Molekulární detekce rezistence na herbicidy u ježatky kuří nohy (Echinochloa crus-galli)

Bc. Anna RYŠKOVÁ

Master's thesis

Molecular detection of resistence on herbicide in Barnyard grass (Echinochloa crus-galli)

Abstract:

Echinochloa crus-galli (L.) P. Beauv. je jedním z nejvíce problematických plevelů na celém světě, působícím závažné škody zejména v rýžových a kukuřičných polích. K regulaci tohoto plevele jsou velice často používány herbicidy ze skupiny inhibitorů acetylkoenzym A karboxylázy (ACCasy). Nadměrná a opakovaná aplikace těchto herbicidů však vedla k rozvoji rezistence u ježatky kuří nohy v mnoha zemích, přičemž se předpokládá, že rezistentních populací bude stále přibývat. Jedinou možností, jak lze rezistenci potvrdit, je pomocí molekulárních metod. Tato diplomová práce je věnována detekci rezistence u ježatky kuří nohy, jejíž obilky byly sbírány na třech polních lokalitách Olomouckého kraje. Pomocí skleníkového pokusu a následujících dvou molekulárních metod se podařilo rezistenci potvrdit. Metodou RT-qPCR bylo zjištěno, že rezistence souvisela s nadměrnou expresí cílových genů, které byly nejvíce exprimovány 24 hodin po aplikaci inhibitoru ACCasy. Tímto mechanismem se rostliny dokážou působení herbicidu ubránit a jejich zásadní fyziologické procesy nejsou narušeny. U studovaných rostlin nebyla odhalena žádná ze zásadních bodových mutací, zodpovídajících v některých případech za rezistenci.

Abstract:

Echinochloa crus-galli (L.) P. Beauv. is one of the most problematic weeds in the world causing serious losses especially on rice and maize fields. This species is very often regulated by herbicides from a chemical group of acetyl-coenzyme A carboxylase inhibitors (ACCase). Nevertheless, the overuse and repeated applications of these herbicides have led to a development of resistance in barnyardgrass in many countries. It is also assumed that the level of resistant populations will constantly increase. However, molecular methods are the only option confirming plants resistance. This Master's thesis aims to investigate the presence of resistance mechanism in barnyardgrass which seeds were collected at three different field locations in Olomouc region. The resistance mechanism was confirmed using the greenhouse experiment and two molecular methods. RT-qPCR, one of the molecular biology methods, revealed that resistance was related to overexpression of the target genes. The highest level of expression was detected 24 hours after ACCase inhibitor treatment. With mentioned mechanism plants are able to defend themselves against the herbicide action and their essencial physiological processes are not disrupted. None of the amino acid substitutions that are known to confer herbicide resistance were detected in ACCase genes.

Keywords

Echinochloa crus-galli (L.) P. Beauv., ježatka kuří noha, TSR, ACCasa, rezistence, PCR, RT-qPCR

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 31. 7. 2023

Thesis defence

• Supervisor: doc. RNDr. Vladan Ondřej, Ph.D.

Palacký University Olomouc

Faculty of Science

Master programme / field:
Plant Pathology / Plant Pathology