λιπασμάτων εφαρμόζονται στην επιφάνεια του εδάφους. (Talbert και Burgos, 2007; Ινστιτούτο Σιτηρών, 2013) 12

Η χρήση ανταγωνιστικών ποικιλιών μειώνει την απώλεια λιπασμάτων και νερού λόγω χρήσης τους από ζιζάνια. Ημινάνες ποικιλίες ρυζιού είχαν μικρότερη ένταση ανταγωνισμού από την μουχρίτσα σε σχέση με τις συμβατικές ποικιλίες. Επίσης, έχει διαπιστωθεί ότι οι ποικιλίες τύπου Japonica είναι πιο ανταγωνιστικές ποικιλίες ρυζιού προς τα ζιζάνια σε σχέση με τις Indica. Επιπροσθέτως, οι ποικιλίες με υψηλά στελέχη και πλάγια διαμορφούμενες είναι περισσότερο ανταγωνιστικές προς τα ζιζάνια, σε σχέση με τις αντίστοιχες όρθιες και κοντοστέλεχες. Στις ανταγωνιστικότερες ποικιλίες ρυζιού, τα προβλήματα από τα ζιζάνια είναι λιγότερα και σε περίπτωση επέμβασης με ζιζανιοκτόνα απαιτούνται μικρότερες δόσεις και λιγότερες εφαρμογές τους (Ινστιτούτο Σιτηρών, 2013) Η αμειψισπορά (εναλλαγή καλλιεργειών) είναι γνωστό ότι αποτελεί πολύ χρήσιμο μέτρο ελέγχου ενός μεγάλου αριθμού ετήσιων και πολυετών ζιζανίων. Αυτό συμβαίνει μέσα από τη δυνατότητα που παρέχει να χρησιμοποιηθούν άλλες μέθοδοι και άλλα ζιζανιοκτόνα για την αντιμετώπιση των ζιζανίων (Gressel και Valverde, 2009; Ινστιτούτο Σιτηρών, 2013) Αυτό όμως που χρήζει ιδιαίτερης μνείας είναι το γεγονός ότι, ακόμη και με την εφαρμογή όλων των παραπάνω καλλιεργητικών μέτρων αντιμετώπισης, υπάρχουν περιπτώσεις ζιζανίων που ξεφεύγουν από τον έλεγχο και προκαλούν απώλειες στην καλλιέργεια, που πολλές φορές υπερβαίνουν το 50% της απόδοσης. Αυτό σημαίνει ότι οι ορυζοπαραγωγοί πρέπει να συμπληρώσουν ή να αντικαταστήσουν κάποιες από αυτές τις μεθόδους με τη χρήση ζιζανιοκτόνων για αποτελεσματικότερη και πολλές φορές, οικονομικότερη αντιμετώπιση της μουχρίτσας. 1.4.2 Χημικά μέσα αντιμετώπισης της μουχρίτσας Οι εταιρείες αγροχημικών προϊόντων, κατά τα τελευταία 60 περίπου χρόνια, έχουν ανακαλύψει και εγκρίνει για χρήση στην αγορά ένα μεγάλο φάσμα εκλεκτικών ζιζανιοκτόνων. Ξεκινώντας με τη χρήση CuSO 4 στη Γαλλία (1896) για την καταπολέμηση ζιζανίων σε χειμερινά σιτηρά και συνεχίζοντας πολύ αργότερα (1932) με την πρώτη οργανική ένωση, τη 2-μέθυλο-δινιτροφαινόλη (DNOC), η χρήση των ζιζανιοκτόνων άρχισε να κερδίζει έδαφος και να αντικαθιστά τα μηχανικά και καλλιεργητικά μέσα για την αντιμετώπιση των ζιζανίων. Το 2,4-D (2,4-13

διχλωροφαινοξυοξικό) ήταν το πρώτο ζιζανιοκτόνο ευρείας χρήσης που χρησιμοποιήθηκε μεταφυτρωτικά σε καλλιέργειες καλαμποκιού για την αντιμετώπιση ετήσιων και πολυετών ζιζανίων, και μετά το 1955, αναπτύχθηκαν τα ζιζανιοκτόνα της ομάδας των διπυριδυλίων (diquat, paraquat) (Ελευθεροχωρινός, 2008). Έκτοτε, τα ζιζανιοκτόνα έχουν φέρει την επανάσταση στον έλεγχο των ζιζανίων στις «αναπτυγμένες χώρες» και υιοθετούνται με γρήγορους ρυθμούς στις «αναπτυσσόμενες χώρες». Σήμερα, υπάρχουν 293 δραστικές ουσίες. οι οποίες ανήκουν σε 63 χημικές οικογένειες και σε 22 ομάδες, σύμφωνα με τον μηχανισμό δράσης τους (Heap, 2013). Τα ζιζανιοκτόνα, ανάλογα με το είδος των διεργασιών που επηρεάζουν, κατατάσσονται στις παρακάτω τρεις κατηγορίες (Ελευθεροχωρινός, 2008): φωτοχημικές αντιδράσεις [αναστολή του φωτοσυστήματος I, αναστολή του φωτοσυστήματος II, αναστολή της βιοσύνθεσης της χλωροφύλλης, αναστολή της βιοσύνθεσης των καροτενοειδών (ένζυμο PDS, HPPD, DOXP)], αύξηση διαίρεση του κυττάρου (αναστολή της μίτωσης, αναστολή της κυτταροδιαίρεσης, αναστολή της βιοσύνθεσης κυτταρίνης, δράση αυξίνης, αναστολή μεταφοράς της αυξίνης), μεταβολισμός του κυττάρου [αναστολή της βιοσύνθεσης αμινοξέων (ένζυμο ALS ή AHAS, EPSPS, GS), αναστολή της βιοσύνθεσης λιπαρών οξέων (ένζυμο ACCase), αναστολή της βιοσύνθεσης μακράς αλυσίδας ατόμων άνθρακα λιπαρών οξέων (ένζυμο επιμηκυνάση, VLCFAs)]. 1.4.2.1 Ζιζανιοκτόνα αναστολείς της δράσης του ενζύμου ALS Το 1977 ανακαλύφθηκε το ζιζανιοκτόνο chlorsulfuron, η πρώτη δραστική ουσία αναστολέας της δράσης του ενζύμου ALS, η οποία ανήκει στις σουλφονυλουρίες. Το chlorsulfuron εγκρίθηκε και κυκλοφόρησε στις Η.Π.Α. και στη Μ. Βρετανία το 1982 και χρησιμοποιήθηκε σε χειμερινές καλλιέργειες σιτηρών για την αντιμετώπιση πλατύφυλλων και αγρωστωδών ζιζανίων (Saari κ.ά., 1994). Η χρήση αυτών των ζιζανιοκτόνων θεωρείται ένα από τα σημαντικότερα επιτεύγματα στην ιστορία της ζιζανιολογίας, αφού συνέβαλε καθοριστικά στην αποτελεσματική αντιμετώπιση ετήσιων και πολυετών ζιζανίων σε πολλές καλλιέργειες και μάλιστα με τη μικρότερη 14

επιβάρυνση στον άνθρωπο και στο περιβάλλον (Tranel και Wright, 2002; Καλούμενος, 2009). Τα ζιζανιοκτόνα που αναστέλλουν το ένζυμο οξικογαλακτική συνθάση (ALS) (επίσης γνωστό και ως AHAS, συνθάση του ακετοβουτυρικού οξέος) αποτελούν μια από τις σημαντικότερες ομάδες, η οποία περιλαμβάνει ζιζανιοκτόνα που χρησιμοποιούνται σε πολλά συστήματα καλλιέργειας επειδή ελέγχουν ευρύ φάσμα ζιζανίων, είναι εκλεκτικά και ασφαλή για τον άνθρωπο και το περιβάλλον (Ελευθεροχωρινός, 2008). Το ένζυμο ALS/AHAS είναι ένζυμο κλειδί στη βιοσύνθεση βαλίνης, λευκίνης και ισολευκίνης, αμινοξέα με διακλαδισμένη αλυσίδα ατόμων άνθρακα. Το ένζυμο αυτό υπάρχει στα φυτά και στους μικροοργανισμούς αλλά δεν υπάρχει σε ζωικούς οργανισμούς. Απαντάται στα προπλαστίδια των μεριστωματικών ιστών των φυτών και στους χλωροπλάστες των φύλλων, όπου συμμετέχει στη βιοσύνθεση των παραπάνω αμινοξέων (Ελευθεροχωρινός, 2008). Το ένζυμο ALS καταλύει δύο διαφορετικές αντιδράσεις στο βιοσυνθετικό μονοπάτι των αμινοξέων διακλαδισμένης αλυσίδας. Αυτές είναι, είτε η συμπύκνωση δύο μορίων πυροσταφυλικού οξέος για τον σχηματισμό οξικογαλακτικού οξέος, είτε η συμπύκνωση ενός ακετοβουτυρικού οξέος με ένα πυροσταφυλικό για τον σχηματισμό οξικοϋδροξυβουτυρικού οξέος και CO 2. Αποτέλεσμα αυτού του μηχανισμού δράσης είναι η αναστολή της κυτταροδιαίρεσης, εντός ολίγων ημερών από την απορρόφηση τους από τα φυτά, η οποία ακολουθείται από αναστολή της αύξησής τους και οδηγεί τελικά στη νέκρωση των φυτών μετά από εβδομάδες. Τα συμπτώματα της από εδάφους δράσης αυτών των ζιζανιοκτόνων περιλαμβάνουν την αναστολή της αύξησης των νεαρών φυτών (παραμένουν στο στάδιο των κοτυληδόνων μέχρι και των δύο πραγματικών φύλλων), περιορισμένη ανάπτυξη (σε αριθμό και μήκος) των πλάγιων ή δευτερογενών ριζών, αυξημένη σύνθεση ανθοκυανών (ερυθρόχροα φυτά), χλώρωση και νέκρωση. Τα συμπτώματα της από φυλλώματος δράσης τους περιλαμβάνουν αναστολή της αύξησης των φυτών, αυξημένη σύνθεση ανθοκυανών, αποχρωματισμό των νεύρων των φύλλων και νέκρωση των μεριστωματικών ιστών. Τα παραπάνω συμπτώματα εμφανίζονται, εντός ολίγων ημερών από τη μετακίνηση των ζιζανιοκτόνων στους μεριστωματικούς ιστούς, ενώ η νέκρωση των φυτών επέρχεται 2-4 εβδομάδες αργότερα (Yasuor κ.ά., 2009; Ελευθεροχωρινός, 2002; 2008). 15

Τα ζιζανιοκτόνα αναστολείς της δράσης του ενζύμου ALS κατατάσσονται σε πέντε διαφορετικές χημικές οικογένειες (Πίνακας 1.4.2.1): σουλφονυλουρίες (Chaleff και Mauvais, 1984), ιμιδαζολινόνες (Shaner, 1984), τριαζολοπυριμιδίνες (Gerwick κ.ά., 1990), πυριμιδινυλθειοβενζοϊκά (Takahashi κ.ά., 1991), σουλφονυλαμινο-καρβονυλ-τριαζολινόνες (Trucco κ.ά., 2005). Η εκλεκτικότητα των αναστολέων της δράσης του ενζύμου ALS οφείλεται στον μεταβολισμό τους από τα ανθεκτικά καλλιεργούμενα φυτά [συνήθως με τη συμμετοχή των μονοοξυγονασών (Cyt P450) ή γλυκοζυλτρανσφερασών (GT)] ή σε μειωμένη ευαισθησία του ενζύμου στα ζιζανιοκτόνα αυτά (Ελευθεροχωρινός, 2008). Πίνακας 1.4.2.1. Οικογένειες ζιζανιοκτόνων που αναστέλλουν τη δράση του ενζύμου ALS. Οικογένεια ζιζανιοκτόνων Σουλφονυλουρίες Ιμιδαζολινόνες Τριαζολοπυριμιδίνες Πυριμιδινυλθειοβενζοϊκά Σουλφονυλαμινοκαβρονυλοτριαζολινόνες Παραδείγματα Chlorsulfuron, halosulfuron, nicosulfuron, azimsulfuron Imazamox, imazapyr, imazaquin, imazethapyr, Cloransulam, floransulam, metosulam, penoxsulam Bispyribac, pyrithiobac, pyribenzoxim, pyriminobac Flucarbazone, propaxycarbazone 1.4.2.1.1 Σουλφονυλουρίες H εταιρεία DuPont ανακάλυψε το 1977 το chlorsulfuron, το οποίο ήταν το πρώτο ζιζανιοκτόνο που αναστέλλει τη δράση του ενζύμου ALS και ανήκει στις σουλφονυλουρίες. Αυτό εγκρίθηκε, το 1982, για χρήση στις Η.Π.Α. και τη Μ. 16

Βρετανία, ενώ στη χώρα μας εγκρίθηκε το 1985. Από τότε έχουν ανακαλυφθεί περισσότερες από 230 δραστικές ουσίες της οικογένειας των σουλφονυλουριών. Ο βασικός χημικός τύπος των ζιζανιοκτόνων της οικογένειας αυτής αποτελείται από μια αρυλομάδα, μια σουλφονυλουρική γέφυρα και μια ετεροκυκλική ομάδα (Σχήματα 1.4.2.1.1.1, 1.4.2.1.1.2 και 1.4.2.1.1.3). Σχήμα 1.4.2.1.1.1. Βασικός χημικός τύπος των ζιζανιοκτόνων της οικογένειας των σουλφονυλουριών. Σχήμα 1.4.2.1.1.2 Σχήμα 1.4.2.1.1.3 Χημικός τύπος του Halosulfuron. Χημικός τύπος του Azimsulfuron. Οι σουλφονυλουρίες εφαρμόζονται από εδάφους (προφυτρωτικά) ή/και από φυλλώματος για την αντιμετώπιση ετήσιων και πολυετών ζιζανίων. Απορροφούνται από τις ρίζες και τα φύλλα των φυτών και μετακινούνται στους μεριστωματικούς ιστούς μέσω του αποπλάστη και του συμπλάστη (Ελευθεροχωρινός, 2008). Η δράση τους από φυλλώματος εκδηλώνεται εντός ολίγων ημερών από την εφαρμογή τους με αναστολή της αύξησης των φυτών, αυξημένη σύνθεση ανθοκυανών, χλώρωση, νέκρωση των μεριστωματικών ιστών και τελικά νέκρωση μετά από 2-3 εβδομάδες. Η δράση τους από εδάφους εκδηλώνεται εντός ολίγων ημερών από το φύτρωμα των ζιζανίων με αναστολή της αύξησης, αυξημένη σύνθεση ανθοκυανών, χλώρωση, περιορισμένη ανάπτυξη ριζών και τελικά, η νέκρωση επέρχεται μετά από 2-4 17

εβδομάδες. Είναι πάρα πολύ δραστικά ακόμη και σε δόσεις 10-100 φορές μικρότερες από δόσεις άλλων ήδη χρησιμοποιούμενων ζιζανιοκτόνων. Ο χρόνος παραμονής στο έδαφος κάποιων ζιζανιοκτόνων της οικογένειας (chlorsulfuron, metsulfuron), αν και εφαρμόζονται σε πολύ μικρές δόσεις (1-2 g. δ. ο./στρέμμα), είναι συχνά μεγαλύτερος από 12 μήνες, γεγονός που έχει ως αποτέλεσμα τα συχνά περιστατικά εκδήλωσης φυτοτοξικότητας στις επόμενες πλατύφυλλες καλλιέργειες και τον αραβόσιτο. Η εκλεκτικότητα των ζιζανιοκτόνων των σουλφονυλουριών οφείλεται στην ικανότητα των ανθεκτικών φυτών να μεταβολίζουν ταχύτατα αυτά τα ζιζανιοκτόνα σε μη τοξικές ουσίες ή στο ότι έχουν το ένζυμο ALS, με μειωμένη ευαισθησία σε αυτά τα ζιζανιοκτόνα (Ελευθεροχωρινός, 2008; Καλούμενος, 2009). 1.4.2.1.2 Ιμιδαζολινόνες Ο βασικός χημικός τύπος των ζιζανιοκτόνων των ιμιδαζολινονών αποτελείται από έναν αρωματικό δακτύλιο (συνήθως πυριδίνη) με την καρβοξυλική ομάδα και τον ιμιδαζολινικό δακτύλιο (Σχήματα 1.4.2.1.2.1 και 1.4.2.1.2.2.). Η οικογένεια αυτή ξεκίνησε να αναπτύσσεται το 1971 με την έγκριση του imazamethabenz-methyl και στη συνέχεια των imazapyr (1979) και imazaquin (1981). Τα ζιζανιοκτόνα της οικογένειας εφαρμόζονται από εδάφους ή/και από φυλλώματος, απορροφούνται από τις ρίζες ή το φύλλωμα των φυτών και μετακινούνται μέσω του αποπλάστη και του συμπλάστη στους μεριστωματικούς ιστούς. Η δράση τους, μετά από εφαρμογή στα φύλλα, εκδηλώνεται εντός ολίγων ημερών με αναστολή αύξησης των φυτών και χλώρωση (Ελευθεροχωρινός, 2008). Η δράση τους, μετά από εφαρμογή τους στο έδαφος, εκδηλώνεται εντός ολίγων ημερών μετά το φύτρωμα των ζιζανίων με αναστολή της αύξησης. Η νέκρωση επέρχεται μετά από εβδομάδες και στις δυο περιπτώσεις. Η εκλεκτικότητά τους οφείλεται στην ικανότητα των ανθεκτικών καλλιεργούμενων φυτών να μεταβολίζουν ταχύτατα τα ζιζανιοκτόνα αυτά σε μη τοξικές ουσίες ή να απορροφούν μικρότερες ποσότητες τους ή να έχουν το ένζυμο ALS με μειωμένη ευαισθησία στα ζιζανιοκτόνα αυτά. 18

Ο χρόνος παραμονής τους στο έδαφος, αν και εφαρμόζονται σε πολύ μικρές δόσεις (5-10 g δ.ο./στρέμμα), είναι συχνά μεγαλύτερος από 12 μήνες και έτσι έχουμε συχνά φαινόμενα φυτοτοξικότητας στις επόμενες ευαίσθητες σε αυτά καλλιέργειες (ChemSpider, 2012; Ελευθεροχωρινός, 2008). Σχήμα 1.4.2.1.2.1. Σχήμα 1.4.2.1.2.2. Χημικός τύπος του Ιmazapyr. Χημικός τύπος του Ιmazaquin. 1.4.2.1.3 Τριαζολοπυριμιδίνες Ο βασικός χημικός τύπος αυτής της οικογένειας (cloransulam, floransulam, metosulam, penoxsulam) αποτελείται από ένα τριαζολοπυριμιδινικό δακτύλιο, τη σουλφαμιδική γέφυρα και ένα φαινυλικό δακτύλιο (Σχήματα 1.4.2.1.3.1 και 1.4.2.1.3.2. ). Σχήμα 1.4.2.1.3.1. Σχήμα 1.4.2.1.3.2. Χημικός τύπος του Μetosulam Χημικός τύπος του Penoxsulam. Τα περισσότερα από αυτά τα ζιζανιοκτόνα εφαρμόζονται κυρίως στο φύλλωμα. Είναι αποτελεσματικά εναντίον ετήσιων πλατύφυλλων ζιζανίων, αλλά κάποια μέλη της οικογένειας (penoxsulam) συμπεριλαμβάνουν στο φάσμα δράσης τους ορισμένα ετήσια αγρωστώδη ζιζάνια αλλά και κάποια κυπεροειδή. Απορροφώνται από τις ρίζες και τα φύλλα των ζιζανίων και μετακινούνται μέσω του αποπλάστη και 19

του συμπλάστη, αντιστοίχως. Είναι δραστικά σε πολύ μικρότερες δόσεις από ό,τι τα περισσότερα από τα ήδη χρησιμοποιούμενα ζιζανιοκτόνα. Η εκλεκτικότητά τους στα ανθεκτικά καλλιεργούμενα οφείλεται στην ικανότητά τους να μεταβολίζουν τα συγκεκριμένα ζιζανιοκτόνα σε μη φυτοτοξικές ουσίες. Η υπολειμματική τους διάρκεια στο έδαφος κυμαίνεται από 1 έως 9 μήνες και ορισμένες φορές δημιουργούν προβλήματα φυτοτοξικότητας στις επόμενες καλλιέργειες (ChemSpider, 2012; Ελευθεροχωρινός, 2008). 1.4.2.1.4. Πυριμιδινυλθειοβενζοϊκά Ο βασικός χημικός τύπος της οικογένειας (bispyribac, pyrithiobac, pyriminobac) αποτελείται από ένα πυριμιδινικό δακτύλιο ενωμένο με βενζοϊκό οξύ μέσω -S- ή -O- (Σχήματα 1.4.2.1.4.1 και 1.4.2.1.4.2). Το bispyribac εφαρμόζεται από φυλλώματος για την αντιμετώπιση κυρίως του αγρωστώδους είδους μουχρίτσα (Echinochloa spp.) στην καλλιέργεια του ρυζιού, ενώ το pyrithiobac εφαρμόζεται από φυλλώματος ή από εδάφους για την αντιμετώπιση ετήσιων πλατύφυλλων ζιζανίων στην καλλιέργεια του βαμβακιού (Ελευθεροχωρινός, 2008). Σχήμα 1.4.2.1.4.1 Σχήμα 1.4.2.1.4.2 Χημικός τύπος του Bispyribac. Χημικός τύπος του Pyrithiobac. Είναι δραστικά σε πολύ μικρότερες δόσεις από ό,τι τα περισσότερα από τα ήδη χρησιμοποιούμενα ζιζανιοκτόνα. Το bispyribac έχει μικρή υπολειμματική διάρκεια ενώ το pyrithiobac έχει υπολειμματική διάρκεια που κυμαίνεται από 6 έως 14 μήνες με αποτέλεσμα να προκαλεί προβλήματα φυτοτοξικότητας στις επόμενες καλλιέργειες, εκτός από το βαμβάκι (ChemSpider, 2012; Ελευθεροχωρινός, 2008). 20

1.4.2.1.5. Σουλφονυλαμινοκαρβονυλοτριαζολινόνες Η οικογένεια αυτή περιλαμβάνει τα ζιζανιοκτόνα φυλλώματος flucarbazone και propoxycarbazone (Σχήματα 1.4.2.1.5.1 και 1.4.2.1.5.2). Είναι αποτελεσματικά εναντίον των ετήσιων αγρωστωδών ζιζανίων χωρίς όμως να αποκλείονται από το φάσμα δράσης τους και ορισμένα πλατύφυλλα ζιζάνια. Απορροφώνται εύκολα από τα φύλλα και τις ρίζες και μετακινούνται εντός των φυτών μέσω του συμπλάστη και του αποπλάστη. Είναι δραστικά σε πολύ μικρότερες δόσεις από ό,τι τα περισσότερα από τα ήδη χρησιμοποιούμενα ζιζανιοκτόνα. Η υπολειμματική τους διάρκεια στο έδαφος κυμαίνεται από 2 έως 4 μήνες (ChemSpider, 2012; Ελευθεροχωρινός, 2008). Σχήμα 1.4.2.1.5.1 Σχήμα 1.4.2.1.5.2 Χημικός τύπος του Propoxycarbazone Χημικός τύπος του Flucarbazone. 1.4.2.2. Ζιζανιοκτόνα της δράσης του ενζύμου ACCase Το diclofop είναι το πρώτο ζιζανιοκτόνο-αναστολέας της δράσης του ενζύμου ACCase που χρησιμοποιήθηκε για την αντιμετώπιση αγρωστωδών ζιζανίων στα χειμερινά σιτηρά το 1975. Αυτά τα ζιζανιοκτόνα χρησιμοποιούνται μεταφυτρωτικά για την καταπολέμηση ετήσιων και πολυετών αγρωστωδών ζιζανίων (γνωστά ως αγρωστωδοκτόνα). Χρησιμοποιούνται κυρίως στις πλατύφυλλες καλλιέργειες, ενώ ορισμένα χρησιμοποιούνται μόνο σε καλλιέργειες χειμερινών σιτηρών ή/και ρυζιού. Απορροφώνται κυρίως από τα φύλλα και μετακινούνται μέσω του συμπλάστη και του αποπλάστη στους υπέργειους και υπόγειους μεριστωματικούς ιστούς των φυτών (Ελευθεροχωρινός, 2008). Τα ζιζανιοκτόνα αναστολείς του ACCase ομαδοποιούνται σε τρεις χημικές οικογένειες (Πίνακας 1.4.2.2.1): αρυλουφαινοξυαλκανοϊκά ή αρυλοξυφαινοξυπροπιονικά (-fops ή APPs) (Devine κ.ά., 1993), κυκλοεξανδιόνες ή οξίμες (-dims ή CHDs) (Devine κ.ά., 1993), φαινυλοπυραζολίνες (-dens). 21

Πίνακας 1.4.2.2.1. Οικογένειες ζιζανιοκτόνων που αναστέλλουν τη δράση του ενζύμου ACCase. Οικογένεια ζιζανιοκτόνων Αρυλουφαινοξυαλκανοϊκά Κυκλοεξανδιόνες Φαινυλοπυραζολίνες Παραδείγματα Cyhalofop-butyl, diclofop-methyl, fenoxaprop-ethyl, quizalofop-ethyl Profoxydim, clefoxydim, sethoxydim, tralkoxydim Pinoxaden Το ένζυμο ACCase καταλύει το πρώτο βήμα στη βιοσύνθεση των λιπαρών οξέων. Η ACCase βρίσκεται και δρα στο κυτταρόπλασμα, στους χλωροπλάστες των φύλλων και στα προπλαστίδια των μεριστωματικών ιστών και καταλύει την μετατροπή του ATP-εξαρτώμενου ακέτυλο-συνένζυμου Α σε μαλόνυλο-συνένζυμο Α προσθέτοντάς του CO 2 (καρβοξυλίωση). Η βιοσύνθεση των περισσότερων λιπαρών οξέων λαμβάνει χώρα κυρίως στους χλωροπλάστες. Το ένζυμο ACCase αποτελείται από τρεις υπομονάδες (ενεργές περιοχές), το πεπτίδιο (πρωτεΐνη)-φορέας της βιοτίνης και του CO 2 (BCCP), την καρβοξυλάση της βιοτίνης (BC), και την α- και β- καρβοξυλτρανσφεράση (α- και β- CT) (Ελευθεροχωρινός, 2008). Στα φυτά απαντάται στην ευκαρυωτική-ομομερή μορφή του όπου οι τρεις υπομονάδες (BCCP, BC και CT) βρίσκονται σε ένα πολυπεπτίδιο ή/και στην προκαρυωτικήετερομερή μορφή του, όπου οι τέσσερις υπομονάδες (BCCP, BC, α-ct και β-ct) σχηματίζουν σύμπλοκο. Τα περισσότερα δικοτυλήδονα (πλατύφυλλα) φυτά, εκτός εξαιρέσεων, έχουν την ομομερή μορφή του ενζύμου ACCase στο κυτταρόπλασμα και την ετερομερή μορφή του ενζύμου εντός των χλωροπλαστών των φύλλων και εντός των προπλαστιδίων των μεριστωματικών ιστών. Αντιθέτως, τα μονοκοτυλήδονα (αγρωστώδη) φυτά έχουν μόνο την ομομερή μορφή στο κυτταρόπλασμα, στους χλωροπλάστες των φύλλων και στα προπλαστίδια των μεριστωματικών ιστών. Η ετερομερής μορφή του ενζύμου δεν απαντάται στα αγρωστώδη φυτά γιατί δεν 22

υπάρχει στο γένωμα του χλωροπλάστη το γονίδιο accd, το οποίο εκφράζει την τέταρτη υπομονάδα β-ct του ενζύμου. Το ομομερές ένζυμο ACCase των χλωροπλαστών των περισσότερων αγρωστωδών ζιζανίων είναι 10-500 φορές πιο ευαίσθητο στα προαναφερθέντα ζιζανιοκτόνα-αναστολείς του ενζύμου ACCase από ό,τι το ομομερές ένζυμο του κυτταροπλάσματος (Ελευθεροχωρινός, 2008). Η αναστολή της δράσης του ενζύμου ACCase από ζιζανιοκτόνα αναστέλλει τη βιοσύνθεσης λιπαρών οξέων με 16-18 άτομα άνθρακα, που είναι απαραίτητα για την παραγωγή μεμβρανών με εύρυθμη λειτουργία στους χλωροπλάστες, στα μιτοχόνδρια και στα νέα κύτταρα. Στη συνέχεια, ακολουθεί η αναστολή μεγέθυνσης και διαίρεσης των κυττάρων και η χλώρωση των φύλλων, λόγω αναστολής βιοσύνθεσης χλωροφύλλης και καροτενοειδών (διαδικασίες αναστολής αύξησης των φυτών). Τελικά, μετά από 2-3 εβδομάδες, επέρχεται η νέκρωση στα ευαίσθητα είδη. Τα προαναφερθέντα ζιζανιοκτόνα δεν προκαλούν φυτοτοξικότητα σε δικοτυλήδονα φυτά γιατί αυτά έχουν στους χλωροπλάστες τους την ετερομερή μορφή του ενζύμου, η οποία είναι ανθεκτική (έχει διαφορετική θέση σύνδεσης με τα ζιζανιοκτόνα και έτσι δεν αναστέλλεται η δράση του ενζύμου) (Ελευθεροχωρινός, 2008). Η εκλεκτικότητα των αρυλουφαινοξυαλκανοϊκών, των κυκλοεξανδιονών και των φαινυλοπυραζολινών οφείλεται στην αδυναμία τους να αναστείλουν τη δράση του ενζύμου ACCase των ανθεκτικών καλλιεργούμενων φυτών και στον μεταβολισμό τους, μέσω υδροξυλίωσης, σουλφοξείδωσης ή/και σχηματισμού συμπλόκων. Στο ρύζι η εκλεκτικότητα μπορεί να οφείλεται σε μειωμένη απορρόφηση ή μεταβολισμό τους σε αδρανείς μεταβολίτες (Ruiz-Santaella κ.ά., 2006; Bakkali κ.ά., 2007; Ελευθεροχωρινός, 2002; 2008). 1.4.2.2.1 Αρυλοξυφαινοξυαλκανοϊκά Το diclofop-methyl, το πρώτο ζιζανιοκτόνο των αρυλοφαινοξυαλκανοϊκών, αναπτύχθηκε το 1975, ενώ το 1980 ακολούθησε η ανάπτυξη του fluazifop-butyl και στη συνέχεια των ζιζανιοκτόνων quizalofop-ethyl (1983), propaquizafop (1987), fenoxaprop-ethyl (1989), clodinafop-propargyl (1991), haloxyfop-methyl (1992) και cyhalofop-butyl (1993). Τα ζιζανιοκτόνα quizalofop-ethyl, propaquizafop και haloxyfop-methyl χρησιμοποιούνται σε πλατύφυλλες καλλιέργειες, ενώ τα 23

ζιζανιοκτόνα diclofop-methyl και fenoxaprop-ethyl σε πλατύφυλλες καλλιέργειες και σε καλλιέργειες χειμερινών σιτηρών. Το clodinafop-propargyl χρησιμοποιείται σε καλλιέργειες χειμερινών σιτηρών, ενώ το cyhalofop-butyl χρησιμοποιείται σε καλλιέργειες ρυζιού (Σχήματα 1.4.2.2.1.1 και 1.4.2.2.1.2). Τα ζιζανιοκτόνα αυτής της οικογένειας χρησιμοποιούνται μεταφυτρωτικά για την αντιμετώπιση ετήσιων και πολυετών αγρωστωδών ζιζανίων. Απορροφώνται κυρίως από τα φύλλα και μετακινούνται μέσω του συμπλάστη και του αποπλάστη στους μεριστωματικούς ιστούς. Εντός ολίγων ημερών, παρουσιάζεται χλώρωση των φυτών, ερυθρόχροα φύλλα και βλαστοί, αναστολή αύξησης των φυτών και μετά από 1-2 εβδομάδες επέρχεται η νέκρωση των φυτών. Σχήμα 1.4.2.2.1.1 Σχήμα 1.4.2.2.1.2 Χημικός τύπος του Cyhalofop-butyl. Χημικός τύπος του Fenoxaprop-ethyl. Η εκλεκτικότητα αυτών των ζιζανιοκτόνων οφείλεται κυρίως στην αδυναμία τους να αναστείλουν τη δράση του ενζύμου ACCase των ανθεκτικών καλλιεργούμενων φυτών, και δευτερευόντως στον μεταβολισμό τους από τα πλατύφυλλα είδη φυτών μέσω υδροξυλίωσης, σουλφοξύδωσης ή/και σχηματισμού συμπλόκων. Επίσης, είναι εκλεκτικά σε ορισμένα καλλιεργούμενα φυτά, λόγω του μειωμένου ρυθμού μεταβολισμού των εστέρων τους στα δραστικά οξέα αυτών των ζιζανιοκτόνων. Τα ζιζανιοκτόνα αυτά εφαρμόζονται σε μικρότερες δόσεις από ό,τι τα περισσότερα από τα χρησιμοποιούμενα ζιζανιοκτόνα, ενώ ο χρόνος παραμονής τους στο έδαφος είναι σχετικά μικρός, 1-3 μήνες) (ChemSpider, 2012; Ελευθεροχωρινός, 2008). 1.4.2.2.2 Κυκλοεξανδιόνες Το 1976 αναπτύχθηκε το πρώτο ζιζανιοκτόνο των κυκλοεξανδιονών (alloxydim) και στη συνέχεια αναπτύχθηκαν τα sethoxydim (1983), cycloxydim (1985), 24

tralkoxydim (1987), clethodim (1987) και το clefoxydim (ή profoxydim) (1995) (Σχήματα 1.4.2.2.2.1 και 1.4.2.2.2.2) (ChemSpider, 2012). Τα ζιζανιοκτόνα sethoxydim, cycloxydim και clethodim χρησιμοποιούνται σε πλατύφυλλες καλλιέργειες, το tralkoxydim σε καλλιέργειες χειμερινών σιτηρών και το clefoxydim σε καλλιέργειες ρυζιού. Τα ζιζανιοκτόνα αυτής της οικογένειας εφαρμόζονται μεταφυτρωτικά για την αντιμετώπιση ετήσιων και πολυετών αγρωστωδών ζιζανίων. Απορροφώνται κυρίως από τα φύλλα και μετακινούνται μέσω του συμπλάστη και του αποπλάστη στους μεριστωματικούς ιστούς. Εντός ολίγων ημερών, παρουσιάζεται χλώρωση των φυτών, ερυθρόχροα φύλλα και βλαστοί, αναστολή αύξησης των φυτών και μετά από 1-2 εβδομάδες νέκρωση των φυτών. Σχήμα 1.4.2.2.2.1 Σχήμα 1.4.2.2.2.2 Χημικός τύπος του Profoxydim. Χημικός τύπος του Tralkoxydim. Η εκλεκτικότητά τους οφείλεται κυρίως στην αδυναμία να αναστείλουν τη δράση του ενζύμου ACCase των ανθεκτικών καλλιεργούμενων φυτών και δευτερευόντως στον μεταβολισμό τους, μέσω υδροξυλίωσης, σουλφοξείδωσης ή/και σχηματισμού συμπλόκων. Τα ζιζανιοκτόνα αυτά εφαρμόζονται σε μικρότερες δόσεις από ότι τα περισσότερα από τα χρησιμοποιούμενα ζιζανιοκτόνα, ενώ ο χρόνος παραμονής τους στο έδαφος είναι σχετικά μικρός, 1-3 μήνες (Ελευθεροχωρινός, 2008). 1.4.2.2.3 Φαινυλοπυραζολίνες Το pinoxaden (Σχήμα 1.4.2.2.3.1) είναι το μόνο ζιζανιοκτόνο της οικογένειας των φαινυλοπυραζολινών, το οποίο αναπτύχθηκε πρόσφατα και χρησιμοποιείται μεταφυτρωτικά για την αντιμετώπιση ετήσιων αγρωστωδών ζιζανίων σε καλλιέργειες χειμερινών σιτηρών. Απορροφάται κυρίως από τα φύλλα και μετακινείται μέσω του συμπλάστη και του αποπλάστη στους μεριστωματικούς 25

ιστούς των φυτών. Εντός ολίγων ημερών, παρουσιάζεται χλώρωση των φυτών, ερυθρόχροα φύλλα και βλαστοί, αναστολή αύξησης των φυτών και μετά από 1-2 εβδομάδες επέρχεται η νέκρωση των φυτών (ChemSpider, 2012; Ελευθεροχωρινός, 2008). Σχήμα 1.4.2.2.3.1 Χημικός τύπος του Pinoxaden. Η εκλεκτικότητα του pinoxaden οφείλεται κυρίως στον μεταβολισμό του από τα καλλιεργούμενα φυτά, αλλά αυτό συμβαίνει μόνον όταν αυτό εφαρμόζεται ταυτόχρονα με την προστατευτική (αντιφυτοτοξική) ουσία clonquitocet-mexyl. Ο χρόνος παραμονής του στο έδαφος είναι σχετικά μικρός, 1-3 μήνες (Ελευθεροχωρινός, 2008). 1.5 Ανθεκτικότητα ζιζανίων σε ζιζανιοκτόνα Η επί πολλά έτη χρησιμοποίηση των ίδιων ζιζανιοκτόνων (όπως molinate και propanil) έχει οδηγήσει στην εμφάνιση ανθεκτικών βιοτύπων ορισμένων ζιζανίων, με αποτέλεσμα να απαιτούνται για την καταπολέμησή τους μεγαλύτερες δόσεις και πολλαπλές εφαρμογές τους. Αυτό όμως θα μπορούσε να είχε αποφευχθεί αν είχαν χρησιμοποιηθεί μίγματα ζιζανιοκτόνων με διαφορετικούς μηχανισμούς δράσης, τα οποία καθυστερούν την ανάπτυξη ανθεκτικότητας, έχουν ευρύτερο φάσμα δράσης και ελαχιστοποιούν τις διαφυγές ζιζανίων από εφαρμογές ζιζανιοκτόνων. Επίσης, τα μίγματα επιτρέπουν την καλύτερη διαχείριση του χρόνου, και την αποτελεσματικότερη αξιοποίηση του εργατικού δυναμικού και των μηχανημάτων. Βέβαια, σε κάποιες περιπτώσεις, η ταυτόχρονη εφαρμογή ζιζανιοκτόνων μπορεί να έχει ως αποτέλεσμα τον μειωμένο έλεγχο των ζιζανίων (ανταγωνιστική δράση ζιζανιοκτόνων) (Damalas κ.ά., 2008α; Gibson κ.ά., 2001; Gressel και Valverde, 2009; Fischer κ.ά., 2000α; Malik κ.ά., 2010; Talbert και Burgos, 2007; Tan κ.ά., 2005). Ο έλεγχος της μουχρίτσας είναι συχνά ευμετάβλητος εξαιτίας του υψηλού πολυμορφισμού των ειδών που συμπεριλαμβάνουν κάποια υποείδη και ποικιλίες. 26

Ο πολυμορφισμός της μουχρίτσας και η ανάπτυξη ανθεκτικών βιοτύπων, με κυμαινόμενα επίπεδα αντοχής ή ανθεκτικότητας σε κάποια ζιζανιοκτόνα του ρυζιού, επηρεάζουν την αντίδρασή τους στη χημική και βιολογική αντιμετώπισή τους (Altop και Mennam, 2010; Damalas κ.ά., 2006). Η κάλυψη των διατροφικών αναγκών, σε παγκόσμια κλίμακα, είναι μία από τις μεγαλύτερες προκλήσεις του 21 ου αιώνα. Αυτό όμως για να συμβεί είναι αναγκαίος ο αποτελεσματικός έλεγχος των ζιζανίων που μειώνουν την παραγωγή των καλλιεργούμενων φυτών. Τα ζιζανιοκτόνα είναι το βασικότερο εργαλείο αντιμετώπισης των ζιζανίων αλλά η σταθερότητα της αποτελεσματικότητάς τους απειλείται από την ανάπτυξη ανθεκτικών στα ζιζανιοκτόνα πληθυσμών ζιζανίων σε πολλά μέρη του κόσμου. Η ανθεκτικότητα ορίζεται ως η επιλεγμένη κληρονομούμενη ικανότητα μερικών βιοτύπων ενός ζιζανίου να επιβιώνουν και να αναπαράγονται μετά από εφαρμογή της συνιστώμενης δόσης ενός ζιζανιοκτόνου, στο οποίο ο αρχικός πληθυσμός του ζιζανίου ήταν ευαίσθητος (De Prado και Franco, 2004; Ελευθεροχωρινός, 2008). Επομένως, σύμφωνα με τον ορισμό αυτό, οι ανθεκτικοί βιότυποι (γενότυποι) ενός ζιζανίου συνυπάρχουν με τους ευαίσθητους βιότυπους στον αρχικό πληθυσμό. Οι ανθεκτικοί βιότυποι επιλέγονται λόγω επαναλαμβανόμενης εφαρμογής του ζιζανιοκτόνου (πίεση επιλογής), με αποτέλεσμα την ταυτόχρονη μείωση της παραλλακτικότητας στον πληθυσμό του ζιζανίου (Ελευθεροχωρινός, 2008). Γενικώς, ο μηχανισμός κληρονόμησης της ανθεκτικότητας ενός βιοτύπου ζιζανίου σε ένα ζιζανιοκτόνο ελέγχεται συνήθως από ένα γονίδιο (Holt κ.ά., 1993). Ο όρος αντοχή, σε αντίθεση με την ανθεκτικότητα, αναφέρεται στην αρχική διαβαθμισμένη ή κλιμακούμενη, λόγω παραλλακτικότητας, μη ευαισθησία ενός ζιζανίου στη συνιστώμενη δόση ενός ζιζανιοκτόνου (Holt κ.ά., 1993; Ελευθεροχωρινός, 2008). Η σταυρανθεκτικότητα (διασταυρωτή ανθεκτικότητα) ορίζεται ως η ανθεκτικότητα ενός ζιζανίου σε περισσότερα από ένα ζιζανιοκτόνα που ανήκουν στην ίδια ή σε διαφορετικές οικογένειες (χημικές ομάδες) με ίδιο μηχανισμό δράσης ή μεταβολισμού. Η ανθεκτικότητα αυτής της μορφής ελέγχεται από ένα γονίδιο (Rubin, 1997; Ελευθεροχωρινός, 2008). Τέλος, η πολλαπλή ανθεκτικότητα ορίζεται ως η ανθεκτικότητα ενός ζιζανίου σε περισσότερα από ένα ζιζανιοκτόνα που 27

ανήκουν σε οικογένειες με διαφορετικούς μηχανισμούς δράσης ή μεταβολισμού (Ελευθεροχωρινός, 2008). Η γνώση του μηχανισμού της ανθεκτικότητας σε ένα ζιζανιοκτόνο είναι σημαντική επειδή: Το χαρακτηριστικό της ανθεκτικότητας μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την κατανόηση βασικών βιοχημικών μηχανισμών, με τους οποίους το φυτό αντιστέκεται σε τοξικές ξενοβιοτικές ουσίες. Μπορούν να αναπτυχθούν νέοι μέθοδοι για την αντιμετώπιση των ανθεκτικών ζιζανίων. Η χρήση των γονιδίων ανθεκτικότητας των ζιζανίων, αφού αναγνωριστεί, μπορεί να μεταφερθεί και σε καλλιέργειες μετατρέποντάς τις σε ανθεκτικές στα ζιζανιοκτόνα. Το 1968, αναφέρεται για πρώτη φορά, παγκοσμίως, το πρώτο περιστατικό διακριβωμένης επαρκώς ανθεκτικότητας στις ΗΠΑ, και αφορούσε σε πληθυσμούς του ζιζανίου μαρτιάκος (Senecio vulgaris L.) ανθεκτικούς στις τριαζίνες simazine και atrazine (Ryan, 1970; Tranel και Wright, 2002). Από τότε έχουν δημοσιευτεί εκατοντάδες περιπτώσεις ανθεκτικών ζιζανίων σε μεγάλο αριθμό ζιζανιοκτόνων (Heap, 2013). Σύμφωνα με τον Heap (2013), 396 βιότυποι που ανήκουν σε 210 είδη ζιζανίων έχουν ήδη αναπτύξει ανθεκτικότητα σε διάφορες ομάδες ζιζανιοκτόνων. Οι περιπτώσεις ανθεκτικότητας στους αναστολείς της δράσης του ενζύμου ALS είναι οι περισσότερες, με καταγεγραμμένα 129 ανθεκτικά είδη ζιζανίων, ακολουθούν 69 περιπτώσεις ανθεκτικών ζιζανίων σε ζιζανιοκτόνα που αναστέλλουν τη ροή των ηλεκτρονίων του φωτοσυστήματος II, 42 περιπτώσεις ανθεκτικών ειδών ζιζανίων στα ζιζανιοκτόνα-αναστολείς της δράσης του ενζύμου ACCase, 30 είδη με ανθεκτικότητα σε ζιζανιοκτόνα με δράση αυξίνης και 28 είδη ανθεκτικά σε ζιζανιοκτόνα αναστολείς ροής ηλεκτρονίων του φωτοσυστήματος I. Τέλος, στα ζιζανιοκτόνα που αναστέλλουν τη δράση του ενζύμου EPSPS (γλυκίνες), τη ροή των ηλεκτρονίων του φωτοσυστήματος II (παράγωγα ουρίας-αμίδια φυλλώματος) και τη μίτωση (δινιτροανιλίνες) ανέπτυξαν ανθεκτικότητα 24, 22 και 11 είδη ζιζανίων, αντίστοιχα (Heap, 2013). 28

Διάγραμμα 1. Η πορεία ανάπτυξης των ανθεκτικών ειδών (βιοτύπων) ζιζανίων σε διάφορες ομάδες ζιζανιοκτόνων (Heap, 2013). Οι παράγοντες που επηρεάζουν την ανάπτυξη ανθεκτικότητας χωρίζονται σε αυτούς που έχουν σχέση με το φυτό, το ζιζανιοκτόνο και με τις γεωργικές πρακτικές. Ειδικότερα, οι παράγοντες που έχουν σχέση με το φυτό είναι: η συχνότητα των γονιδίων ανθεκτικότητας στον πληθυσμό του ζιζανίου, ο αριθμός των γονιδίων που ελέγχουν την ανθεκτικότητα, ο βαθμός κυριαρχίας των γονιδίων ανθεκτικότητας, ο τρόπος κληρονόμησης των γονιδίων ανθεκτικότητας, ο τρόπος επικονίασης των ζιζανίων, η ικανότητα παραγωγής αναπαραγωγικών οργάνων των ζιζανίων, η προσαρμοστικότητα των ανθεκτικών έναντι των ευαίσθητων βιοτύπων των ζιζανίων, και το απόθεμα οργάνων αναπαραγωγής του ζιζανίου στο έδαφος (seed bank). Οι παράγοντες που έχουν σχέση με το ζιζανιοκτόνο είναι: 29

η ένταση της δράσης του, η υπολειμματική του διάρκεια και ο μηχανισμός δράσης του Οι παράγοντες που έχουν σχέση με τις γεωργικές πρακτικές είναι: η δόση εφαρμογής του ζιζανιοκτόνου, η συχνότητα εφαρμογής του, η χρήση μιγμάτων ζιζανιοκτόνων, η εναλλαγή ζιζανιοκτόνων στον ίδιο αγρό, η συνδυασμένη χρήση εναλλακτικών μεθόδων αντιμετώπισης, το εφαρμοζόμενο σύστημα αμειψισποράς των καλλιεργειών και ο τρόπος κατεργασίας του εδάφους. Η ανθεκτικότητα των ζιζανίων στα ζιζανιοκτόνα οφείλεται σε φυσιολογικούς ή/και σε βιοχημικούς μηχανισμούς των φυτών. Οι κυριότεροι φυσιολογικοί μηχανισμοί που συμβάλλουν στην ανθεκτικότητα ζιζανίων στα ζιζανιοκτόνα είναι: 1) η μείωση του ρυθμού απορρόφησης του ζιζανιοκτόνου, 2) η μείωση του ρυθμού μετακίνησης και 3) η τροποποίηση στην ενδοκυτταρική κατανομή. Οι βιοχημικοί μηχανισμοί στους οποίους οφείλεται η ανθεκτικότητα των ζιζανίων στα ζιζανιοκτόνα είναι: 1) η ικανότητα των φυτών να μεταβολίζουν τα ζιζανιοκτόνα μέσω α) διεργασιών μετατροπής αποδόμησης (οξείδωση, υδροξυλίωση, αναγωγή, υδρόλυση) των μορίων τους, β) σχηματισμού συμπλόκων με συστατικά των κυττάρων (γλουταθειόνη, σάκχαρα, αμινοξέα) και γ) εναπόθεσή τους στα κυτταρικά τοιχώματα και στα χυμοτόπια, 2) η υπερπαραγωγή του ενζύμου που αποτελεί στόχο δράσης του ζιζανιοκτόνου, 3) η τροποποίηση της θέσης ή του στόχου δράσης του ζιζανιοκτόνου (Ελευθεροχωρινός, 2008). Τα φυτά μεταβολίζουν ξενοβιοτικές ουσίες όπως τα ζιζανιοκτόνα, και μειώνουν τις ποσότητες τους, που μπορούν να φτάσουν στις θέσεις ή στόχους δράσης τους. Η ανθεκτικότητα μέσω μεταβολισμού των ζιζανιοκτόνων έχει συνήθως μικρότερη ένταση από την ανθεκτικότητα, λόγω μειωμένης ευαισθησίας ενζύμου στα ζιζανιοκτόνα. Αντίθετα, από την ανθεκτικότητα λόγω μη ευαίσθητης της θέσης δράσης, η ανθεκτικότητα λόγω μεταβολισμού μπορεί να επιλεγεί και από άλλα ζιζανιοκτόνα που ανήκουν σε ομάδα διαφορετικού μηχανισμού δράσης. Τα 30

τελευταία χρόνια, οι μηχανισμοί ανθεκτικότητας λόγω μεταβολισμού ενοχοποιούνται όλο και περισσότερο. Δυστυχώς όμως, σε αντίθεση με τους μηχανισμούς μη ευαισθησίας της θέσης δράσης, λίγοι μηχανισμοί μεταβολισμού ζιζανιοκτόνων έχουν διευκρινιστεί σε μοριακό επίπεδο, εξαιτίας των περίπλοκων κληρονομούμενων βιοχημικών διεργασιών και των περιορισμένων γενετικών πληροφοριών που είναι διαθέσιμες για τα είδη των ζιζανίων. Οι μέχρι τώρα έρευνες έδειξαν ότι η ανάπτυξη ανθεκτικότητας, που σχετίζεται με υψηλές δόσεις εφαρμογής, τείνει να προκαλεί ανθεκτικότητα λόγω θέσης-στόχου δράσης με μειωμένη ευαισθησία ενώ η ανάπτυξη ανθεκτικότητας που σχετίζεται με χαμηλές δόσεις εφαρμογής ζιζανιοκτόνων τείνουν να προκαλούν ανθεκτικότητα ζιζανιοκτόνου μέσω μεταβολισμού του (De Prado και Franco, 2004; Yasuor κ.ά., 2009; Yuan κ.ά., 2006; Yun κ.ά., 2005; Ελευθεροχωρινός, 2008). 1.5.1 Εξέλιξη της ανθεκτικότητας της μουχρίτσας Ο πρώτος ανθεκτικός πληθυσμός μουχρίτσας βρέθηκε στην Αμερική το 1978 και ήταν ανθεκτικός στο ζιζανιοκτόνο atrazine και μάλιστα η ανθεκτικότητα οφειλόταν σε μεταβολισμό του atrazine μέσω συμπλοκοποίησης με γλουταθειόνη (Huan κ.ά., 2011). Η επαναλαμβανόμενη χρήση του propanil για τον έλεγχο των ζιζανίων στο ρύζι οδήγησε στην εξέλιξη πολλών ανθεκτικών βιοτύπων μουχρίτσας. Η ανθεκτικότητα στο propanil οφειλόταν στην αυξημένη δραστηριότητα του ενζύμου αρυλακυλαμιδάση (μεταβολίζει-υδρολύει) το propanil, (Carey κ.ά., 1995; Juliano κ.ά., 2010; Vasilakoglou κ.ά., 2000). Αξίζει να αναφερθεί ότι το 1992 ανθεκτικοί στο propanil βιότυποι μουχρίτσας (E. crus-galli) είχαν καταγραφεί σε 16 από τις 38 ορυζοπαραγωγικές περιοχές του Arkansas (Talbert και Burgos, 2007). Οι Carey κ.ά. (1995) βρήκαν σε πειράματά τους στο Αρκάνσας, μουχρίτσα ανθεκτική σε δόση 20πλάσια της συνιστώμενης. Η μικρή μουχρίτσα (E. colona) έχει, επίσης, αναπτύξει ανθεκτικότητα στο propanil στην Κολομβία και στην Ιαπωνία. Το 1992, εισήχθη στις ΗΠΑ το quinclorac και χρησιμοποιήθηκε για την αντιμετώπιση της ανθεκτικής μουχρίτσας στο propanil, αλλά το 1997 είχε ήδη καταγραφεί ο πρώτος ανθεκτικός βιότυπος μουχρίτσας (E. crus-galli) στο quinclorac. Επίσης, το 1998 αναπτύχθηκε ο πρώτος ανθεκτικός βιότυπος μικρής μουχρίτσας (E. 31

colona) στο quinclorac, ενώ το 1999 βρέθηκε η πρώτη μουχρίτσα με πολλαπλή ανθεκτικότητα σε μίγμα propanil και quinclorac (Malik κ.ά., 2010). Το ζιζανιοκτόνο clomazone εγκρίθηκε το 2000 στο ρύζι για την αντιμετώπιση της ανθεκτικής μουχρίτσας στα propanil και quinclorac, αλλά οι Yasuor κ.ά. (2008) βρήκαν ανθεκτική E. phyllopogon στο ζιζανιοκτόνο clomazone και μάλιστα η ανθεκτικότητά της οφειλόταν στην ικανότητα των φυτών να μεταβολίζουν το ζιζανιοκτόνο. Τα ένζυμα cyt P 450 έχουν ρόλο βιοενεργοποίησης του ζιζανιοκτόνου (μεταβολισμός του προζιζανιοκτόνου clomazone σε ζιζανιοκτόνο 5-ketoclomazone), ενώ η αποτοξίνωση γίνεται μέσω διαφορετικών οξειδωτικών ενζύμων. Τα ανθεκτικά φυτά δεν μεταβολίζουν το ζιζανιοκτόνο clomazone σε 5-ketoclomazone αλλά σε μονοϋδροξυλιωμένα παράγωγα του clomazone ως κύριους μεταβολίτες του, τα οποία έχουν βρεθεί στα ευαίσθητα φυτά σε ποσότητες 6-12 φορές μικρότερες. (Talbert και Burgos, 2007; Yasuor κ.ά., 2008) Οι Huang και Lin (1993) αναφέρουν ότι στην Κίνα βρέθηκε ανθεκτική μουχρίτσα στο butachlor, ενώ κάποια χρόνια αργότερα, οι Juliano κ.ά (2010) αναφέρουν ότι αναπτύχθηκε μουχρίτσα με ανθεκτικότητα στο συνδυασμό propanil και butachlor λόγω μεταβολισμού των ζιζανιοκτόνων μέσω διαφορετικών μηχανισμών. Γενικώς, η μουχρίτσα (E. crus-galli) έχει αναπτύξει ανθεκτικότητα σε έξι μηχανισμούς δράσης ζιζανιοκτόνων και σε 15 χώρες. 1.5.2 Ανάπτυξη ανθεκτικότητας σε ζιζανιοκτόνα αναστολείς της δράσης του ενζύμου ALS Τα ζιζανιοκτόνα που έχουν στόχο δράσης το ένζυμο οξικογαλακτική συνθάση (ALS) είναι από τα πιο ευρέως χρησιμοποιούμενα ζιζανιοκτόνα στον κόσμο. Δυστυχώς, είναι γνωστά και για την ικανότητά τους να «επιλέγουν» γρήγορα ανθεκτικούς πληθυσμούς ζιζανίων. Το 1987, μετά από πέντε χρόνια εφαρμογής τους, εμφανίστηκαν τα πρώτα ανθεκτικά ζιζάνια (Lactuca seriola και Kochia scoparia) στο chlorsulfuron (Καλούμενος, 2009). Σήμερα, υπάρχουν πιο πολλά ανθεκτικά είδη στους αναστολείς της δράσης του ενζύμου ALS σε σχέση με όλες τις άλλες ομάδες ζιζανιοκτόνων. Ειδικότερα, από τα συνολικά 210 ανθεκτικά είδη ζιζανίων ανά τον κόσμο, τα 129 είδη ζιζανίων (καταγράφοντας περισσότερα από 400 κρούσματα ανθεκτικών βιοτύπων) είναι ανθεκτικά σε κάποιο ζιζανιοκτόνο- 32

αναστολέα της δράσης του ενζύμου ALS. Η ανθεκτικότητα στα ζιζανιοκτόνα εξαρτάται, κυρίως, από την αφθονία των ανθεκτικών αλληλομόρφων στη φύση. Επομένως, η ομάδα των αναστολέων της δράσης του ενζύμου ALS, η οποία αντιπροσωπεύει την ομάδα με τα περισσότερα ανθεκτικά ζιζάνια, οφείλει τη διαφοροποίηση αυτή πιθανώς στην υψηλότερη συχνότητα ανθεκτικών ALS αλληλομόρφων στη φύση. Οι παραπάνω ανησυχητικοί αριθμοί οφείλονται στη δραστικότητα και στην επαναλαμβανόμενη χρήση αυτών των ζιζανιοκτόνων που κάποιες φορές χρησιμοποιούνται σε μεγαλύτερες δόσεις από ότι χρειάζεται (μεγάλη ένταση πίεση επιλογής), στη μεγάλη υπολειμματική τους δράση και στη μη εναλλαγή τους με ζιζανιοκτόνα με διαφορετικό μηχανισμό δράσης (μεγάλη διάρκεια πίεσης επιλογής) (Heap, 2013; Kaloumenos και Eleftherohorinos, 2008; Yuan κ.ά., 2006). Οι περισσότερες περιπτώσεις ανθεκτικότητας στα ζιζανιοκτόνα-αναστολείς της δράσης του ενζύμου ALS οφείλονται σε σημειακές μεταλλάξεις στο γονίδιο ALS που προκαλούν αλλαγή-τροποποίηση στη θέση σύνδεσης του ζιζανιοκτόνου με το ένζυμο ALS, γεγονός που καθιστά το ένζυμο λιγότερο ευαίσθητο στο ζιζανιοκτόνο (ανθεκτικότητα λόγω μη ευαίσθητης θέσης δράσης εξαιτίας της αντικατάστασης αμινοξέος της πολυπεπτιδικής αλυσίδας του ενζύμου). Ο δεύτερος βασικός μηχανισμός ανθεκτικότητας στα ζιζανιοκτόνα-αναστολείς της δράσης του ενζύμου ALS είναι η ικανότητα κάποιων βιοτύπων να μεταβολίζουν τα ζιζανιοκτόνα μέσω της δράσης των ενζύμων Cyt P 450 ή μέσω σχηματισμού συμπλόκου με γλουταθειόνη. Σημαντικά παραδείγματα ζιζανίων με ανθεκτικότητα λόγω μεταβολισμού των ζιζανιοκτόνων αναστολέων της δράσης του ενζύμου ALS είναι οι περιπτώσεις ενός βιοτύπου του ζιζανίου ήρα και ενός βιοτύπου του ζιζανίου αλεπονουρά. Στην περίπτωση της ήρας, στον αγρό είχαν εφαρμοστεί μόνο ζιζανιοκτόνα-αναστολείς της δράσης του ενζύμου ACCase και στην περίπτωση της αλεπονουράς είχαν εφαρμοστεί μόνο ζιζανιοκτόνα-αναστολείς του φωτοσυστήματος ΙΙ, οι οποίοι «προκάλεσαν» την ανθεκτικότητα στα ζιζανιοκτόνα-αναστολείς της δράσης του ενζύμου ALS. Βέβαια, κάποιοι πληθυσμοί ζιζανίων που έχουν ενισχυμένη ικανότητα μεταβολισμού των ζιζανιοκτόνων-αναστολέων της δράσης του ενζύμου ALS είναι προικισμένοι και με μέτρια πολλαπλή ανθεκτικότητα σε ζιζανιοκτόνα με διαφορετικούς μηχανισμούς δράσης (Yasuor κ. ά., 2009; Ελευθεροχωρινός, 2008). 33

Οι Fischer κ.ά. (2000α), με πειράματα σύγκρισης της δραστικότητας του ενζύμου ALS ενός ανθεκτικού και ενός ευαίσθητου βιότυπου E. phyllopogon στο bispyribac-sodium, βρήκαν ότι ο ανθεκτικός βιότυπος δεν οφείλει την ανθεκτικότητα σε υπερέκφραση του ενζύμου ALS, αλλά σε μεταβολισμό του bispyribac-sodium μέσω cyt P 450. Αυτό επιβεβαιώθηκε από την προσθήκη αναστολέων της δράσης των cyt P 450 (malathion) που είχε ως συνέπεια την αύξηση της αποτελεσματικότητας του bispyribac-sodium από 53% σε 97% στον ανθεκτικό βιότυπο. Ο συγκεκριμένος βιότυπος εμφάνισε ανθεκτικότητα και στο ζιζανιοκτόνο molinate (διάρκεια χρήσης μεγαλύτερη από 30 χρόνια) και μάλιστα μέσω του ίδιου μηχανισμού αποδόμηση και του bispyribac-sodium (Christopher κ.ά., 1994; Fischer κ.ά., 2000β; Kreuz και Fonnepfister, 1992; Tardif και Powles, 1999). Παρόμοια ευρήματα αναφέρονται και από τους Osuna κ.ά. (2002) που βρήκαν ανθεκτικό βιότυπο E. phyllopogon στο bispyribac-sodium (το οποίο δεν ήταν ακόμη εμπορικά διαθέσιμο) και σταυρανθεκτικό στο bensulfuron-methyl που χρησιμοποιούνταν ευρέως στην Καλιφόρνια για την αντιμετώπιση κυπεροειδών και πλατύφυλλων ζιζανίων. Οι αναστολείς της δράσης των μονοξυγονασών του cyt P 450 κατέστειλαν την ανθεκτικότητα και στα δύο ζιζανιοκτόνα, πράγμα που αποδεικνύει ότι η ανθεκτικότητα στο bispyribac-sodium επάχθηκε από τη χρήση του bensulfuronmethyl και έγινε μέσω του ίδιου μηχανισμού αποδόμησης. Το penoxsulam έγινε εμπορικά διαθέσιμο στην Καλιφόρνια το 2005, ενώ το 2007 εμφανίστηκε ο πρώτος ανθεκτικός βιότυπος όψιμης μουχρίτσας (E. phyllopogon). Οι Fischer κ.ά. (2007) ανακοίνωναν ότι βρήκαν ανθεκτικό βιότυπο E. phyllopogon στο penoxsulam λόγω μεταβολισμού του ζιζανιοκτόνου μέσω των cyt P 450. Οι Yasuor κ.ά. (2009) βρήκαν επίσης ανθεκτικό στο penoxsulam βιότυπο όψιμης μουχρίτσας (E. phyllopogon). Tα ανθεκτικά φυτά ήταν σχεδόν τρεις φορές λιγότερο ευαίσθητα στο penoxsulam από τους ευαίσθητους βιότυπους. Βέβαια, με την προσθήκη malathion αναστελλόταν η ανθεκτικότητα, ενώ με thiobencarb (που επάγει τη δραστηριότητα των cyt P 450 ) παρουσιάστηκαν φαινόμενα ανταγωνιστικής δράσης μεταξύ των δύο ζιζανιοκτόνων. Αυτό επιβεβαίωσε το γεγονός ότι η ανθεκτικότητα στο penoxsulam του βιοτύπου της όψιμης μουχρίτσας οφείλεται σε μεταβολισμό του ζιζανιοκτόνου μέσω του cyt P 450. 34

1.5.3 Ανάπτυξη ανθεκτικότητας σε ζιζανιοκτόνα αναστολείς της δράσης του ενζύμου ACCase. Το πρώτο περιστατικό ανθεκτικότητας σε αναστολέα ACCase σημειώθηκε στην Αυστραλία και ήταν από το ζιζάνιο Lolium rigidum το οποίο βρέθηκε ανθεκτικό στα ζιζανιοκτόνα tralkoxydim και diclofop-methyl λόγω ενισχυμένου μεταβολισμού τους μέσω των μονοξυγονασών (cyt P 450 ). Μέχρι σήμερα έχουν εμφανιστεί 42 είδη ανθεκτικών ζιζανίων στους αναστολείς ACCase (με περισσότερους από 190 βιοτύπους ανθεκτικών φυτών) από το σύνολο των 210 ανθεκτικών ειδών ζιζανίων που έχουν βρεθεί στον κόσμο (Heap, 2013; Preston κ.ά., 1996). Οι Yun κ.ά. (2005) βρήκαν ότι η πολλαπλή ανθεκτικότητα ενός βιοτύπου όψιμης μουχρίτσας (E. phyllopogon) στα ζιζανιοκτόνα bispyribac-sodium, fenoxaprop-ethyl και thiobencarb οφειλόταν σε μεταβολισμό των ζιζανιοκτόνων μέσω των μονοξυγονασών (cyt P 450 ), ενώ το fenoxaprop-ethyl έδειξε ότι επάγει τον μεταβολισμό του thiobencarb. Τα παραπάνω περιστατικά εφιστούν την προσοχή στο πρόβλημα της πολλαπλής ανθεκτικότητας σε ζιζανιοκτόνα και δείχνουν ότι δεν επαρκεί η εναλλαγή ζιζανιοκτόνων για την αντιμετώπιση των ζιζανίων. Οι Ruiz-Santaella κ.ά. (2006) βρήκαν ανθεκτικό βιότυπο όψιμης μουχρίτσας (E. phyllopogon) στο cyhalofop-butyl και μάλιστα, η ανθεκτικότητά του σε σχέση με τον ευαίσθητο βιότυπο οφειλόταν σε μειωμένη απορρόφηση μέσω της επιδερμίδας των φύλλων και στον ταχύτερο μεταβολισμό του cyhalofop-butyl μέσω υδρόλυσης και συμπλοκοποίησης με γλουταθειόνη. Οι Bakkali κ.ά. (2007) βρήκαν έναν βιότυπο όψιμης μουχρίτσας (E. phyllopogon) με ανθεκτικότητα στο fenoxaprop-p-ethyl (ήταν 10 φορές ανθεκτικότερος από τον ευαίσθητο μάρτυρα), η οποία δεν οφειλόταν σε θέση δράσης με μειωμένη ευαισθησία. Αντιθέτως, υπήρχαν διαφορές μεταξύ του ανθεκτικού και του ευαίσθητου βιότυπου στην απορρόφηση του fenoxaprop-p-ethyl, καθώς και στην ταχύτητα μεταβολισμού του fenoxaprop σε μη τοξικούς μεταβολίτες (υδρόλυση και συμπλοκοποίηση με γλουταθειόνη). Οι Rahman κ.ά. (2010) βρήκαν στη Μαλαισία βιότυπο μουχρίτσας (E. crus-galli) 17 φορές λιγότερο ευαίσθητο στο cyhalofop-butyl από ό,τι ο ευαίσθητος μάρτυρας. Ο συγκεκριμένος βιότυπος εμφάνισε πολλαπλή ανθεκτικότητα στο propanil και στο 35

quinclorac. Την επόμενη χρονιά, οι Huan κ.ά. (2011), με πειράματα ολόκληρου φυτού και με βιοδοκιμές, κατέγραψαν ανθεκτικό στο quizalofop-p-ethyl βιότυπο μουχρίτσας (E. crus-galli) στην Κίνα, ο οποίος ήταν ανθεκτικός, λόγω της ικανότητας των φυτών του να μεταβολίζουν το ζιζανιοκτόνο μέσω συμπλοκοποίησης με γλουταθειόνη. 1.5.4 Σταυρανθεκτικότητα σε ζιζανιοκτόνα αναστολείς της δράσης του ενζύμου ALS ή του ενζύμου ACCase Οι περισσότερες περιπτώσεις ανθεκτικότητας οφείλονται σε τροποποιημένη θέση-στόχο δράσης των ζιζανιοκτόνων. Η ανθεκτικότητα λοιπόν, οφείλεται στην ύπαρξη ενός μεταλλαγμένου γονιδίου το οποίο σε κάποιες περιπτώσεις προικίζει το ζιζάνιο με σταυρανθεκτικότητα σε ζιζανιοκτόνα που δεν είχαν ξαναχρησιμοποιηθεί και ανήκουν σε διαφορετικές και περισσότερες από μία των οικογενειών των ζιζανιοκτόνων-αναστολείς της δράσης του ιδίου ενζύμου. Οι περιπτώσεις σταυρανθεκτικότητας που έχουν αναφερθεί σε τροποποίηση του ενζύμου ALS χωρίζονται σε έξι ομάδες (Ελευθεροχωρινός, 2008): Η αντικατάσταση του αμινοξέος αλανίνη (Ala) στη θέση 122 του ενζύμου από το αμινοξύ θρεονίνη (Thr) (Ala-122-Thr) προκαλεί σταυρανθεκτικότητα μόνο σε ζιζανιοκτόνα αναστολείς της οικογένειας των ιμιδαζολινονών, ενώ οι ανθεκτικοί βιότυποι των ζιζανίων είναι ευαίσθητοι στις σουλφονυλουρίες και στις άλλες ομάδες αναστολέων του ενζύμου ALS. Στη δεύτερη ομάδα, όταν το αμινοξύ προλίνη (Pro) στη θέση 197 αντικαθίσταται από τα αμινοξέα θρεονίνη (Thr), αλανίνη (Ala), αργινίνη (Arg), γλουταμίνη (Gln), σερίνη (Ser), ισολευκίνη (Ile), λευκίνη (Leu) ή ιστιδίνη (His) (Pro-197- ) παρέχει στους βιότυπους ζιζανίων που φέρουν τη μετάλλαξη σταυρανθεκτικότητα μόνο στους αναστολείς της οικογένειας των σουλφονυλουριών, ενώ οι βιότυποι είναι ευαίσθητοι στις ιμιδαζολινόνες. Στην τρίτη ομάδα ανήκουν βιότυποι ζιζανίων που φέρουν την αντικατάσταση του αμινοξέος αλανίνη (Ala) στη θέση 205 (Ala-205-Val). Τη θέση της αλανίνης καταλαμβάνει το αμινοξύ βαλίνη (Val) που προικίζει τους μεταλλαγμένους βιότυπους με ανθεκτικότητα στις ιμιδαζολινόνες και 36

ευαισθησία στις σουλφονυλουρίες ή με μέτρια σταυρανθεκτικότητα στις ομάδες σουλφονυλουριών, ιμιδαζολινονών, τριαζολοπυριμιδινών. πυριμιδινυλβενζοϊκών και Η τέταρτη ομάδα περιλαμβάνει βιότυπους ζιζανίων προικισμένους με σταυρανθεκτικότητα στις σουλφονυλουρίες, στις ιμιδαζολινόνες, στα πυριμιδινυλθειοβενζοϊκά και στις τριαζολοπυριμιδίνες. Η ανθεκτικότητα αυτών των βιοτύπων οφείλεται σε αντικατάσταση του αμινοξέος τρυπτοφάνη (Trp), στη θέση 574, από το αμινοξύ λευκίνη (Leu) (Trp-574- Leu). Στην πέμπτη ομάδα περιλαμβάνονται βιότυποι με αντικατάσταση του αμινοξέος σερίνη (Ser) στη θέση 653 από θρεονίνη (Thr) ή ασπαραγίνη (Asn) (Ser-653-Thr/Asn). Οι βιότυποι παρουσιάζουν ανθεκτικότητα στις ιμιδαζολινόνες και ευαισθησία στις σουλφονυλουρίες και τις τριαζολοπυριμιδίνες. Η έκτη ομάδα περιλαμβάνει βιότυπους ζιζανίων (είδος βλήτου Amaranthus hybridus), που φέρουν σταυρανθεκτικότητα σε όλα τα ζιζανιοκτόνα αναστολείς της δράσης του ενζύμου ALS. Η σταυρανθεκτικότητα αυτή οφείλεται σε αντικατάσταση του αμινοξέος ασπαρτικού οξέος (Asp), στη θέση 376, από ένα αμινοξύ γλουταμινικού οξέος (Glu) (Asp-376-Glu). Οι περιπτώσεις σταυρανθεκτικότητας σε ζιζανιοκτόνα αναστολείς του ενζύμου ACCase χωρίζονται σε τρεις ομάδες ζιζανίων (Ελευθεροχωρινός, 2008): Η πρώτη ομάδα περιλαμβάνει βιότυπους ζιζανίων με ανθεκτικότητα στο ζιζανιοκτόνο sethoxydim και μικρότερη σταυρανθεκτικότητα σε άλλες κυκλοεξανδιόνες και αρυλοξυφαινυλοξυαλκανοϊκά. Η ανθεκτικότητα οφείλεται σε αντικατάσταση του αμινοξέος ισολευκίνη (Ile), στη θέση 1781, από το αμινοξύ λευκίνη (Ile-1781-Leu). Η δεύτερη ομάδα περιλαμβάνει βιότυπους ζιζανίων ήρας και αλεπονουράς που παρουσιάζουν υψηλή ανθεκτικότητα στα αρυλοξυφαινοξυαλκανοϊκά ζιζανιοκτόνα και μικρή σταυρανθεκτικότητα στις κυκλοεξανδιόνες. Αυτοί οι βιότυποι φέρουν στο ACCase ένζυμό τους αντικατάσταση του αμινοξέος 37

τρυπτοφάνη (Trp), στη θέση 2027, από το αμινοξύ κυστεΐνη (Cys), του αμινοξέος ισολευκίνη (Ile), στη θέση 2041, από το αμινοξύ ασπαραγίνη (Asn), ή του αμινοξέος γλυκίνη (Gly), στη θέση 2096, από το αμινοξύ αλανίνη (Ala) (Trp-2027-Cys)/(Ile-2041-Asn)/(Gly-2096-Ala). Στην τρίτη ομάδα ανήκουν βιότυποι του ζιζανίου αλεπονουρά, οι οποίοι παρουσιάζουν σταυρανθεκτικότητα στα περισσότερα ζιζανιοκτόνα της οικογένειας των αρυλοξυφαινοξυακλανοϊκών και των κυκλοεξανδιονών και φέρουν στο ένζυμό τους την αντικατάσταση του αμινοξέος ασπαραγίνη (Asn), στη θέση 2078, από το αμινοξύ γλυκίνη (Gly) (Asn-2078-Gly). 1.5.5 Εξέλιξη ανθεκτικότητας στην Ελλάδα Μέχρι σήμερα στην Ελλάδα έχουν βρεθεί 12 είδη ζιζανίων με ανθεκτικούς πληθυσμούς σε διάφορα ζιζανιοκτόνα. Η ανθεκτικότητα αυτών των βιοτύπων έχει εμφανιστεί σε ζιζανιοκτόνα που αναστέλλουν (Καλούμενος, 2009): τη ροή των ηλεκτρονίων στο φωτοσύστημα ΙΙ, τη δράση του ενζύμου ALS, τη δράση του ενζύμου ACCase και τη δράση του ενζύμου EPSPS. Το πρώτο περιστατικό ανθεκτικότητας στην Ελλάδα καταγράφτηκε το 1986 από τους Giannopolitis και Vassiliou (1989) σε βιότυπους μουχρίτσας (E. crus-galli) σε ορυζώνες στην περιοχή Μεσολογγίου. Ειδικότερα, η μουχρίτσα εκδήλωσε ανθεκτικότητα στο propanil (αναστολέας της ροής των ηλεκτρονίων στο φωτοσύστημα ΙΙ) σε δόσεις μεγαλύτερες από τη διπλάσια της συνιστώμενης. Μετά από 11 χρόνια, oι Vasilakoglou κ.ά. (2000) βρήκαν ανθεκτική μουχρίτσα (Ε. crusgalli) στο propanil σε καλλιέργειες ρυζιού στο Νομό Θεσσαλονίκης. Ο Eleftherohorinos κ.ά. (2000) κατέγραψαν, στο νομό Δράμας και συγκεκριμένα στην περιοχή Νευροκοπίου, πληθυσμούς των ζιζανίων τραχύ βλήτο (Amaranthus retroflexus) και λουβουδιά (Chenopodium album) ανθεκτικούς στο ζιζανιοκτόνο metribuzin (αναστολέας της ροής των ηλεκτρονίων στο φωτοσύστημα ΙΙ). Οι Kotoula-Syka κ.ά. (2000) κατέγραψαν ανθεκτικό βιότυπο του ζιζανίου ήρα (Lolium rigidum) ανθεκτικό στο ζιζανιοκτόνο diclofop (αναστολέα της δράσης του 38

ενζύμου ACCase) με σταυρανθεκτικότητα στα ζιζανιοκτόνα clodinafop, fluazifop, tralkoxydim και sethoxydim, καθώς και με πολλαπλή ανθεκτικότητα στο ζιζανιοκτόνο chlorsulfuron (αναστολέας της δράσης του ενζύμου ALS). Μερικά χρόνια αργότερα, οι Βασιλείου κ.ά. (2006) και οι Ευθυμιάδης κ.ά. (2008) βρήκαν τέσσερις βιότυπους ήρας (Lolium rigidum) με ανθεκτικότητα στο ζιζανιοκτόνο chlorsulfuron (αναστολέας της δράσης του ενζύμου ALS) σε χειμερινές καλλιέργειες σιτηρών στους νομούς Θεσσαλονίκης και Κιλκίς. Οι τρεις από τους τέσσερις βιότυπους εμφάνισαν σταυρανθεκτικότητα στο μίγμα ζιζανιοκτόνων mesosulfuron+iodosulfuron (αναστολείς της δράσης του ενζύμου ALS), ενώ ένας βιότυπος ανέπτυξε πολλαπλή ανθεκτικότητα και στο tralkoxydim και ένας άλλος βιότυπος στο ζιζανιοκτόνο clodinafop (αναστολείς της δράσης του ενζύμου ACCase). Ένας βιότυπος παπαρούνας (Papaver rhoeas) βρέθηκε το 1998 να είναι ανθεκτικός στις σουλφονυλουρίες chlorsulfuron, thifensulfuron, triasulfuron και tribenuron (αναστολείς της δράσης του ενζύμου ALS) (Heap, 2013). Οι Kaloumenos και Eleftherohorinos (2008) οκτώ χρόνια αργότερα βρήκαν σε καλλιέργειες των νομών Θεσσαλονίκης, Σερρών και Κιλκίς, 28 πληθυσμούς παπαρούνας (Papaver rhoeas) ανθεκτικούς στο ζιζανιοκτόνο tribenuron, οι 7 από τους οποίους ανέπτυξαν σταυρανθεκτικότητα στα ζιζανιοκτόνα imazamox, pyrithiobac και florasulam (αναστολείς της δράσης του ενζύμου ALS). Η ανθεκτικότητα των φυτών παπαρούνας στο tribenuron οφειλόταν σε σημειακές μεταλλάξεις στο γονίδιο ALS που προκάλεσε την αδυναμία σύνδεσης του ζιζανιοκτόνου με το ένζυμο ALS και είχε ως επακόλουθο τη μειωμένη ευαισθησία αυτών των βιοτύπων παπαρούνας στο tribenuron. Οι ανθεκτικοί βιότυποι εξελίχθηκαν μετά από μεγάλη διάρκεια πίεσης επιλογής αφού το tribenuron χρησιμοποιούνταν στις συγκεκριμένες περιοχές για πολλά χρόνια (Καλούμενος, 2009). Οι Ελευθεροχωρινός και Παπαμιχαήλ (2002) βρήκαν σε καλλιέργεια βαμβακιού του νομού Λάρισας ανθεκτικό βιότυπο του ζιζανίου αγριοτοματιά (Solanum nigrum) στο ζιζανιοκτόνο prometryn (αναστολέας της ροής των ηλεκτρονίων στο φωτοσύστημα ΙΙ). Το 2006, σε καλλιέργεια βαμβακιού στο νομό Δράμας, καταγράφτηκε ανθεκτικός βιότυπος του ζιζανίου βέλιουρας (Sorghum halepense) στα ζιζανιοκτόνα 39

quizalofop και propaquizafop (αναστολείς της δράσης του ενζύμου ACCase) (Kaloumenos και Eleftherohorinos, 2009). Οι Papapanogiotou κ.ά (2012), μετά από έρευνες σε 125 βιότυπους αγριοβρώμης (Avena sterilis) από καλλιέργειες χειμερινών σιτηρών της κεντρικής Μακεδονίας και Θεσσαλίας, βρήκαν 46 βιοτύπους ανθεκτικούς στο ζιζανιοκτόνο clodinafop, 33 βιοτύπους ανθεκτικούς στο fenoxaprop και 29 βιοτύπους ανθεκτικούς και στα δύο ζιζανιοκτόνα (αναστολείς της δράσης του ενζύμου ACCase). Από τους 17 ανθεκτικούς βιότυπους στο fenoxaprop, οι 16 ανέπτυξαν σταυρανθεκτικότητα στο clodinafop, οι 17 ανέπτυξαν σταυρανθεκτικότητα στο diclofop, οι 11 στο tralkoxydim και οι 2 στο pinoxaden (αναστολείς της δράσης του ενζύμου ACCase). Διάφοροι ερευνητές (Γιαννοπολίτης κ.ά., 2008; Travlos και Chachalis, 2010; Nol κ.ά., 2012; Μυλωνάς κ.ά., 2012) κατέγραψαν σε διάφορες περιοχές της χώρας ανθεκτικούς βιότυπους του ζιζανίου κόνυζα (Conyza spp) στο ζιζανιοκτόνο glyphosate (αναστολέας της δράσης του ενζύμου EPSPS). Τα περισσότερα περιστατικά ανθεκτικότητας στην Ελλάδα εξελίχθηκαν λόγω μη εναλλαγής ζιζανιοκτόνων με διαφορετικούς μηχανισμούς δράσης. Η εκλεκτικότητα αυτών των ζιζανιοκτόνων στις καλλιέργειες, το χαμηλό κόστος και η ευκολία εφαρμογής κάποιων ζιζανιοκτόνων έχει ευνοήσει τη χρήση τους έναντι κάποιων άλλων και αναπόφευκτα οδήγησε στην επιλογή ανθεκτικών πληθυσμών. Μέχρι σήμερα, σημαντικά είδη του γένους Echinochloa έχουν ήδη αναπτύξει ανθεκτικότητα στα πιο ευρέως χρησιμοποιούμενα ζιζανιοκτόνα σε κάθε παραγωγική περιοχή. Βέβαια, κάποια από αυτά τα είδη έχουν αναπτύξει πολλαπλή ανθεκτικότητα σε ζιζανιοκτόνα με διαφορετικούς μηχανισμούς δράσης (Gressel και Valverde, 2009). Αυτό χρήζει ιδιαίτερης προσοχής αφού τα ζιζανιοκτόνα που μπορούν να χρησιμοποιηθούν στην καλλιέργεια του ρυζιού είναι περιορισμένα σε αριθμό και μηχανισμούς δράσης. 1.6. Σκοπός της εργασίας Η αιτία διεξαγωγής αυτής της εργασίας ήταν η έκφραση παραπόνων από πολλούς παραγωγούς στη βόρεια Ελλάδα και πιο συγκεκριμένα στο Νομό 40

Θεσσαλονίκης για αδυναμία αντιμετώπισης της μουχρίτσας (Echinochloa) με ζιζανιοκτόνα σε καλλιέργεια ρυζιού. Έτσι, αποφασίστηκε να διεξαχθεί η παρούσα εργασία ώστε να διερευνηθεί η πιθανότητα ανάπτυξης ανθεκτικότητας της μουχρίτσας σε ζιζανιοκτόνα αναστολείς της δράσης του ενζύμου ALS ή του ενζύμου ACCase, καθώς επίσης και η πιθανότητα ανάπτυξης σταυρανθεκτικότητας σε ζιζανιοκτόνα αναστολείς του ενζύμου ALS και η διερεύνηση του μηχανισμού ανθεκτικότητας. Ειδικότερα, αποφασίστηκε να διερευνηθεί: 1. Η υπόθεση ότι η αδυναμία αντιμετώπισης διαφόρων πληθυσμών μουχρίτσας (Echinochloa) οφείλεται σε ανθεκτικότητα των πληθυσμών στα ζιζανιοκτόνα penoxsulam (τριαζολοπυριμιδίνες) και bispyribac-sodium (πυριμιδινυλβενζοϊκά) (αναστολείς της δράσης του ενζύμου ALS) και στα ζιζανιοκτόνα cyhalofop-butyl (αρυλοξυφαινοξυπροπιονικά, FOPs) και profoxydim (κυκλοεξανδιόνες DIMs) (αναστολείς της δράσης του ενζύμου ACCase). 2. Η πιθανότητα ανάπτυξης πολλαπλής ανθεκτικότητας σε μίγματα ζιζανιοκτόνων penoxsulam με halosulfuron, azimsulfuron, bispyribac-sodium, cyhalofop-butyl και profoxydim. 3. Η πιθανότητα ανάπτυξης σταυρανθεκτικότητας και στο ζιζανιοκτόνοαναστολέας της δράσης του ενζύμου ALS imazamox (ιμιδαζολινόνες) και σε μίγματά του με penoxsulam, bispyribac-sodium ή profoxydim. 4. Η πιθανότητα ανάπτυξης σταυρανθεκτικότητας στα ζιζανιοκτόνα του αραβοσίτου nicosulfuron, rimsulfuron, foramsulfuron (σουλφονυλουρίες) που αναστέλλουν τη δράση του ενζύμου ALS. 5. Η πιθανότητα ανάπτυξης σταυρανθεκτικότητας λόγω ικανότητας των φυτών να μεταβολίζουν τα ζιζανιοκτόνα penoxsulam, bispyribac-sodium, cyhalofop-butyl και profoxydim με την προσθήκη του εντομοκτόνου terbufos. 6. Η αποτελεσματικότητα ζιζανιοκτόνων με διαφορετικό μηχανισμό δράσης (χλωροακεταμίδια) εναντίον των ανθεκτικών πληθυσμών μουχρίτσας σε ζιζανιοκτόνα-αναστολείς της δράσης του ενζύμου ALS. 41

2. Πειραματικές εργασίες 2.1 Διαχείριση φυτικού υλικού Οι σπόροι συλλέχτηκαν από ώριμα φυτά μουχρίτσας σε 24 ορυζώνες του νομού Θεσσαλονίκης και 5 ορυζώνες του νομού Σερρών το καλοκαίρι του 2009. Ειδικότερα, οι σπόροι συλλέχτηκαν από ορυζώνες γεωργών που εξέφρασαν παράπονα για μη αποτελεσματική αντιμετώπιση της μουχρίτσας μετά από εφαρμογή των ζιζανιοκτόνων penoxsulam ή bispyribac. Επίσης, οι σπόροι συλλέχθηκαν από παρόμοια μορφολογικά φυτά σε κάθε ορυζώνα για να ανταποκρίνονται στο ίδιο είδος και στον ίδιο πληθυσμό. Μετά τη συλλογή σε πλαστικές σακούλες, οι σπόροι μεταφέρθηκαν στο εργαστήριο όπου έγινε αεροξήρανση και απομάκρυνση των ξένων υλών και στη συνέχεια αποθηκεύτηκαν σε πλαστικές σακούλες σε ψυγείο σε θερμοκρασία 3-5 ο C μέχρι την έναρξη των πειραμάτων. Τα είδη μουχρίτσας ταξινομήθηκαν σύμφωνα με τα μορφολογικά χαρακτηριστικά της ταξιανθίας, του σπόρου αλλά και του τρόπου ανάπτυξης ολόκληρου του φυτού, καθώς επίσης και σύμφωνα με την περίοδο άνθησης. Η ταυτοποίηση των ειδών είναι δύσκολη λόγω ύπαρξης πολυμορφικών ειδών με πολυάριθμα υποείδη και ποικιλίες που στερούνται εμφανών χαρακτηριστικών ταυτοποίησης. Αυτός άλλωστε είναι και ο λόγος που για την ταξινόμηση των ειδών Echinochloa υπάρχουν βοτανικοί με διαφορετικές απόψεις. Τα κλειδιά της ταυτοποίησης και της ονοματολογίας μεταξύ των ειδών αυτής της μελέτης βασίζονται στην κατάταξη που προτείνει ο Carretero (1981). Ειδικότερα, από τους 29 πληθυσμούς ένας είναι Echinochloa crus-galli, 11 E. erecta και 17 Ε. oryzicola. Τα πειράματα, εκτός από τους 29 βιοτύπους-πληθυσμούς της Ελλάδας, περιελάμβαναν και έναν ευαίσθητο πληθυσμό μουχρίτσας Echinochloa crus-galli, (EC) από τη Μεγάλη Βρετανία ως μάρτυρα. 42

2.2 Πείραμα ελέγχου ανάπτυξης ανθεκτικότητας στα ζιζανιοκτόνα penoxsulam, bispyribac-sodium, cyhalofop-butyl και profoxydim 2.2.1 Υλικά και Μέθοδοι Τα πειράματα φυτοδοχείων έγιναν στο Αγρόκτημα του ΑΠΘ για τη διερεύνηση των 30 πληθυσμών μουχρίτσας ως προς την πιθανότητα ανάπτυξης ανθεκτικότητας σε ζιζανιοκτόνα. Τα πειράματα πραγματοποιήθηκαν την περίοδο Μαίου-Ιουλίου του 2010. Οι σπόροι όλων των πληθυσμών μουχρίτσας σπάρθηκαν σε πλαστικά φυτοδοχεία (διαστάσεων 9 x 9 x 10 cm) που περιείχαν μίγμα εδάφους: τύρφης (4:1 v:v). Τα φυσικοχημικά χαρακτηριστικά του εδάφους που χρησιμοποιήθηκε στα πειράματα ήταν: άργιλος 32%, ιλύς 56%, άμμος 12%, οργανική ουσία 1,6%, CaCO 3 7,4% ph (1:1 H 2 O) 7,6 και ικανότητα ανταλλαγής κατιόντων (CEC) 27,7 meq/100 g εδάφους. Σε κάθε φυτοδοχείο τοποθετήθηκαν 15 σπόροι και στη συνέχεια καλύφθηκαν με λεπτό στρώμα (1 cm) του ίδιου μίγματος. Όλα τα δοχεία τοποθετήθηκαν σε υπαίθριο προστατευμένο με δίχτυ χώρο του Αγροκτήματος. Για την κανονική ανάπτυξη των φυτών γινόταν εφαρμογή λιπάσματος νιτρικής αμμωνίας δύο φορές την εβδομάδα και αρδευόταν καθημερινά μέχρι το στάδιο κορεσμού του εδάφους. Όταν τα φυτά έφτασαν σε στάδιο 2-3 φύλλων έγινε το πρώτο αραίωμα και αφέθηκαν 7-8 φυτά/φυτοδοχείο, ενώ στο στάδιο των 3-5 φύλλων έγινε και δεύτερο αραίωμα και αφέθηκαν τέσσερα ομοιόμορφα φυτά/φυτοδοχείο. Η εφαρμογή των ζιζανιοκτόνων έγινε μεταφυτρωτικά και όταν τα φυτά είχαν 3-5 φύλλα. Για την εφαρμογή τους χρησιμοποιήθηκε επιστήθιος ψεκαστήρας AZO (AZP- SPRAYERS, P.O. Box 350-6710 BJ EDE Ολλανδία), ο οποίος φέρει ιστό έξι ακροφυσίων τύπου ριπιδίου 8002 (TeeJet Spray Systems Co., P. O. Box 7900, Wheaton, IL 60188, Ηνωμένες Πολιτείες) και έχει πλάτος 2,4 m. Η εφαρμογή έγινε με όγκο ψεκαστικού υγρού 30 L/στρ και πίεση 280 kpa. Αξιολογήθηκαν συνολικά τέσσερα ζιζανιοκτόνα σε τέσσερις δόσεις (μάρτυρας 0x, συνιστώμενη 1x, διπλάσια 2x και τετραπλάσια 4x της συνιστώμενης δόσης). Ειδικότερα, οι δόσεις του penoxsulam (Viper 20.4 g L -1 OD; K+N Efthimiadis) ήταν 0, 4, 8 και 16 g δ.ο./στρ, για το bispyribac-sodium (Adora 400 g L -1 SC; Bayer Cropscience Hellas) ήταν 0, 3, 6 και 12 g δ.ο./στρ με την προσθήκη του 43

επιφανειοδραστικού Biopower (0,1% ο/ο), οι δόσεις του cyhalofop-butyl ήταν 0, 30, 60 και 120 g δ.ο./στρ και του profoxydim 0, 20, 40 και 80 g δ.ο./στρ καθώς και προσθήκη του επιφανειοδραστικού Dash (0,1% ο/ο). Η αποτελεσματικότητα της κάθε επέμβασης του ζιζανιοκτόνου στους πληθυσμούς Echinochloa αξιολογήθηκε τέσσερις εβδομάδες μετά την εφαρμογή με μέτρηση του αριθμού των φυτών που επέζησαν μετά την επέμβαση και προσδιορισμό του υπέργειου νωπού βάρους τους σε κάθε φυτοδοχείο. Το νωπό βάρος εκφράστηκε σε % αναστολή της ανάπτυξης των φυτών σε σχέση με τον αψέκαστο μάρτυρα του κάθε πληθυσμού. Επίσης, έγινε και μακροσκοπική αξιολόγηση χρησιμοποιώντας την κλίμακα 0 μέχρι 100, όπου το 100 αντιστοιχούσε σε πλήρη νέκρωση των φυτών (μείωση της ανάπτυξης των φυτών κατά 100%) και το 0 σε απουσία επίδρασης του ζιζανιοκτόνου στην ανάπτυξη των φυτών σε σχέση με τον αψέκαστο μάρτυρα. Τα δεδομένα χρησιμοποιήθηκαν για την ανάλυση της παραλλακτικότητας (ANOVA). Το πειραματικό σχέδιο ήταν το πλήρως τυχαιοποιημένο (Complete Random Design, CRD) και για κάθε επέμβαση υπήρχαν τέσσερις επαναλήψεις (φυτοδοχεία). Το κάθε πείραμα επαναλήφθηκε δύο φορές ακολουθώντας ακριβώς την ίδια διαδικασία. Η ανάλυση της παραλλακτικότητας (ANOVA) των δεδομένων έγινε συνδυασμένα ως προς τα δύο ανεξάρτητα πειράματα και βάσει της παραγοντικής προσέγγισης 30 x 4 x 3 x 4 (30 πληθυσμοί x 4 ζιζανιοκτόνα x 3 δόσεις x 4 επαναλήψεις). Για την στατιστική ανάλυση των δεδομένων χρησιμοποιήθηκε το πρόγραμμα SPSS. Επειδή η ανάλυση της παραλλακτικότητας δεν έδειξε διαφορές μεταξύ των δύο πειραμάτων, οι μέσοι όροι των επεμβάσεων συνδυάστηκαν ως προς τα δύο πειράματα. 2.2.2 Αποτελέσματα Η ανάλυση των δεδομένων της αξιολόγησης του χλωρού βάρους έδειξε ότι η ανάπτυξη των φυτών μουχρίτσας επηρεάστηκε από τους πληθυσμούς, τα ζιζανιοκτόνα, τις δόσεις των ζιζανιοκτόνων, από την αλληλεπίδραση ζιζανιοκτόνων x δόσεων και πληθυσμών x ζιζανιοκτόνων x δόσεων (Παράρτημα, Πίνακας 1). Συγκεκριμένα, η συνιστώμενη δόση του penoxsulam μείωσε την ανάπτυξη των φυτών 20 πληθυσμών (3, 5, 6, 7, 8, 10, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 21, 22, 23, 24, 26, 44

28, 30) κατά 95-100% σε σχέση με την ανάπτυξη των φυτών του αψέκαστου μάρτυρα (Σχήμα 2.1). Επίσης, στους πληθυσμούς 4, 9, (E. erecta) και 11, 19, 20, 25, 27, 29 (E. oryzicola), η συνιστώμενη δόση του penoxsulam μείωσε την ανάπτυξη των φυτών κατά 85-95% σε σχέση με την ανάπτυξη των φυτών του αψέκαστου μάρτυρα. Αντιθέτως, οι πληθυσμοί 1 και 2 (Ε. oryzicola) δεν αντιμετωπίστηκαν από τη συνιστώμενη δόση του penoxsulam, αφού η ανάπτυξη των φυτών μειώθηκε μόνο κατά 1% και 4%, αντιστοίχως (Σχήμα 2.1). Η διπλάσια δόση του penoxsulam μείωσε κατά 97-100% την ανάπτυξη των φυτών όλων των πληθυσμών εκτός από τους πληθυσμούς 1 και 2 στους οποίους η μείωση που προκάλεσε ήταν 8% και 18%, αντιστοίχως. Τέλος, η τετραπλάσια δόση του penoxsulam μείωσε την ανάπτυξη των φυτών των πληθυσμών 1 και 2 κατά 14% και 33%, αντιστοίχως, σε σχέση με τον αψέκαστο μάρτυρα, ενώ η αποτελεσματικότητά της εναντίον των υπόλοιπων 28 πληθυσμών (3 έως 30) ήταν 98-100%. 45

Σχήμα 2.1 Επίδραση τριών δόσεων του penoxsulam στην ανάπτυξη των φυτών [μείωση της ανάπτυξης των φυτών (%) σε σχέση με τον μάρτυρα] των 30 πληθυσμών μουχρίτσας (11 Echinochloa erecta, 17 E. oryzicola, 2 E. crus-galli). 46

Η εφαρμογή του bispyribac-sodium στη συνιστώμενη δόση μείωσε την ανάπτυξη των φυτών 12 πληθυσμών E. oryzicola (3, 7, 8, 9, 10, 14, 17, 19, 20, 26, 28 και 29) κατά 87-100% και των εννέα πληθυσμών E. erecta (4, 5, 6, 12, 13, 16, 18, 21, 22 και 23) κατά 88-100%, σε σχέση με τον αψέκαστο μάρτυρα κάθε πληθυσμού. Αντίθετα, στους πληθυσμούς 1 και 2 (E. oryzicola), το bispyribac-sodium μείωσε την ανάπτυξη των φυτών κατά 3% και 5%, αντιστοίχως, σε σχέση με τον μάρτυρα. Η ίδια επέμβαση μείωσε την ανάπτυξη των φυτών των E. oryzicola πληθυσμών 11, 25 και 27 κατά 75%, 77% και 64%, αντιστοίχως και τον E. erecta πληθυσμό 15 κατά 71% (Σχήμα 2.2). Οι E crus-galli πληθυσμοί 24 και 30 υπέστησαν μείωση 93-100% στη συνιστώμενη δόση του bispyribac-sodium, ενώ η διπλάσια δόση του bispyribacsodium μείωσε την ανάπτυξη των φυτών των E. oryzicola πληθυσμών κατά 87-100%, με την εξαίρεση του πληθυσμού 27, του οποίου η μείωση της ανάπτυξης ήταν 74%. Η ίδια δόση του bispyribac-sodium μείωσε την ανάπτυξη των πληθυσμών E. erecta κατά 96-100%, εκτός του πληθυσμό 15 για τον οποίο βρέθηκε μείωση 79%. Αντιθέτως, η διπλάσια δόση δεν επηρέασε την ανάπτυξη των πληθυσμών 1 και 2, αφού η προκληθείσα μείωση ήταν 3% και 17%, αντιστοίχως. Η τετραπλάσια δόση του bispyribac-sodium είχε ικανοποιητική αποτελεσματικότητα εναντίον των πληθυσμών 3-30 αφού μείωσε την ανάπτυξη τους κατά 95-100%, σε σχέση με τον μάρτυρα. Αντίθετα, η ίδια δόση του bispyribac-sodium, στους πληθυσμούς 1 και 2, μείωσε την ανάπτυξή τους κατά 12% και 31%, αντιστοίχως. Η ανάπτυξη των δύο πληθυσμών E. crus-galli (24 και 30) υπέστη μείωση κατά 100% από τη διπλάσια και τετραπλάσια δόση του bispyribac-sodium. 47

Σχήμα 2.2. Επίδραση τριών δόσεων του bispyribac-sodium στην ανάπτυξη των φυτών [μείωση της ανάπτυξης των φυτών (%) σε σχέση με τον μάρτυρα] των 30 πληθυσμών μουχρίτσας (11 Echinochloa erecta, 17 E. oryzicola, 2 E. crus-galli). 48

Η συνιστώμενη δόση του cyhalofop-butyl μείωσε κατά 100% την ανάπτυξη των φυτών δύο μόνον πληθυσμών μουχρίτσας (3 και 30=ευαίσθητος πληθυσμός από Βρετανία) ενώ η αντίστοιχη μείωση στην ανάπτυξη δύο πληθυσμών Ε. erecta (12, 21) και ενός E. crus-galli (24) ήταν 94% (Σχήμα 2.3). Αντιθέτως, η μείωση στην ανάπτυξη επτά πληθυσμών E. oryzicola (1, 2, 7, 8, 17, 26, 28) δεν ήταν ικανοποιητική, αφού κυμάνθηκε από 51% έως 76%, ενώ η αντίστοιχη μείωση στην ανάπτυξη τεσσάρων πληθυσμών Ε. erecta (5, 6, 13 και 22) κυμάνθηκε από 53% έως 78% σε σχέση με τον μάρτυρα. Τέλος, η ίδια δόση μείωσε την ανάπτυξη εννέα E. oryzicola πληθυσμών (9, 10, 11, 14, 19, 20, 25, 27, 29) και πέντε Ε. erecta πληθυσμών (4, 15, 16, 18 και 23) λιγότερο από 50% σε σχέση με τον μάρτυρα. Αξιοσημείωτο είναι ότι οι E. oryzicola πληθυσμοί 1 και 2, που δεν επηρεάστηκαν από τα ζιζανιοκτόνα penoxsulam και bispyribac-sodium, υπέστησαν 76% και 57% μείωση της ανάπτυξης, αντιστοίχως, από τη συνιστώμενη δόση του cyhalofop-butyl. Η διπλάσια δόση του cyhalofop-butyl μείωσε την ανάπτυξη πέντε E. oryzicola πληθυσμών (1, 2, 3, 8 και 17) κατά 91-100%, του ενός E. crus-galli πληθυσμού (24) κατά 96%, ενώ η μείωση της ανάπτυξης των φυτών οκτώ Ε. erecta πληθυσμών (5, 6, 12, 13, 15, 21, 22 και 23) ήταν 82-100% σε σχέση με τον μάρτυρα. Η ίδια δόση του cyhalofop-butyl δεν μείωσε αποτελεσματικά την ανάπτυξη των φυτών εννέα E. oryzicola πληθυσμών (7, 9, 10, 14, 19, 20, 26, 28 και 29) και δύο Ε. erecta πληθυσμών (16 και 18), αφού η μείωση της ανάπτυξης των φυτών τους κυμάνθηκε από 55 έως 76% και από 56 έως 62%, αντιστοίχως. Επιπλέον, η διπλάσια δόση του cyhalofop-butyl ήταν αναποτελεσματική σε τρεις E. oryzicola πληθυσμούς (11, 25 και 27) και σε έναν Ε. erecta πληθυσμό (4) στους οποίους μείωσε την ανάπτυξη των φυτών του κατά 36%, 10%, 30% και 16%, αντιστοίχως. Η τετραπλάσια δόση του cyhalofop-butyl μείωσε την ανάπτυξη των φυτών 14 E. oryzicola πληθυσμών (1, 2, 3, 7, 8, 9, 10, 14, 17, 18, 19, 26, 28 και 29), των 11 Ε. erecta πληθυσμών (4, 5, 6, 12, 13, 15, 16 18, 21, 22 και 23) και του ενός πληθυσμού E. crus-galli (24) κατά 88-100%, 83-100% και 97%, αντιστοίχως. Αντίθετα, η τετραπλάσια δόση του cyhalofop-butyl δεν αντιμετώπισε ικανοποιητικά τέσσερις E. oryzicola πληθυσμούς (11, 20, 25 και 27), αφού η μείωση ανάπτυξης των φυτών τους ήταν 76%, 70%, 39% και 36%, αντιστοίχως. 49

Σχήμα 2.3. Επίδραση τριών δόσεων του cyhalofop-butyl στην ανάπτυξη των φυτών [μείωση της ανάπτυξης των φυτών (%) σε σχέση με τον μάρτυρα] των 30 πληθυσμών μουχρίτσας (11 Echinochloa erecta, 17 E. oryzicola, 2 E. crus-galli). 50

Το profoxydim, σε αντίθεση με τα προαναφερθέντα τρία ζιζανιοκτόνα, παρουσίασε σταθερή συμπεριφορά σε όλους τους πληθυσμούς της μουχρίτσας, αφού η συνιστώμενη δόση του μείωσε την ανάπτυξη των φυτών όλων των πληθυσμών της μουχρίτσας κατά 97-100% (Σχήμα 2.4). Επίσης, η διπλάσια και η τετραπλάσια δόση του μείωσαν κατά 100% την ανάπτυξη των φυτών όλων των πληθυσμών της μουχρίτσας σε σχέση με τον αψέκαστο μάρτυρα. 51

Σχήμα 2.4. Επίδραση τριών δόσεων του profoxydim στην ανάπτυξη των φυτών [μείωση της ανάπτυξης των φυτών (%) σε σχέση με τον μάρτυρα] των 30 πληθυσμών μουχρίτσας (11 Echinochloa erecta, 17 E. oryzicola, 2 E. crus-galli). 52

2.2.3 Συζήτηση Η μη ικανοποιητική μείωση της ανάπτυξης των φυτών της μουχρίτσας από την εφαρμογή της τετραπλάσιας, σε σχέση με τη συνιστώμενη, δόση του ζιζανιοκτόνου penoxsulam σε δύο E. oryzicola πληθυσμούς (1 και 2) δείχνει ότι οι συγκεκριμένοι πληθυσμοί ανέπτυξαν ανθεκτικότητα σε αυτό το ζιζανιοκτόνο. Αντιθέτως, η ικανοποιητική μείωση (87-100%) της ανάπτυξης των φυτών των υπόλοιπων πληθυσμών του E. oryzicola από τη συνιστώμενη δόση του penoxsulam επιτρέπει τον χαρακτηρισμό αυτών των πληθυσμών ως 'ευαίσθητους'. Επίσης, η κατά 95-100% μείωση της ανάπτυξης των φυτών των 11 πληθυσμών του E. erecta, από τη συνιστώμενη δόση του penoxsulam, επιτρέπει τον χαρακτηρισμό τους ως 'ευαίσθητους'. Ο Jabran κ.ά. (2012) παρατήρησαν στο Πακιστάν μείωση 65% του ξηρού βάρους των φυτών διαφόρων πληθυσμών E. crus-galli μετά την εφαρμογή της συνιστώμενης δόσης του penoxsulam, γεγονός που τεκμαίρει πιθανή μελλοντική εμφάνιση ανθεκτικότητας στο penoxsulam. Αντίθετα, η πλειοψηφία των πληθυσμών της εργασίας αυτής χαρακτηρίστηκαν ως ευαίσθητοι στο penoxsulam, αφού η συνιστώμενη δόση του μείωσε την ανάπτυξη των φυτών τους κατά 95-100%. Τα παραπάνω αποτελέσματα συμφωνούν με τους Damalas κ.ά. (2006) που βρήκαν ότι το penoxsulam μείωσε την ανάπτυξη των φυτών κατά 100% σε όλους τους πληθυσμούς μουχρίτσας (E. oryzoides) και σε όλες τις δόσεις που εφαρμόστηκε (1x, 1,5x και 2x της συνιστώμενης δόσης). Επίσης, οι Damalas κ.ά. (2006) βρήκαν ότι οι πληθυσμοί E. phyllopogon υπέστησαν 100% μείωση του χλωρού βάρους σε όλες τις δόσεις του penoxsulam στο στάδιο των 3-4 φύλλων και 92%, 98% και 100% στις δόσεις 1x, 1,5x και 2x του penoxsulam αντίστοιχα στο στάδιο 5-6 φύλλων. Σε επόμενη έρευνα των ίδιων ερευνητών (Damalas κ.ά., 2008β) βρέθηκε ότι η συνιστώμενη δόση του penoxsulam μείωσε την ανάπτυξη όλων των πληθυσμών (E. crus-galli, E. phyllopogon και E. oryzoides) κατά 98-100%, μετά από την εφαρμογή του στο στάδιο των 3-4 και 5-6 φύλλων, με εξαίρεση τους πληθυσμούς E. phyllopogon που υπέστησαν μείωση ανάπτυξης κατά 88-91%. Το γεγονός ότι η συνιστώμενη δόση του bispyribac-sodium μείωσε το νωπό βάρος 11 E. oryzicola πληθυσμών κατά 87-100% δείχνει ότι οι πληθυσμοί αυτοί ήταν 'ευαίσθητοι' στο ζιζανιοκτόνο αυτό. Αντιθέτως, η 63-77% μείωση της ανάπτυξης των 53

φυτών τριών E. oryzicola πληθυσμών (11, 25 και 27) και του E. erecta πληθυσμού 15 τεκμαίρει ότι οι πληθυσμοί αυτοί είναι 'λιγότερο ευαίσθητοι' στο bispyribac-sodium και ότι είναι πιθανό το ενδεχόμενο μελλοντικής εξέλιξης ανθεκτικότητας. Τέλος, η 94-100% μείωση της ανάπτυξης των φυτών των 11 E. erecta πληθυσμών δείχνει ότι οι πληθυσμοί αυτοί ήταν 'ευαίσθητοι' στο ζιζανιοκτόνο αυτό. Επίσης, ο πληθυσμός E. crus-galli 24 είναι ευαίσθητος στο bispyribac-sodium. Η μη ικανοποιητική μείωση της ανάπτυξης των φυτών της μουχρίτσας από την εφαρμογή της τετραπλάσιας σε σχέση με τη συνιστώμενη δόση του ζιζανιοκτόνου bispyribac-sodium στους πληθυσμούς E. oryzicola 1 και 2 δείχνει ότι αυτοί ανέπτυξαν ανθεκτικότητα σε αυτό το ζιζανιοκτόνο. Παρόμοια αποτελέσματα αναφέρονται από τους Fischer κ.ά. (2000β), οι οποίοι παρατήρησαν ότι η συνιστώμενη δόση του bispyribac-sodium μείωσε την ανάπτυξη του νωπού βάρους των ανθεκτικών πληθυσμών Ε. phyllopogon κατά 45%, ενώ σε άλλα πειράματα έδειξαν ανθεκτικότητα οι πληθυσμοί E. phyllopogon ακόμη και μετά την εφαρμογή της τετραπλάσιας δόσης του bispyribac-sodium (Fischer κ.ά., 2000α). Τα αποτελέσματα αυτά συμφωνούν με τα πειράματα των Damalas κ.ά. (2008α) όπου η συνιστώμενη δόση του bispyribac μείωσε την ανάπτυξη των ψεκασμένων φυτών κατά 76-86% των πληθυσμών E. oryzoides και κατά 67-82% των πληθυσμών E. phyllopogon. Οι προαναφερθέντες ερευνητές εικάζουν ότι οι διαφορές αποτελεσματικότητας του bispyribac-sodium μεταξύ των δύο ειδών ίσως οφείλονται σε γενετικές διαφορές τους και στο διαφορετικό βαθμό αντοχής τους στο ζιζανιοκτόνο ή στο διαφορετικό ρυθμό ανάπτυξης των δύο ειδών (Damalas κ.ά., 2008α). Σε άλλα περάματα των ίδιων ερευνητών (Damalas κ.ά., 2008β), το bispyribac-sodium μείωσε την ανάπτυξη των φυτών 12 πληθυσμών μουχρίτσας κατά 72-99% και 56-94%, μετά από την εφαρμογή του στο στάδιο των 3-4 και 5-6 φύλλων, αντιστοίχως. Τα πειράματα των Malik κ.ά. (2010) έδειξαν ότι το bispyribacsodium μείωσε την ανάπτυξη των φυτών κατά 88-94% διαφόρων πληθυσμών E. crus-galli με μεταφυτρωτική εφαρμογή στο στάδιο των 5-6 φύλλων. Το cyhalofop-butyl παρουσίασε τη μικρότερη αποτελεσματικότητα εναντίον των περισσοτέρων πληθυσμών της μουχρίτσας. Ειδικότερα, η συνιστώμενη δόση του μείωσε το νωπό βάρος των 16 από τους πληθυσμούς 17 E. oryzicola κατά 30-80%, ενώ η ίδια δόση μείωσε το νωπό βάρος των εννέα από τους 11 πληθυσμούς E. 54

erecta κατά 20-50%. Η διπλάσια δόση μείωσε την ανάπτυξη των φυτών 12 από τους πληθυσμούς 17 E. oryzicola κατά 30-80%, ενώ η ίδια επέμβαση μείωσε το νωπό βάρος των τριών από τους 11 πληθυσμούς E. erecta κατά 40-80%. Τέλος, η τετραπλάσια δόση του cyhalofop-butyl μείωσε το νωπό βάρος τεσσάρων από τους 17 πληθυσμούς E. oryzicola κατά 40-80%. Τα όσα προαναφέρθηκαν επιτρέπουν τον χαρακτηρισμό του cyhalofop-butyl ως μειωμένης αποτελεσματικότητας ζιζανιοκτόνο για την αντιμετώπιση της μουχρίτσας και ιδιαίτερα του είδους E. oryzicola. Τα αποτελέσματα συμφωνούν με τα ευρήματα των Ntanos κ.ά. (2000), οι οποίοι αναφέρουν ότι το cyhalofop-butyl δεν αντιμετώπισε ικανοποιητικά τα είδη μουχρίτσας E. oryzoides και E. phyllopogon, αφού η συνιστώμενη δόση του μείωσε κατά 75% το χλωρό βάρος των φυτών τους. Παρόμοια αποτελέσματα αναφέρονται και από τους Damalas κ.ά. (2006), οι οποίοι βρήκαν ότι το cyhalofop-butyl δεν αντιμετώπισε ικανοποιητικά τα προαναφερθέντα είδη μουχρίτσας. Ειδικότερα, οι δόσεις των 30, 45 και 60 g δ.ο./στρ μείωσαν την ανάπτυξη των φυτών της E. oryzoides κατά 50%, 61% και 79%, αντίστοιχα, και κατά 43%, 55% και 78%, αντίστοιχα, την ανάπτυξη των φυτών της Ε. phyllopogon. Επίσης, οι Vidotto κ.ά. (2007) βρήκαν ότι η συνιστώμενη δόση του cyhalofop-butyl μείωσε την ανάπτυξη των φυτών κατά 90% μόνο στο 60% του συνόλου των πληθυσμών μουχρίτσας (E. crus-galli, E. erecta και E. Phyllopogon), ενώ η αντίστοιχη μείωση από τη διπλάσια δόση αυξήθηκε στο 76% του συνόλου των πληθυσμών. Οι Vidotto κ.ά. (2007) βρήκαν, επίσης, ότι οι πληθυσμοί E. crus-galli ήταν περισσότερο ευαίσθητοι, γεγονός που συμφωνεί και με τα αποτελέσματα αυτής της εργασίας. Οι Malik κ.ά. (2010) βρήκαν ότι η συνιστώμενη δόση του cyhalofop-butyl μείωσε κατά 77% την ανάπτυξη των φυτών της μουχρίτσας. Το profoxydim, ζιζανιοκτόνο των κυκλοεξανδιονών (αναστολέας της δράσης του ενζύμου ACCase), μπορεί να χαρακτηριστεί ως κατάλληλο για την αντιμετώπιση της μουχρίτσας, αφού η εφαρμογή του στη συνιστώμενη δόση μείωσε την ανάπτυξη των φυτών όλων των πληθυσμών κατά 97-100%. Αξίζει να αναφερθεί ότι και οι πληθυσμοί 1 και 2 (με ανθεκτικότητα στις τριαζολοπυριμιδίνες και στα πυμιδινυλθειοβενζοϊκά-αναστολείς της δράσης του ενζύμου ALS) ήταν ευαίσθητοι στο profoxydim. Τα αποτελέσματα αυτά επιτρέπουν τον χαρακτηρισμό όλων των αξιολογηθέντων πληθυσμών μουχρίτσας ως ευαίσθητους στο profoxydim. 55

Παρόμοια αποτελέσματα αναφέρονται από τους Damalas κ.ά. (2006), οι οποίοι παρατήρησαν 89-98% μείωση της ανάπτυξης της μουχρίτσας από τη συνιστώμενη δόση του clefoxydim (profoxydim) και 100% μείωση της ανάπτυξης φυτών από τη διπλάσια δόση της συνιστώμενης στα είδη Ε. oryzoides και E. phyllopogon, μετά από εφαρμογή στο στάδιο των 3-4 φύλλων. Στο στάδιο των 5-6 φύλλων, η συνιστώμενη δόση του είχε 81-91% αποτελεσματικότητα και η διπλάσια δόση του 100%. 2.3 Πείραμα ελέγχου πιθανής ανθεκτικότητας σε μίγματα ζιζανιοκτόνων 2.3.1 Υλικά και μέθοδοι Τα πειράματα φυτοδοχείων έγιναν στο Αγρόκτημα του ΑΠΘ για τη διερεύνηση των 30 πληθυσμών μουχρίτσας ως προς την πιθανότητα ανάπτυξης ανθεκτικότητας σε μίγματα ζιζανιοκτόνων. Τα πειράματα πραγματοποιήθηκαν την περίοδο Μαίου- Ιουλίου του 2010. Οι σπόροι όλων των πληθυσμών μουχρίτσας σπάρθηκαν σε πλαστικά φυτοδοχεία (διαστάσεων 9 x 9 x 10 cm) που περιείχαν μίγμα εδάφους: τύρφης (4:1 ο:ο). Τα φυσικοχημικά χαρακτηριστικά του εδάφους, που χρησιμοποιήθηκε στα πειράματα, ήταν: άργιλος 32%, ιλύς 56%, άμμος 12%, οργανική ουσία 1,6%, CaCO 3 7,4% ph (1:1 H 2 O) 7,6 και ικανότητα ανταλλαγής κατιόντων (CEC) 27,7 meq/100 g εδάφους. Σε κάθε φυτοδοχείο τοποθετήθηκαν 15 σπόροι και στη συνέχεια καλύφθηκαν με λεπτό στρώμα 1 cm του ίδιου μίγματος. Όλα τα δοχεία τοποθετήθηκαν σε υπαίθριο προστατευμένο με δίχτυ χώρο του Αγροκτήματος του ΑΠΘ. Για την κανονική ανάπτυξη των φυτών γινόταν εφαρμογή λιπάσματος νιτρικής αμμωνίας δύο φορές την εβδομάδα και αρδευόταν καθημερινά μέχρι το στάδιο κορεσμού του εδάφους. Όταν τα φυτά έφτασαν σε στάδιο 2-3 φύλλων έγινε το πρώτο αραίωμα και αφέθηκαν 7-8 φυτά/φυτοδοχείο, ενώ στο στάδιο των 3-5 φύλλων έγινε και δεύτερο αραίωμα και αφέθηκαν τέσσερα ομοιόμορφα φυτά/φυτοδοχείο. Η εφαρμογή των ζιζανιοκτόνων έγινε μεταφυτρωτικά και όταν τα φυτά είχαν 3-5 φύλλα. Για την εφαρμογή τους χρησιμοποιήθηκε επιστήθιος ψεκαστήρας AZO (AZP- SPRAYERS, P.O. Box 350-6710 BJ EDE Ολλανδία), ο οποίος φέρει ιστό έξι 56

ακροφυσίων τύπου ριπιδίου 8002 (TeeJet Spray Systems Co., P. O. Box 7900, Wheaton, IL 60188, Ηνωμένες Πολιτείες) και έχει πλάτος 2,4 m. Η εφαρμογή έγινε με όγκο ψεκαστικού υγρού 30 L/στρ και πίεση 280 kpa. Αξιολογήθηκαν συνολικά πέντε μίγματα ζιζανιοκτόνων, penoxsulam με halosulfuron, azimsulfuron, bispyribac-sodium, cyhalofop-butyl και profoxydim, το penoxsulam μόνο του ως χημικός μάρτυρας και μια επέμβαση χωρίς ζιζανιοκτόνο ως μάρτυρας. Σε όλες τις επεμβάσεις συνδυάστηκαν οι συνιστώμενες δόσεις των ζιζανιοκτόνων οι οποίες ήταν penoxsulam: (Viper 20.4 g L -1 OD; K+N Efthimiadis) 4 g δ.ο./στρ, bispyribac-sodium: (Adora 400 g L -1 SC; Bayer Cropscience Hellas) 3 g δ.ο./στρ με την προσθήκη του επιφανειοδραστικού Biopower (0,1% ο/ο), cyhalofopbutyl: 30 g δ.ο./στρ, profoxydim: 20 g δ.ο./στρ καθώς και προσθήκη του επιφανειοδραστικού Dash (0,1% ο/ο), halosulfuron: 3 g δ.ο./στρ, azimsulfuron 2 g δ.ο./στρ. Η αποτελεσματικότητα της κάθε επέμβασης του ζιζανιοκτόνου στους πληθυσμούς Echinochloa αξιολογήθηκε τέσσερις εβδομάδες μετά την εφαρμογή με μέτρηση του αριθμού των φυτών που επέζησαν μετά την επέμβαση και προσδιορισμό του υπέργειου νωπού βάρους τους σε κάθε φυτοδοχείο. Το νωπό βάρος εκφράστηκε ως % αναστολή της ανάπτυξης των φυτών σε σχέση με τον αψέκαστο μάρτυρα του κάθε πληθυσμού. Επίσης, έγινε και μακροσκοπική αξιολόγηση χρησιμοποιώντας την κλίμακα 0 μέχρι 100, όπου το 100 αντιστοιχούσε σε πλήρη νέκρωση των φυτών (μείωση της ανάπτυξης των φυτών κατά 100%) και το 0 σε απουσία επίδρασης του ζιζανιοκτόνου στην ανάπτυξη των φυτών σε σχέση με τον αψέκαστο μάρτυρα. Τα δεδομένα χρησιμοποιήθηκαν για την ανάλυση της παραλλακτικότητας (ANOVA). Το πειραματικό σχέδιο ήταν το πλήρως τυχαιοποιημένο (Complete Random Design, CRD) και για κάθε επέμβαση υπήρχαν τέσσερις επαναλήψεις (φυτοδοχεία). Το κάθε πείραμα επαναλήφθηκε δύο φορές ακολουθώντας ακριβώς την ίδια διαδικασία. Η ανάλυση της παραλλακτικότητας (ANOVA) των δεδομένων έγινε συνδυασμένα ως προς τα δύο ανεξάρτητα πειράματα και βάσει της παραγοντικής προσέγγισης 30 x 6 x 4 (30 πληθυσμοί x 4 επεμβάσεις ζιζανιοκτόνων x 4 επαναλήψεις). Για την στατιστική ανάλυση των δεδομένων χρησιμοποιήθηκε το πρόγραμμα SPSS. Επειδή η ανάλυση της παραλλακτικότητας δεν έδειξε διαφορές 57

μεταξύ των δύο πειραμάτων, οι μέσοι όροι των επεμβάσεων συνδυάστηκαν ως προς τα δύο πειράματα. 2.3.2 Αποτελέσματα Η ανάλυση των δεδομένων της αξιολόγησης του νωπού βάρους έδειξε ότι η ανάπτυξη των φυτών μουχρίτσας επηρεάστηκε από τους πληθυσμούς, τα μίγματα των ζιζανιοκτόνων, την αλληλεπίδραση επανάληψη πειράματος x πληθυσμοί και την αλληλεπίδραση μίγματα x πληθυσμοί (Παράρτημα, Πίνακας 2). Συγκεκριμένα, η συνιστώμενη δόση του penoxsulam, όπως και στο προηγούμενο πείραμα, μείωσε την ανάπτυξη των φυτών των πληθυσμών 1 και 2 κατά 1% και 4%, αντίστοιχα. Επίσης, παρόμοια ήταν και η αποτελεσματικότητά του και στα μίγματα με bispyribac-sodium, azimsulfuron και halosulfuron (Σχήμα 2.5). Ειδικότερα, το μίγμα penoxsulam + bispyribac-sodium μείωσε την ανάπτυξη των πληθυσμών 1 και 2 κατά 10% και 8% αντίστοιχα, ενώ η αντίστοιχη μείωση από τα μίγματα penoxsulam + azimsulfuron και penoxsulam + halosulfuron ήταν 3-13% και 1-9%. Το κοινό μεταξύ όλων των παραπάνω ζιζανιοκτόνων είναι ότι όλα τους είναι αναστολείς της δράσης του ενζύμου ALS (τριαζολοπυριμιδίνες: penoxsulam, σουλφονυλουρίες: halosulfuron και azimsulfuron). Αντίθετα, η μείωση στην ανάπτυξη των φυτών των πληθυσμών 1 και 2 ήταν 93-100% από τα μίγματα penoxsulam + cyhalofop-butyl και penoxsulam + profoxydim. Τα δύο τελευταία μίγματα δρουν αναστέλλοντας τη δράση των ενζύμων ALS και ACCase. Οι υπόλοιποι πληθυσμοί της μουχρίτσας αντιμετωπίστηκαν άριστα ή ικανοποιητικά από τα μίγματα των ζιζανιοκτόνων. Η επέμβαση του penoxsulam μείωσε κατά 88-100% την ανάπτυξη των φυτών των πληθυσμών 3-30, με εξαίρεση τους πληθυσμούς 11 και 15 όπου παρατηρήθηκε μείωση της ανάπτυξης κατά 84%. Το μίγμα penoxsulam + cyhalofop-butyl μείωσε την ανάπτυξη των φυτών των πληθυσμών 3-30 κατά 86-100%, εκτός από τους πληθυσμούς E. oryzicola 11 και 25 όπου η μείωση της ανάπτυξης των φυτών ήταν 83% και 85% αντίστοιχα. Το μίγμα penoxsulam + azimsulfuron μείωσε κατά 86-100% την ανάπτυξη των φυτών των πληθυσμών E. oryzicola και κατά 87-100% των πληθυσμών E. erecta. Το μίγμα penoxsulam + halosulfuron μείωσε κατά 97-100% την ανάπτυξη των φυτών των πληθυσμών E. erecta και 87-100% των πληθυσμών E. oryzicola εκτός από τους 58

πληθυσμούς 11 και 25 όπου παρατηρήθηκε μείωση 84% και 82%. Αντίθετα, το μίγμα penoxsulam + profoxydim μείωσε την ανάπτυξη των φυτών όλων των πληθυσμών κατά 99-100% (ακόμη και των πληθυσμών 1 και 2) σε σχέση με τον αψέκαστο μάρτυρα. 59

Σχήμα 2.5. Μείωση της ανάπτυξης των φυτών (αναστολή % του αψέκαστου μάρτυρα) των 30 πληθυσμών μουχρίτσας (Echinochloa) από τη μεταφυτρωτική εφαρμογή του ζιζανιοκτόνου penoxsulam και των μιγμάτων του με τα ζιζανιοκτόνα cyhalofop-butyl, profoxydim, bispyribac-sodium, halosulfuron και azimsulfuron. 60

2.3.3 Συζήτηση Η χρήση μιγμάτων ζιζανιοκτόνων με διαφορετικούς μηχανισμούς δράσης έδειξε υψηλότερη αποτελεσματικότητα εναντίον των πληθυσμών της μουχρίτσας. Γενικώς, η πρακτική αυτή (χρήση ζιζανιοκτόνων με διαφορετικούς μηχανισμούς δράσης) καθυστερεί την ανάπτυξη ανθεκτικότητας, διευρύνει το εύρος ελέγχου ζιζανίων και ελαχιστοποιεί την πιθανότητα επιβίωσης-διαφυγής ζιζανίων. Επίσης, το μίγμα δύο ή περισσότερων ζιζανιοκτόνων (με διαφορετικούς μηχανισμούς δράσης) είναι αποτελεσματικότερο και οικονομικότερο από ό,τι οι επαναλαμβανόμενες εφαρμογές ενός ζιζανιοκτόνου, αφού επιτρέπει και καλύτερη χρήση χρόνου εργατικού δυναμικού και μηχανημάτων. Αυτός άλλωστε είναι και ο λόγος που τα μίγματα προτιμούνται από τους παραγωγούς. Αξίζει να αναφερθεί ότι οι Norsworthy κ.ά. (1999) βρήκαν ότι το propanil σε συνδυασμό με anilofos, piperophos ή pendimethalin είχε συνεργιστική δράση, ενώ αυτό (propanil) σε συνδυασμό με το thiobencarb, molinate ή quinclorac είχε προσθετική δράση στην αντιμετώπιση της μουχρίτσας. Οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ ζιζανιοκτόνων είναι συχνά πολύπλοκες και πολλές φορές καταλήγουν να έχουν ανταγωνιστική δράση με αποτέλεσμα να μειώνεται η αποτελεσματικότητά τους. Αυτό μπορεί να οφείλεται σε μείωση της απορρόφησης ή σε μείωση της μεταφοράς των ζιζανιοκτόνων στη θέση δράσης ή σε ανταγωνισμό για τη θέση δράσης ή σε συμπλοκοποίηση μεταξύ των ζιζανιοκτόνων του μίγματος ή ακόμη και σε επαγόμενες διεργασίες αποδόμησης κάποιου ζιζανιοκτόνου του μίγματος. Για παράδειγμα, οι Osuna κ.ά. (2002) βρήκαν βιότυπο μουχρίτσας με σταυρανθεκτικότητα στο μίγμα bispyribac-sodium με bensulfuron που οφειλόταν σε ενισχυμένο μεταβολισμό των ζιζανιοκτόνων μέσω των μονοοξυγονασών (cyt P 450 ). Οι Damalas κ.ά. (2006α) αναφέρουν ότι η αποτελεσματικότητα του clefoxydim (profoxydim) ήταν υψηλότερη όταν εφαρμοζόταν μόνο του σε σχέση με την αποτελεσματικότητα του μίγματός του με bentazon ή azimsulfuron. Επίσης, στο στάδιο των 3-4 φύλλων, το penoxsulam μόνο του, ή σε μίγμα με bentazon ή azimsulfuron μείωσε την ανάπτυξη των πληθυσμών E. oryzoides και E. phyllopogon κατά 100%, ενώ είχε μειωμένη αποτελεσματικότητα σε μίγμα με MCPA. Στο στάδιο των 5-6 φύλλων, το penoxsulam και τα μίγματά του με bentazon ή azimsulfuron μείωσαν την ανάπτυξη της E. oryzoides μουχρίτσας κατά 100%, ενώ το μίγμα με 61

MCPA ήταν λιγότερο αποτελεσματικό. Αντίθετα, στην αντιμετώπιση της E. phyllopogon στο στάδιο των 5-6 φύλλων, όλα τα μίγματα είχαν χαμηλότερη αποτελεσματικότητα σε σύγκριση με την εφαρμογή μόνο του penoxsulam. Οι ίδιοι ερευνητές (Damalas κ.ά., 2008α) βρήκαν ότι το μίγμα bispyribac-sodium + azimsulfuron ήταν κατά 10-15% πιο αποτελεσματικό στη μείωση του νωπού βάρους των E. oryzoides και E. phyllopogon, ενώ τα μίγματα bispyribac-sodium με bentazon, propanil, cyhalofop και MCPA ήταν λιγότερο αποτελεσματικά από ό,τι το bispyribacsodium εφαρμοσμένο μόνο του. Η μειωμένη αποτελεσματικότητα των παραπάνω μιγμάτων θα πρέπει να οφείλεται σε ανταγωνιστική δράση μεταξύ των ζιζανιοκτόνων. Τα αποτελέσματα της παρούσας έρευνας έδειξαν ότι το penoxsulam και to bispyribac-sodium δεν ήταν αποτελεσματικά εναντίον των φυτών των πληθυσμών E. oryzicola 1 και 2 εφαρμοσμένα μόνα τους ή σε μίγμα. Επίσης, μη αποτελεσματικά ήταν και τα μίγματα του penoxsulam με halosulfuron ή azimsulfuron, αφού δεν κατάφεραν να μειώσουν σημαντικά την ανάπτυξη των φυτών αυτών των πληθυσμών. Τα όσα προαναφέρθηκαν δείχνουν ότι οι πληθυσμοί 1 και 2 ανέπτυξαν σταυρανθεκτικότητα σε ζιζανιοκτόνα που αναστέλλουν τη δράση του ενζύμου ALS και ανήκουν στις οικογένειες των τριαζολοπυριμιδινών, πυριμιδινυλθειοβενζοϊκών και σουλφονυλουριών, αλλά δεν ανέπτυξαν ακόμη πολλαπλή ανθεκτικότητα. 2.4 Πείραμα ελέγχου πιθανής σταυρανθεκτικότητας στο imazamox. 2.4.1 Υλικά και μέθοδοι Τα πειράματα φυτοδοχείων έγιναν στο Αγρόκτημα του ΑΠΘ (Ιούλιος- Αύγουστος 2010) για τη διερεύνηση 10 πληθυσμών μουχρίτσας ως προς την πιθανότητα ανάπτυξης σταυρανθεκτικότητας στο imazamox. Οι σπόροι όλων των πληθυσμών μουχρίτσας σπάρθηκαν σε πλαστικά φυτοδοχεία (διαστάσεων 9 x 9 x 10 cm) που περιείχαν μίγμα εδάφους: τύρφης (4:1 ο:ο). Τα φυσικοχημικά χαρακτηριστικά του εδάφους που χρησιμοποιήθηκε στα πειράματα ήταν: άργιλος 32%, ιλύς 56%, άμμος 12%, οργανική ουσία 1,6%, CaCO 3 7,4% ph (1:1 H 2 O) 7,6 και ικανότητα ανταλλαγής κατιόντων (CEC) 27,7 meq/100 g εδάφους. Σε κάθε φυτοδοχείο τοποθετήθηκαν 15 σπόροι και στη συνέχεια καλύφθηκαν με λεπτό 62

στρώμα (1 cm) του ίδιου μίγματος. Όλα τα δοχεία τοποθετήθηκαν σε υπαίθριο, προστατευμένο με δίχτυ, χώρο του Αγροκτήματος. Για την κανονική ανάπτυξη των φυτών γινόταν εφαρμογή λιπάσματος νιτρικής αμμωνίας δύο φορές την εβδομάδα και αρδευόταν καθημερινά μέχρι το στάδιο κορεσμού του εδάφους. Όταν τα φυτά έφτασαν σε στάδιο 2-3 φύλλων έγινε το πρώτο αραίωμα και αφέθηκαν 7-8 φυτά/φυτοδοχείο, ενώ στο στάδιο των 3-5 φύλλων έγινε και δεύτερο αραίωμα και αφέθηκαν τέσσερα ομοιόμορφα φυτά/φυτοδοχείο. Η εφαρμογή των ζιζανιοκτόνων έγινε μεταφυτρωτικά, όταν τα φυτά είχαν 3-5 φύλλα (1-3 αδέλφια). Για την εφαρμογή τους χρησιμοποιήθηκε επιστήθιος ψεκαστήρας AZO (AZP-SPRAYERS, P.O. Box 350-6710 BJ EDE Ολλανδία), ο οποίος φέρει ιστό έξι ακροφυσίων τύπου ριπιδίου 8002 (TeeJet Spray Systems Co., P. O. Box 7900, Wheaton, IL 60188, ΗΠΑ) και έχει πλάτος 2,4 m. Η εφαρμογή έγινε με όγκο ψεκαστικού υγρού 30 L/στρ και πίεση 280 kpa. Αξιολογήθηκαν, εκτός από το imazamox, τα ζιζανιοκτόνα penoxsulam, profoxydim και bispyribac-sodium, μίγματα του imazamox με profoxydim και με bentazon, μίγματα του penoxsulam με bentazon ή profoxydim και τέλος μίγμα του bispyribac-sodium με profoxydim. Οι δόσεις του imazamox ήταν οι 0x, 1x και 2x της συνιστώμενης δόσης (8, 16 g δ.ο./στρ), του profoxydim 0x, 1x και 2x (15, 20 g δ.ο./στρ), του penoxsulam 0x, 1x και 2x (4, 8 g δ.ο./στρ), του bispyribac-sodium 0x και 1x (3 g δ.ο./στρ) με την προσθήκη του επιφανειοδραστικού Biopower (0,1% ο/ο). Οι δόσεις των ζιζανιοκτόνων στα μίγματα imazamox με profoxydim και με bentazon ήταν αντίστοιχα 8 + 15 g δ.ο./στρ [(1x)+(3/4x)] και 8 + 112 g δ.ο./στρ [(1x)+(1x)], στα μίγματα penoxsulam με profoxydim ήταν αντίστοιχα 4 + 10 g δ.ο./στρ [(1x)+(1/2x)], 4 + 15 g δ.ο./στρ [(1x)+(3/4x)] και 4 + 20 g δ.ο./στρ [(1x)+(1x)] στο μίγμα penoxsulam με bentazon ήταν 4 + 112 g δ.ο./στρ [(1x)+(1x)] και στο μίγμα bispyribac-sodium με profoxydim ήταν 3 + 20 g δ.ο./στρ [(1x)+(1x)]. Στις επεμβάσεις του profoxydim προστέθηκε το επιφανειοδραστικό Dash (0,1% ο/ο), ενώ στις επεμβάσεις του bispyribac-sodium προστέθηκε το επιφανειοδραστικό Biopower (0,1% ο/ο). Η αποτελεσματικότητα της κάθε επέμβασης του ζιζανιοκτόνου στους πληθυσμούς Echinochloa αξιολογήθηκε τέσσερις εβδομάδες μετά την εφαρμογή, με μέτρηση του αριθμού των φυτών που επέζησαν μετά την επέμβαση και 63

προσδιορισμό του υπέργειου νωπού βάρους τους σε κάθε φυτοδοχείο. Το νωπό βάρος εκφράστηκε ως % αναστολή της ανάπτυξης των φυτών σε σχέση με τον μάρτυρα του κάθε πληθυσμού. Επίσης, έγινε και μακροσκοπική αξιολόγηση χρησιμοποιώντας την κλίμακα 0 μέχρι 100, όπου το 100 αντιστοιχεί σε πλήρη νέκρωση των φυτών (μείωση της ανάπτυξης των φυτών κατά 100%) και το 0 αντιστοιχεί σε απουσία επίδρασης του ζιζανιοκτόνου στην ανάπτυξη των φυτών σε σχέση με τον αψέκαστο μάρτυρα. Τα δεδομένα χρησιμοποιήθηκαν για την ανάλυση της παραλλακτικότητας (ANOVA). Το πειραματικό σχέδιο ήταν το πλήρως τυχαιοποιημένο (Complete Random Design, CRD) και για κάθε επέμβαση υπήρχαν τέσσερις επαναλήψεις (φυτοδοχεία). Το κάθε πείραμα επαναλήφθηκε δύο φορές ακολουθώντας ακριβώς την ίδια διαδικασία όπως και στα προηγούμενα πειράματα. Η ανάλυση της παραλλακτικότητας (ANOVA) των δεδομένων έγινε συνδυασμένα ως προς τα δύο ανεξάρτητα πειράματα και βάσει της παραγοντικής προσέγγισης 10 x 14 x 4 (30 πληθυσμοί x 14 επεμβάσεις ζιζανιοκτόνων x 4 επαναλήψεις). Για τη στατιστική ανάλυση των δεδομένων χρησιμοποιήθηκε το πρόγραμμα SPSS. Επειδή η ανάλυση της παραλλακτικότητας δεν έδειξε διαφορές μεταξύ των δύο πειραμάτων, οι μέσοι όροι των επεμβάσεων συνδυάστηκαν ως προς τα δύο πειράματα. 2.4.2 Αποτελέσματα Η ανάλυση των δεδομένων της αξιολόγησης του νωπού βάρους έδειξε ότι η ανάπτυξη των φυτών μουχρίτσας επηρεάστηκε από τους πληθυσμούς, τις επεμβάσεις των ζιζανιοκτόνων και από τις αλληλεπιδράσεις τους (Παράρτημα, Πίνακας 3). Συγκεκριμένα, η συνιστώμενη και η διπλάσια δόση του imazamox προκάλεσαν μείωση της ανάπτυξης των πληθυσμών E. oryzicola 1 και 2 κατά 6%. Αντίθετα, οι ίδιες επεμβάσεις μείωσαν την ανάπτυξη των υπόλοιπων πληθυσμών E. erecta και E. oryzicola κατά 97-100% (Σχήμα 2.6). Οι επεμβάσεις του profoxydim μείωσαν την ανάπτυξη των φυτών όλων των πληθυσμών μουχρίτσας κατά 99-100%. Η συνιστώμενη και η διπλάσια δόση του penoxsulam μείωσαν κατά 1-3% την ανάπτυξη των πληθυσμών E. oryzicola 1 και 2 σε σχέση με την ανάπτυξη των φυτών του αψέκαστου μάρτυρα. Αντίθετα, η συνιστώμενη δόση του penoxsulam μείωσε κατά 94-97% την ανάπτυξη των φυτών των πληθυσμών E. erecta 12, 15 και 23 και 64

Σχήμα 2.6. Επίδραση των επεμβάσεων με imazamox, profoxydim, penoxsulam και bispyribac-sodium στην ανάπτυξη των φυτών [μείωση της ανάπτυξης των φυτών (%) σε σχέση με τον μάρτυρα] των 11 πληθυσμών μουχρίτσας (3 Echinochloa erecta, 7 E. oryzicola, 1 E. crus-galli). κατά 92-97% των πληθυσμών E. oryzicola 11, 20, 25, 27 και 29, ενώ η διπλάσια δόση του penoxsulam μείωσε κατά 100% την ανάπτυξη των φυτών όλων των πληθυσμών E. erecta και κατά 94-100% όλων των πληθυσμών E. oryzicola. Η ανάπτυξη των φυτών των πληθυσμών 1 και 2 δεν επηρεάστηκε από τη συνιστώμενη δόση του bispyribac-sodium, ενώ η ίδια επέμβαση μείωσε την ανάπτυξη των φυτών των 65

πληθυσμών E. oryzicola 11, 20, 25 και 27 κατά 54%, 77%, 69% και 71% αντίστοιχα. Τέλος, η συνιστώμενη δόση του bispyribac-sodium μείωσε κατά 95-97% την ανάπτυξη των φυτών των πληθυσμών E. erecta και κατά 88% την ανάπτυξη των φυτών του πληθυσμού E. oryzicola 29. Τα μίγματα imazamox + profoxydim (1x+3/4x), penoxsulam + profoxydim (1x+1/2x), penoxsulam + profoxydim (1x+3/4x), penoxsulam + profoxydim (1x+1/2x) και bispyribac-sodium + profoxydim (1x+1x) μείωσαν την ανάπτυξης των φυτών όλων των πληθυσμών κατά 91-100% σε σχέση με τον αψέκαστο μάρτυρα (Σχήμα 2.7). Το μίγμα bispyribac-sodium + profoxydim (1x+1x) μείωσε κατά 98-100% την ανάπτυξη των φυτών των πληθυσμών E. erecta και των πληθυσμών E. oryzicola 1, 2, 11 και 20, και κατά 91-92% των πληθυσμών E. oryzicola 25, 27 και 29. Το μίγμα imazamox + bentazon (1x+1x) δεν επηρέασε σημαντικά την ανάπτυξη των φυτών των πληθυσμών 1 και 2 (μείωση της ανάπτυξη των φυτών κατά 6% και 0%, αντίστοιχα). Αντίθετα, η ίδια επέμβαση μείωσε την ανάπτυξη των φυτών των πληθυσμών E. erecta κατά 95-97%, ενώ των υπόλοιπων πληθυσμών E. oryzicola κατά 82-94%. Τέλος, το μίγμα penoxsulam + bentazon (1x+1x) μείωσε την ανάπτυξη των πληθυσμών 1 και 2 κατά 3% και 1%, αντίστοιχα, σε σχέση με τα φυτά του αψέκαστου μάρτυρα. 66

Σχήμα 2.7. Επίδραση των μιγμάτων των imazamox, profoxydim, penoxsulam, bispyribac-sodium και bentazon στην ανάπτυξη των φυτών [μείωση της ανάπτυξης των φυτών (%) σε σχέση με τον μάρτυρα] των 11 πληθυσμών μουχρίτσας (3 Echinochloa erecta, 7 E. oryzicola, 1 E. crus-galli). 67