Differential sensitivity of locally naturalized Panicum species to 4-hydroxyphenyl pyruvate dioxygenase and acetolactate synthase-inhibiting herbicides

Abstract

One of the possible reasons for the expansion of the alien panicoid grasses Panicum schinzii (Transvaal millet), Panicum dichotomiflorum (Fall panicum) and Panicum capillare (Witchgrass) in maize fields in Belgium might be a lower sensitivity to post-emergence herbicides acting against panicoid grasses, in particular those inhibiting 4-hydroxyphenyl pyruvate dioxygenase (HPPD) and acetolactate synthase (ALS). Dose-response pot experiments were conducted in the greenhouse to evaluate the effectiveness of five HPPD-inhibiting herbicides (sulcotrione, mesotrione, isoxaflutole, topramezone, tembotrione) and two ALS-inhibiting herbicides (nicosulfuron, foramsulfuron) for controlling naturalized Belgian populations of P. schinzii, P. dichotomiflorum and P. capillare. In another dose-response pot experiment, sensitivity of five local P. dichotomiflorum populations to HPPD-inhibitors and nicosulfuron was investigated. Finally, the influence of growth stage at time of herbicide application on efficacy of topramezone and nicosulfuron for Panicum control was evaluated. Large interspecific differences in sensitivity to HPPD-inhibiting herbicides were observed. Panicum schinzii was sensitive (i.e., required a three-fold lower dose than maximum authorized field dose to achieve 90% reduction in biomass) to tembotrione but moderately sensitive (i.e. required maximum field dose) to topramezone and poorly sensitive (i.e. required three-fold higher dose than maximum field dose) to mesotrione and sulcotrione. However, P. dichotomiflorum, a species that morphologically closely resembles P. schinzii, was sensitive to mesotrione and topramezone but moderately sensitive to tembotrione. Panicum capillare was sensitive to sulcotrione and topramezone, moderately sensitive to tembotrione and poorly sensitive to mesotrione. All Panicum species were sensitive to low doses of nicosulfuron and foramsulfuron. Naturalized Panicum dichotomiflorum populations exhibited differential herbicide sensitivity profiles. All species tested showed a progressive decrease in sensitivity to topramezone and nicosulfuron with seedling age. A satisfactory post-emergence control of Panicum species in the field will require appropriate choice of herbicide and dose, as well as a more timely application (i.e. before weeds reach the four leaves stage).Keywords: Bioassay, herbicide sensitivity, leaf stage, nicosulfuron, panicoid grasses, triketoneDifferentielle Sensitivitat von lokal naturalisierten Panicum-Arten gegenuber 4-Hydroxyphenylpyruvat-Dioxygenase und Acetolactat- Synthase hemmenden HerbizidenZusammenfassungEiner der moglichen Grunde fur die rasche Ausbreitung der standortfremden Unkrauthirsen Panicum schinzii (Glattblattrige Hirse), Panicum dichotomiflorum (Gabelastige Rispenhirse) und Panicum capillare (Haarastige Rispenhirse) in Maisfeldern in Belgien konnte eine geringere Empfindlichkeit gegenuber Nachauflaufherbiziden sein, insbesondere 4-Hydroxyphenylpyruvat-Dioxygenase (HPPD)- und Acetolactat-Synthase (ALS)-Hemmer. Dosis-Wirkungs-Experimente wurden im Gefasversuch im Gewachshaus durchgefuhrt, um die Wirksamkeit von funf HPPD-inhibierenden Herbizidwirkstoffen (Sulcotrione, Mesotrione, Isoxaflutole, Topramezone, Tembotrione) und zwei ALS-inhibierenden Herbizidwirkstoffen (Nicosulfuron, Foramsulfuron) gegen naturalisierte belgische Populationen von P. schinzii, P. dichotomiflorum und P. capillare zu beurteilen. In einem weiteren Dosis-Wirkungs-Topf Experiment wurde die Empfindlichkeit von funf lokal eingewanderten P. dichotomiflorum-Populationen gegenuber HPPD-Inhibitoren und Nicosulfuron untersucht. Schlieslich wurde der Einfluss des Blattstadiums zum Zeitpunkt der Herbizid-Anwendung auf Wirksamkeit von Topramezone und Nicosulfuron fur Panicum-Bekampfung ausgewertet. Grose interspezifische Unterschiede in der Empfindlichkeit gegenuber HPPD-inhibierenden Herbiziden wurden beobachtet. Panicum schinzii war empfindlich gegenuber Tembotrione aber masig empfindlich gegenuber Topramezone und leicht empfindlich gegenuber Mesotrione und Sulcotrione. Dagegen war P. dichotomiflorum empfindlich gegenuber Mesotrione und Topramezone aber masig empfindlich gegenuber Tembotrione. Panicum capillare war empfindlich gegenuber Sulcotrione und Topramezone, masig empfindlich gegenuber Tembotrione und leicht empfindlich gegenuber Mesotrione. Alle Panicum-Arten waren empfindlich gegenuber niedrigen Dosen von Nicosulfuron und Foramsulfuron. Eingeburgerte Panicum dichotomiflorum-Populationen zeigten differentielle Herbizid-Empfindlichkeitsprofile. Alle untersuchten Arten zeigten eine fortschreitende Abnahme der Empfindlichkeit gegenuber Topramezone und Nicosulfuron mit zunehmendem Blattstadium. Eine befriedigende Nachauflaufbekampfung von Panicum-Arten in Maisackern benotigt eine angemessene Wahl von Herbizid und Dosis sowie eine rechtzeitige Anwendung (das heist vor dem Vierblattstadium).Stichworter: Biotest, Blattstadium, Herbizidempfindlichkeit, Nicosulfuron, Triketone, Unkrauthirsen