Mecanismos de resistencia a herbicidas
Las malezas son especies vegetales que crecen de forma silvestre en una zona cultivada o controlada por el ser humano, como cultivos agrícolas o jardines. Desde la introducción de los herbicidas sintéticos a fines de los años ’40, esta práctica ha sido la principal (casi única) herramienta utilizada para el control de malezas a nivel mundial. Durante mucho tiempo, los herbicidas han sido un medio muy eficaz, económico y relativamente sencillo de intervención. Sin embargo, el uso continuo del mismo herbicida o el mismo mecanismo de acción (MOA, del inglés Modes Of Action) condujo inevitablemente a la selección de poblaciones resistentes de malezas.
Los mecanismos de resistencia a herbicidas descriptos a la fecha se pueden clasificar en dos tipos, según la base bioquímica que los sustenta: resistencia del sitio blanco de inhibición (target) y resistencia no blanco (no target). La resistencia del sitio blanco ocurre cuando se producen modificaciones en el sitio activo de la enzima que es inhibida por el herbicida, debido a que limitan el impacto biológico de la molécula a pesar de que ésta llegue al lugar de destino a una dosis letal. Contrariamente, la resistencia no blanco involucra mecanismos que minimizan la cantidad de herbicida activo que alcanza el lugar de destino y protegen a la planta contra daños colaterales causados por el químico.
Actualmente, la base de datos mundial de malezas resistentes a herbicidas; www.weedscience.com informa que existen 159 especies resistentes a inhibidores de ALS, 48 especies resistentes a inhibidores ACCasa y 35 especies resistentes a glifosato.
En nuestro país, el primer caso de resistencia a herbicidas se reportó en Amaranthus quitensis en campos cultivados con soja de las provincias de Santa Fe y Córdoba, hacia 1996. Esta especie, conocida como yuyo colorado, presentó resistencia cruzada a imazetapir y clorimurón-etil (inhibidores de ALS). Los casos más recientes de malezas resistentes a herbicidas son los de A. quitensis (en las provincias de Córdoba y Santa Fe), con resistencia múltiple a glifosato y a inhibidores ALS; los de Sorghum halepense, con resistencia a inhibidores de ACCasa en la provincia de Santa Fe; y los de la especie originaria de Estados Unidos, Amaranthus palmeri, resistente a inhibidores de ALS. Esta última especie fue introducida durante la campaña 2011-2012 en el sur-oeste de la provincia de Córdoba, y se sospecha que, además, sería resistente a glifosato.
El objetivo general de esta línea de investigación consiste en identificar las bases moleculares responsables del fenotipo de resistencia a herbicidas observado en diferentes biotipos de malezas hallados a campo, con la potencialidad que ello implica. Concretamente, si se logra identificar las bases de una nueva resistencia, se pretende utilizar esta información para transformar especies de interés agronómico, lo cual podría significar una alternativa para combatir una de las principales problemáticas de la agricultura actual.
En esta temática se enmarcan los siguientes proyectos de tesis doctorales:
- Caracterización del mecanismo de resistencia a inhibidores ALS y glifosato en Amaranthus palmeri. (Lic. Valeria Palmieri).
- Caracterización del mecanismo responsable de la resistencia a inhibidores de ACCasa en Sorghum halepense. (Lic. Andrea Martinatto).
- Expresión de un gen de resistencia a varias familias de inhibidores de la acetolactato sintasa en plantas transgénicas. (Lic. Álvaro Larran).
Antecedentes de estudios sobre malezas resistentes a herbicidas:
Tesis Doctorales:
- Dra. Andrea Martinatto. ¨Caracterización del mecanismo responsable de la resistencia a inhibidores de ACCasa en Sorghum halepense¨. 2020.
- Dra. Valeria Palmieri. ¨Caracterización del mecanismo de resistencia a inhibidores ALS y glifosato en una subpoblación de Amaranthus palmeri identificada a campo¨. 2020.
- Dr. Alvaro Larran. ¨Resistencia a herbicidas en poblaciones del género Amaranthus: mecanismos moleculares y expresión de alelos ALS resistentes en plantas de A. thaliana y trigo¨. 2019.
- Moschetti A (2007). Clonado de genes de resistencia a herbicidas y construcción de vectores de expresión para la transformación de plantas. Tesis de grado de Licenciatura en Biotecnología
- Romagnoli MV (2008). Caracterización de la resistencia de Amaranthus quitensis a inhibidores de la enzima Acetolactato Sintasa (ALS). Tesis de Maestría en Manejo y Conservación de Recursos Naturales
- Kraiselburd I (2009). Construcción de vectores para la transformación genética de plantas y desarrollo de estrategias para la selección de transformantes. Tesis de grado de Licenciatura en Biotecnología
- Romagnoli MV, Tuesca D y Permingeat HR (2013). Caracterización bioquímica y molecular de la Acetolactato sintasa (ALS) de 4 biotipos de Amaranthus quitensis tolerantes a herbicidas. Ecología Austral, 23(2): 119-125
- Lorenzetti F (2015). Estudio de las bases bioquímicas y moleculares de la resistencia a herbicidas en malezas de importancia agronómica Tesis de grado de Licenciatura en Biotecnología
Artículos Publicados:
- Larran AS, Palmieri VE, Perotti VE, Lieber L, Tuesca D and Permingeat HR. (2017). Target-site resistance to ALS-inhibiting herbicides in Amaranthus palmeri from Argentina. Pest Management Science, 73 (12): 2578-2584.
- Larran AS, Lorenzetti F, Tuesca D, Perotti VE, and Permingeat HR. (2018). Molecular mechanisms endowing broad resistance to als-inhibiting herbicides in A. quitensis from Argentina. Plant Molecular Biology Reporter, 36 (5-6): 907-912
- Perotti VE, Larran AS, Palmieri VE, Martinatto AK, Alvarez CE, Tuesca D, and Permingeat HR. (2019). A novel triple amino acid substitution in the EPSPS found in a high-level glyphosate resistant Amaranthus hybridus population from Argentina. Pest Management Science, 75 (5): 1242-1251
- Perotti VE, Larran AS, Palmieri VE, Martinatto AK, Permingeat HR. (2020). Herbicide resistant weeds: A call to integrate convencional agricultural practices, molecular biology knowledge and new technologies. Plant Science, 290: 110255
- Palmieri VE, Alvarez CE, Permingeat HR, Perotti VE (2022). The A122S, A205V, D376E, W574L and S653N substitutions in the acetolactate synthase (ALS) show different functional impacts on herbicide resistance. Pest Management Science, 78: 749-757
- Larran AS, Palmieri VE, Tuesca D, Permingeat HR, Perotti VE (2022). Coexistence of target-site and non target-site mechanisms of glyphosate resistance in Amaranthus palmeri populations from Argentina.
Acta Scientiarum-Agronomy, 44: e53183, pp 1-8
- Palmieri VE, Larran AS, Martinatto AK, Permingeat HR, Perotti VE (2022). D376E, A205V and A122S substitutions recently found in A. palmeri confer cross-resistance to ALS-inhibiting herbicides. Advances in Weed Science, 40(Spec2):e20210079