Glyphosate Resistance Affect the Physiological Quality of Conyza bonariensis seeds Translated title: A Resistência ao Glyphosate Afeta a Qualidade Fisiológica das Sementes de Conyza bonariensis

Abstract

ABSTRACT: High seed production and dispersal capacity and glyphosate resistance are among the main factors that have made hairy fleabane (Conyza bonariensis) one of the most important and dispersed weeds in the world. Herbicide-resistant weeds populations may have fitness cost due to molecular, physiological, and biochemical changes. This study aimed to evaluate the physiological quality of seeds of Conyza spp. and determine whether glyphosate resistance causes fitness costs for resistant biotypes. Seeds from six hairy fleabane biotypes, three glyphosate-resistant and three -sensitive, with a resistance factor average of 11.7 were studied. Among the studied biotypes, five were identified as C. bonariensis and one as C. blakei. Seed analyses were performed in a completely randomized design with ten replications of 100 seeds each (1,000 seeds per biotype). The analyzed seeds were originated from second-generation self-pollinating plants with known segregation rate. The mean results indicate that, in relation to sglyphosate-sensitive biotypes of C. bonariensis, seeds from -resistant biotypes showed a 16% reduction in vigor and 13% in germination, a 44% increase in the number of empty seeds and approximately five times more viable dormant seeds. The lower physiological quality of glyphosate-resistant hairy fleabane seeds regarding to -sensitive indicates that resistance affect the seed’s physiology and causes a fitness costs. It implies a reduction of invasive potential and persistence in the environment of resistant biotypes. Therefore, in the absence of glyphosate as a selective factor, the frequency of resistant biotypes tends to decrease and increase the predominancy of glyphosate-sensitivre biotypes. However, the highest number of viable dormant seeds of resistant biotypes supplies the soil seed bank. All biotypes of C. bonariensis showed higher physiological quality of seeds when compared to C. blakei, indicating that the first species is more adaptably evolved for survival in agricultural and disturbed areas.

Translated abstract

RESUMO: A alta capacidade de produção e dispersão de sementes e a resistência ao glyphosate estão entre os principais fatores que tornaram a buva (Conyza bonariensis) uma das mais importantes e dispersas plantas daninhas no mundo. Populações de plantas resistentes a herbicidas podem apresentar penalidades em função das alterações moleculares, fisiológicas e bioquímicas. O objetivo deste trabalho foi avaliar a qualidade fisiológica das sementes de biótipos de Conyza spp. e determinar se a resistência ao glyphosate causa penalidades aos biótipos resistentes. Foram avaliadas sementes de seis biótipos de buva, sendo três resistentes e três sensíveis ao glyphosate, com fator de resistência de 11,7. Entre os biótipos estudados, cinco foram identificados como C. bonariensis e um como C. blakei. As análises das sementes foram realizadas no delineamento completamente casualizado com dez repetições de 100 sementes cada (1.000 sementes por biótipo). As sementes utilizadas nas análises foram originadas de plantas de segunda geração de autopolinização com taxa de segregação conhecida. Os resultados médios indicam que, em relação aos biótipos sensíveis de C. bonariensis, as sementes dos biótipos resistentes apresentaram redução de 16% no vigor e 13% na germinação, aumento de 44% no número de sementes vazias e em torno de cinco vezes mais sementes dormentes viáveis. A menor qualidade fisiológica de sementes da buva resistente ao glyphosate indica que a resistência causa penalidade. Essa penalidade implica redução do potencial invasivo e persistência no ambiente dos biótipos resistentes. Assim, na ausência do fator seletivo glyphosate, a frequência de biótipos resistentes tende a diminuir e retornar a suscetibilidade. Entretanto, o maior número de sementes dormentes viáveis dos biótipos resistentes abastece o banco de sementes do solo. Todos os biótipos de C. bonariensis apresentaram maior qualidade fisiológica das sementes em comparação ao biótipo de C. blakei, indicando que a primeira espécie é mais evoluída do ponto de vista adaptativo para sobrevivência em áreas agrícolas.