Regulace plevelných rostlin v konvenčně hospodařících podnicích je postavena na používání herbicidů již více než 60 let. Tyto přípravky jsou velmi oblíbené, regulace s jejich pomocí je rychlá a efektivní. Nicméně již od 80. let pozorujeme, že přibývá problémů, které souvisí s dlouhodobým používáním přípravků a zaznamenáváme stále více případů plevelných druhů s herbicidní rezistencí. Dalším aspektem, který tento jev podporuje jsou také legislativní restrikce v používání pesticidů, a to nejen v Evropě, které zužují spektrum přípravků, a tím často problém rezistence prohlubují. Herbicidní rezistence se v Evropě v porovnání s ostatními kontinenty objevila relativně pozdě. Přesnou příčinu nelze určit, nicméně je to možná dáno tím, že vzhledem ke geografickým rozdílům, je evropský zemědělský sektor poměrně diverzifikovaný. I když není jednoduché udělat si přesný obrázek o rozšíření herbicidní rezistence, jsou země, které se touto problematikou zabývají intenzivně, mezi ně patří Velká Británie, Německo, Belgie, Španělsko, Itálie, Polsko, Maďarsko a Česká republika.

Herbicidní rezistence plevelů je v celosvětovém měřítku fenomén, který stěžuje chemickou ochranu ve všech plodinách a byla popsána u téměř 200 plevelných druhů. Mnoho informací lze nalézt na webové stránce, která data od vědeckých a výzkumných týmů zabývajících se touto problematikou shromažďuje: International herbicide-resistant weed database http://weedscience.org/Home.aspx. Pro stručné vysvětlení herbicidní rezistence je zapotřebí nejprve charakterizovat a definovat některé pojmy. Podle HRAC (Herbicide resistance action committee, https://www.hracglobal.com/) je herbicidní rezistence charakterizována jako dědičná vlastnost plevelných rostlin přežívat takovou dávku herbicidu, která je pro rostliny za normálních aplikačních podmínek letální. Takovou dávkou by měla být dávka registrovaná přímo výrobcem herbicidu. V každé populaci plevelů se vyskytují jedinci, kteří jsou k přípravkům méně citliví a získávají tak evoluční výhodu oproti citlivým jedincům. Herbicidní rezistence je tedy evoluční adaptace selekčnímu tlaku herbicidu, který je podpořen opakovaným používáním účinných látek ze stejných chemických skupin.

V souvislosti s herbicidní rezistencí se často setkáváme se dvěma pojmy, a to křížová a vícenásobná herbicidní rezistence (obr. 1).

Dle aktuální klasifikace herbicidních přípravků, jsou tyto rozděleny do 35 skupin dle svého mechanismu působení (obr. 2).

Velmi často se v praxi stává, že plevelné rostliny jsou rezistentní k mnoha účinným látkám herbicidních přípravků, které patří do stejné skupiny (např. sk. HRAC 2 – inhibitory enzymu acetolaktátsyntázy - ALS) a tento jev označujeme jako křížová rezistence. Rovněž pozorujeme tzv. vícenásobnou rezistenci, to znamená, že v některých případech se vyskytují jedinci, kteří přežívají aplikace přípravků ze skupin s různým mechanismem účinku (např. sk. HRAC 1, 2 a 5 u chundelky metlice). Herbicidní rezistence byla potvrzena ke všem známým mechanismům účinků herbicidů a v posledních letech nebylo objeveno nové místo působení herbicidních přípravků.

V evropském kontextu, z dostupných informací vyplývá, že nejčastěji jsou rezistentními plevely infestovány obilniny a že převládají plevelné druhy z čeledi Poaceae. V oblastech střední a severní Evropy jsou nejčastěji potvrzovány rezistentní psárky polní a jílky vůči ALS a ACCasám. Ve střední a východní Evropě je číslem jedna chundelka metlice a také se v některých oblastech bez ohledu na geografickou preferenci rozšiřuje oves hluchý.

Testováním a zkoumáním příčin vzniku herbicidní rezistence se v současné době zabývá mnoho pracovišť, jedním z nich je také katedra agroekologie a rostlinné produkce na České zemědělské univerzitě v Praze. Znalostmi o mechanismu, vzniku a šíření rezistence lze dosáhnout jejího zpomalení či zabránění dalšímu rozvoji. V širokém slova smyslu se udává, že existují dva mechanismy herbicidní rezistence. První je označován jako rezistence v místě účinku, ta je podmíněna mutací v místě účinku, zvýšenou expresí nebo např. amplifikací cílového genu. Druhý mechanismus herbicidní rezistence souvisí se změnami fyziologických procesů, např. absorpce a translokace účinné látky a jejího metabolismu. Tento mechanismus je komplexnější než první zmíněný a často vede k tzv. vícenásobné rezistenci. S rozvojem pokročilých analytických metod je zřejmé, že se oba mechanismy – v místě účinku i mimo něj – mohou uplatnit i v rámci populace či jedince společně.

Původně se předpokládalo, že poté, co bude znám mechanismus rezistence, budeme moci snáze predikovat jak, se rostlina bude chovat po aplikaci herbicidu. Nicméně s rozvojem nových metod a přístupů zkoumání herbicidní rezistence se ukazuje, že tyto predikce uskutečňovat nelze. V současné době se zdá být důležité, určit to, jaký druh bude v brzké době zemědělsky významný. Některé druhy jsou k tomu předurčeny svou velkou genetickou variabilitou, jiné aspekty se týkají velikosti populace a produkce semen a zároveň nemůžeme opomenout vliv agrotechniky a okolního prostředí. Do značné míry lze předpokládat, že se rezistence bude vyvíjet u těch druhů, které jsou aktuálně na polích problematické a je nutné je řešit pomocí herbicidů. Navíc problém bude eskalovat u těch, kde je větší pravděpodobnost vzniku vícenásobné herbicidní rezistence (např. psárka, ježatka, jílky, čirok a bylo popsáno také několik dvouděložných – laskavce a bytel).

Ve většině studií jsou popisovány pouze genetické faktory, které ovlivňují herbicidní rezistenci, avšak rozvoj rezistence ovlivňují také další faktory. Mezi ty významné zcela určitě patří teplota, která působí na fyziologické procesy v rostlinách. S ohledem na probíhající klimatické změny, lze tedy předpokládat, že interakce mezi prostředím a genetickým základem rostlin mohou významně ovlivnit evoluci herbicidní rezistence.

Pokud bychom se na herbicidní rezistenci podívali velmi zjednodušeným pohledem, můžeme ji charakterizovat jako evoluční proces, který je urychlen intenzivním používáním účinných látek se stejným mechanismem účinku. Z tohoto pohledu je tedy předcházení jejímu vzniku přímočaré – a sice diverzifikovat osevní postup a metody ochrany proti plevelům. Je však zřejmé, že vždy není možné tyto postupy v praxi aplikovat. Navíc, ve většině případů je problém řešen tzv. reaktivně tedy až v případě, že je rezistence potvrzena, předcházení vzniku herbicidní rezistence (proaktivní řešení) je spíše výjimkou. Zůstává tedy otázkou, jaká strategie je nejlepší pro to, aby byla rezistence přinejmenším oddálena. Zdá se, že velmi účinné je používání tank-mixů s různými účinnými látkami nebo aplikace přípravků, které jsou směsí dvou a více účinných látek ideálně s rozdílným mechanismem účinku. Takovýto přístup je ovšem efektivní pouze v případě, že herbicidy mají podobný účinek na cílovou plevelnou rostlinu. Navíc, často pokud už se herbicidní rezistence vyvinula k jedné účinné látce, která je v přípravku obsažena, bývá také snížená účinnost daného přípravku na cílový plevelný druh. Ku prospěchu rezistence přispívá také trend posledních let, a sice ústup od půdních herbicidů aplikovaných v podzimním období. Je to dáno zejména průběhem počasí, kdy dlouhé suché periody významně snižují jejich účinnost. Následné opravy v jarním období jednoznačně spoléhají na herbicidy na bázi inhibitorů ALS, to s ohledem na jejich četnost používání vede k velmi rychlé selekci populací s herbicidní rezistencí. Vzhledem k dobrému ekotoxikologickému profilu, nízkým aplikačním dávkám, širokému spektru účinku na plevelné druhy a většinou také příznivé ceně, jsou přípravky ze skupiny acetolaktátsyntázy registrovány pro použití v mnoha plodinách (např. obilniny, olejniny, kukuřice, cukrová řepa, slunečnice, luskoviny, okopaniny). Je tedy zřejmé, že jejich aplikace na pozemcích je častá a selekčního tlaku je silný, což vede k rychlejší selekci rezistentních populací plevelů.

S ohledem na tyto informace, bývá rovněž kritizováno zavádění transgenních či tolerantních odrůd plodin s rezistencí vůči herbicidům. V Evropě se pěstování transgenních plodin neprosadilo, naopak pěstitelé si oblíbili odrůdy s tolerancí vůči herbicidům. Tyto technologie jsou však většinou založeny na toleranci vůči inhibitorům acetolaktátsyntázy (HRAC skupina 2), u níž se herbicidní rezistence vyvíjí velmi snadno a rychle. Byly pozorovávány případy, kdy k selekci silně rezistentní plevelné populace došlo již za 3 roky. V posledních letech tento trend pozorujeme zejména u dvouděložných druhů pozdních jarních druhů plevelů, které se vyskytují zejména v širokořádkových plodinách pěstovaných v systému HT (herbicidně tolerantní). Typicky jsou to laskavce a merlíky rezistentní k účinným látkám foramsulfuron, thiencarbazone a imazamox.

Základem potvrzení nebo vyvrácení herbicidní rezistence jsou biologické eseje, které spočívají ve výsevu plevelného druhu s podezřením na rezistenci do nádob a tyto jsou ošetřeny přípravkem v doporučené (a často také ve dvojnásobné) dávce, která je registrovaná pro daný plevelný druh (obr. 3).

Rovněž růstová fáze plevele musí odpovídat doporučením výrobce herbicidního přípravku. Zároveň vždy musí být spolu s populací, u níž je podezření na herbicidní rezistenci, do pokusu zařazena i populace, která je citlivá vůči testovaným účinným látkám. Pokud je v tomto screeningu herbicidní rezistence potvrzena, obvykle se pomocí tzv. dose-response testů (aplikujeme násobky registrované dávky přípravku) stanovuje tzv. faktor rezistence – tedy teoretická hodnota, která udává, kolikrát vyšší dávku bychom museli aplikovat na populaci, abychom dosáhli stejné účinnosti jako na citlivou populaci. V dalších krocích pak využíváme analytické metody, molekulárně genetické metody, plynovou chromatografii a další. Tyto metody nám pomáhají přesně určit, o jaký mechanismus účinku se u daného plevelného druhu jedná, a zda je rostlina rezistentní k širšímu spektru účinných látek.

Plevelné trávy patří v posledních letech k rozšiřujícím se druhům a počet rezistentních populací u nich významně narůstá a z pohledu botanického je v čeledi Poaceae zaznamenáno nejvíce případů. Nejinak je tomu v zemích Evropy. V západní Evropě je na prvních místech řebříčku psárka polní, která preferuje vlhčí podmínky a často roste i na těžších půdách. Její obilky vytvářejí v půdě velkou zásobu a persistence v těchto podmínkách může dosahovat až několika let.

V České republice patří mezi plošně nejrozšířenější plevelný druh, u něhož byla potvrzena rezistence u více než 1000 populací, chundelka metlice. U chundelky byly popsány případy vícenásobné rezistence vůči ALS, ACCaze a PSII inhibitorům. Nicméně, sluší se rovněž poznamenat, že stále ještě máme k dispozici přípravky s jiným mechanismem účinku a regulace chundelky je možná. Z celosvětového pohledu je tento druh významný pouze v podmínkách střední Evropy, jinde ve světě je jeho význam lokální. Do určité míry je možné problém herbicidní rezistence řešit střídáním herbicidních přípravků s různým mechanismem účinku. V případě chundelky metlice je stále k dispozici poměrně široké spektrum dalších účinných látek, např. prosulfocarb (inhibice syntézy lipidů), flufenacet (inhibice dělení buněk v kořenových a meristematických pletivech) a dalších.

Strategie pro minimalizaci vzniku a šíření herbicidní rezistence jsou založeny na doporučeních týkajících se aplikací herbicidů. Tato doporučení zní:

1. aplikovat přípravky s různým mechanismem účinku v tank-mixech, nebo takové, které již zohledňují antirezistentní strategii a kombinují dvě či více účinných látek;
2. dělené aplikace v průběhu jedné sezóny, které budou reflektovat reálnou situaci na pozemku a nebo
3. střídat přípravky s rozdílným mechanismem účinku.

Nicméně, jelikož často pozorujeme křížovou rezistenci, zvládnutí problému nemůže být založeno pouze na aplikaci přípravků s různým mechanismem účinku, ale také na herbicidech, které nejsou rostlinami snadno degradovány na netoxické sloučeniny. V neposlední řadě je možné a často nutné uplatnit také celou řadu dalších opatření – změny v osevních postupech, využití mechanických metod atd. …

Bohužel stále máme málo informací o tom, jaká by byla účinnost jednotlivých opatření zabraňujících vzniku rezistence v reálných podmínkách, jelikož takovéto dlouholeté polní pokusy je obtížné provádět. Častěji jsou tedy využívány různé simulace, a nebo modelové organismy např. zelená řasa Chlamydomonas reinhardtii. S ohledem na její krátký životní cyklus a velký počet generací do roka, je možné s její pomocí snadno simulovat různé přístupy. Je zajímavé, že tyto studie dokazují, že střídání herbicidů nemusí zpomalovat vývoj rezistence, ale že může v některých případech vést k selekci fenotypů plevelů, které jsou rezistentní k širokému spektru herbicidních přípravků.

Závěrem lze tedy konstatovat, že bez komplexnímu přístupu k problematice herbicidní rezistence, nelze přistupovat a že řešení nejsou jednoduchá a přímočará. Mnohé informace nám stále chybí, ale otevírají se nové oblasti výzkumu s využitím epigenetiky, proteomiky, transkriptomiky a dalších vědních oborů, které mohou pomoci zodpovědět některé otázky o plevelných druzích a jejich rezistenci.

© 2024 Agroporadenstvo.sk | Vytvoril a prevádzkuje: Inštitút znalostného pôdohospodárstva a inovácií | Valid XHTML | CSS
Úvod |  Mapa stránok |  Novinky e-mailom |  Vyhlásenie o prístupnosti