An analysis of polygenic herbicide resistance evolution and its management based on a population genetics approach

Weltweit hat der intensive Einsatz von Herbiziden zur Evolution zahlreicher herbizid-resistenter Unkräuter geführt. Der rigorose Herbizideinsatz und wenig variables Herbizidmanagement sollten Resistenzmutationen in den Unkrautpopulationen schnell akkumulieren lassen. Deshalb nahm man an, dass das Ausbringen der Herbizide mit einer verringerten Dosierung, die aber befriedigende Unkrautkontrolle ermöglicht, eine Strategie zur Reduktion der Häufigkeit von Resistenzen bei den Unkräutern sein könnte mit dem zusätzlichen Vorteil von geringeren Kosten und verminderter Umweltbelastung. Alle diese Überlegungen würden zum Fehlen von Regeln beigetragen haben, die in vielen Ländern die strikte Befolgung der empfohlenen Herbizidraten anordnen. Paradoxerweise hat der Mangel an Flexibilität beim Herbizideinsatz zusammen mit fehlerhafter Herbizidmanagementpraxis zum Auftreten von herbizidresistenten Unkräutern in verschiedenen Agroökosystemen geführt. Die Evolution der Herbizidresistenz erfolgte sehr schnell in Australien, wo die empfohlenen Herbizidraten die weltweit geringsten sind und die Landwirte geringere als die empfohlenen Dosierungen aus wirtschaftlichen Gründen anwenden. Angesichts der alarmierend zunehmenden Fälle von Herbizidresistenz Mitte der 90er Jahre hielten Wissenschaftler es für möglich, dass eine Akkumulation kleinerer Resistenzmutationen zusätzlich zu großen Herbizidresistenzmutationen der Grund für die rapide Ausbildung von Herbizidresistenzen sein könnte, obwohl es damals keine Studien gab, die diese Ansicht belegen konnten. Indessen haben rezente Studien bestätigt, dass wiederholte Gabe eines Herbizids und Herbizidselektion bei geringer Dosierung wichtige Gründe für die schnelle Ausbildung einer Herbizidresistenz sein können. Diese Arbeit untersucht das Potential bedeutender Unkrautarten unter geringem Herbizideinfluss durch eine Anreicherung von polygenetischen Resistenzmerkmalen schnell zu evoluieren. Außerdem wird die Praktikabilität eines populationsgenetischen Ansatzes für das Management von Herbizidresistenzen in Abstimmung mit der Hochdosierungs-Refugialstrategie für das Management von Insektizidresistenzen erstmals vorgeschlagen und diskutiert.