EVALUACIÓN DE LA RESISTENCIA AL GLIFOSATO, DE BIOTIPOS ...

EVALUACIÓN DE LA RESISTENCIA AL GLIFOSATO, DEBIOTIPOS DE Erigeron bonariensis PROVENIENTES DECAFETALES DE LA ZONA CAFETERACENTRAL COLOMBIANAHernán Darío Menza-Franco * ; Luis Fernando Salazar-Gutiérrez **RESUMENMENZA F., H. D.; SALAZAR G., L. F. Evaluación de la resistencia al glifosato, de biotipos de Erigeronbonariensis provenientes de cafetales de la zona cafetera central colombiana. Cenicafé 57(3):220-231.2006.Con el fin de determinar la resistencia de E. bonariensis al glifosato, se recolectó semilla de esta arvenseen cuatro fincas cafeteras de Colombia, tres de ellas caracterizadas por alta frecuencia de aplicación deglifosato durante más de diez años, ubicadas en los municipios de Chinchiná y Palestina (Caldas) (FincasA, B y C) y una finca donde no habían realizado aplicaciones de herbicidas por más de 20 años (Los Santos,Santander) (Finca D). Se evaluaron aplicaciones de glifosato con concentraciones de 0 a 144ppm y dosis de0 a 5.760g.ha -1 de i.a., en semillas dispuestas en cajas de Petri y en plantas bajo condiciones controladas encasa de mallas respectivamente, con un diseño experimental completamente aleatorio con 10 repeticiones.El biotipo D tuvo los mayores valores en el control con respecto a los demás biotipos. En casa de mallas, elbiotipo D obtuvo un promedio de control superior al 90% con la dosis más baja de glifosato (480g.ha -1 dei.a.), mientras que en los biotipos A, B y C, se necesitó de una dosis seis veces mayor (2.880g.ha -1 de i.a.)para alcanzar estos valores de control. Con la dosis comercial (1.440g.ha -1 de i.a.) no se alcanzaron valorespromedios de control superiores al 60% en los tres biotipos potencialmente resistentes.Palabras clave: Arvenses, control, concentraciones, dosis, resistencia a herbicidas.ABSTRACTIn order to determine the resistance of E. bonariensis to glyphosate, seeds of this weed were collected in fourcoffee farms of Colombia, three of them, located in the municipalities of Chinchiná and Palestina, Caldas(biotypes A, B and C, respectively), which were characterized by high frequency of glyphosate applicationfor more than 10 years, and the other site located in Los Santos, municipality of Santander (Farm D) whichwas characterized by the total absence of herbicide use during 20 years. Glyphosate applications from 0 to144ppm and doses from 0 to 5.760g.ha -1 a.i. were evaluated in seeds placed in Petri dishes and plants undercontrolled greenhouse conditions respectively with a randomized design and ten repetitions. Biotype D hadthe highest values in the control with respect to the other biotypes. Under greenhouse conditions biotype Dshowed a control rate higher than 90% with the lowest glyphosate dosis (480g.ha -1 a.i.), whereas in biotypesA, B and C it was necessary to have a dosis six times higher (2,880g.ha -1 a.i.) to reach the same control values.With the commercial dosis (1,440g.ha -1 i.a.) the average control values higher than 60% were not reachedin the three potentially resistant biotypes.Keywords: Weeds, control, concentrations, doses, herbicides resistance.* Ingeniero Agrónomo. Universidad Nacional de Colombia, sede Palmira. Becario Disciplina de Suelos, Centro Nacionalde Investigaciones de Café, Cenicafé. Chinchiná, Caldas, Colombia.** Asistente de Investigación. Suelos. Centro Nacional de Investigaciones de Café, Cenicafé. Chinchiná, Caldas,Colombia.220 Cenicafé, 57(3):220-231.2006

El cultivo del café es muy sensible a lainterferencia de las arvenses. Aquellas deinterferencia alta, pueden causar reducción ensu rendimiento hasta del 66,5%, cuando nose manejan en las calles del cultivo (5).Erigeron bonariensis L., conocido en lazona cafetera colombiana con el nombre comúnde venadillo, es una planta dicotiledonea dela familia Compositae, herbácea, anual, verdegrisácea y de 0,60 a 1,20m de altura (10,18, 19, 20), originaria de Suramérica (12).Mundialmente es conocida con el sinónimo deConyza bonariensis L.(10), y ha comenzado aser problema en cafetales a plena exposiciónsolar debido a su gran capacidad invasora, dereproducción y de crecimiento, debido a quesobrepasa rápidamente la altura del cultivolo cual dificulta su manejo (26). Tambiénse ha considerado una arvense de difícilcontrol con el herbicida glifosato.En los últimos años, ha crecido la inquietudentre los investigadores y el público engeneral, sobre el efecto que tienen losherbicidas en el medio ambiente; y, unade estas preocupaciones es el incrementode los casos de resistencia de arvenses aherbicidas (9).La resistencia a herbicidas se define comola capacidad desarrollada por una poblaciónpreviamente susceptible, para resistir el efectode la dosis recomendada de un herbicida ycompletar su ciclo de vida. La resistencia seconfirma científicamente, cuando se observandiferencias estadísticas en la respuesta alherbicida entre las poblaciones potencialmenteresistentes y una población susceptible o dereferencia (13).El desarrollo de la resistencia de una arvensea un herbicida, se atribuye principalmentea la presión de selección que ejerce el usocontinuo del mismo sobre la población, loque lleva a que el control sea cada vezmenos eficiente (8, 11, 21). En la práctica,la presión de selección depende de la dosisutilizada del herbicida, de su eficacia y dela frecuencia de aplicación (27).En el mundo se han reportado nueve casosde resistencia de E. bonariensis a cinco gruposde herbicidas (14), entre estos se encuentrael grupo de las glicinas, donde está incluidoel glifosato [N-(fosfonometil)glicina].El glifosato es un herbicida de amplioespectro que fue introducido a Colombia en1974. Desde su desarrollo se ha establecidocomo un importante herbicida postemergente,sistémico y no selectivo, para el control dearvenses anuales, bianuales y perennes (4).Ha sido uno de los herbicidas más usados enla zona cafetera (16) y recomendado comocomponente del manejo integrado de arvensesen el cultivo del café (25). El mecanismo deacción del glifosato consiste en la inhibiciónde la enzima EPSPS (5-enolpiruvilshikimato3-fosfatosintetasa), la cual se refleja en laacumulación del shikimato 3 fosfato (S3P),y que finalmente induce el bloqueo dela producción de aminoácidos aromáticosimpidiendo la síntesis de proteínas (1).Desde 1996 hasta la fecha, la resistencia alglifosato ha sido documentada en ocho especiesde arvenses, entre éstas se encuentran: trescasos de E. bonariensis en España, Sudáfricay Brasil (14); dos casos de resistencia deLolium rigidum Gaud. en Australia (23,24); y un biotipo de Eleusine indica (L.)Gaerth en Malasia (17), Lolium multiflorumLam. en Chile (22), Conyza canadensis (L.)Cronq. en Estados Unidos (28), Plantagolanceolata L. en Sudáfrica, y Ambrosiaartemisiifolia L. y Amaranthus palmeri enEstados Unidos (14).El primer reporte de resistencia de E.bonariensis al glifosato (3) se registró enSudáfrica, en huertos y viñedos, donde seCenicafé, 57(3):220-231. 2006 221

ealizaban aplicaciones de glifosato en formacontinua y generalizada, y se requirió de unadosis de glifosato superior a 3.600g.ha -1 dei.a para obtener un control de E. bonariensismayor al 90%. Entre tanto, en un sitio dereferencia, donde no se realizaban aplicacionesdel herbicida, con solamente 720g.ha -1 dei.a se alcanzó un 100% de control de laespecie en mención, es decir con una dosis5 veces menor.En C. canadensis, L. rigidum y E. indica seha encontrado que el mecanismo de resistenciaal glifosato está relacionado principalmentecon la reducción de la translocación delherbicida por la planta y además, se asociaa mutaciones en la enzima EPSPS (2, 6,29). La existencia de varios mecanismosde resistencia a herbicidas en una arvense,hace más difícil su manejo (29).La resistencia de las arvenses a losherbicidas es un problema bien conocido enla agricultura de la mayoría de los paísesdesarrollados (5). Una vez cierta especie dearvense se hace resistente al tratamiento conel herbicida que se aplica habitualmente,las poblaciones de éstas pueden crecer enperíodos cortos y ocasionar reducciones enla producción del cultivo, similares a lasque ocurren cuando no se realizan laborespara el control de las arvenses (7).Una respuesta frecuente por parte de losagricultores a la aparición de la resistenciaes incrementar la dosis del herbicida; sinembargo, al realizar esta práctica se aceleraaun más el desarrollo de la resistencia, dadoque se intensifica la selección hacia losindividuos resistentes (8).Por lo anterior, es importante conocersi en cultivos de café de la zona cafeteracolombiana existen especies de arvensesque han adquirido resistencia al herbicidaglifosato, ya que éstas al escapar del controlpodrían afectar negativamente el rendimientodel cultivo e incrementar los costos deproducción.En respuesta a inquietudes de los caficultoresy a observaciones de campo, relacionadascon la dificultad para el control de E.bonariensis con glifosato, se desarrolló unainvestigación con el objetivo de evaluarel potencial de biotipos de E. bonariensisresistentes al mismo.MATERIALES Y MÉTODOSLocalización. El experimento se realizó enel Centro Nacional de Investigaciones deCafé - Cenicafé, ubicado a 05° latitud Norte,75°36’ longitud Oeste, a 1.310m de altitud,en el municipio de Chinchiná (Caldas).Poblaciones o biotipos estudiados. Serecolectaron semillas de E. bonariensis,en cuatro fincas de la zona cafetera deColombia, tres de ellas caracterizadas porel elevado uso de glifosato (fincas A, B,C) y una finca de referencia (D) donde nose han realizado aplicaciones de herbicidas,certificada como productora de café orgánico.En la Tabla 1, se describe la ubicación delas fincas seleccionadas.Criterios de selección de las fincas:Las fincas A, B y C se seleccionaron conbase a los siguientes criterios:- Presencia de la arvense E. bonariensis.- Manejo químico generalizado con glifosatopor más de 10 años.- Frecuencia en la aplicación mayor o iguala cuatro veces por año.- Control deficiente de E. bonariensis conglifosato.- Cultivo de café establecido a libre exposiciónsolar.222 Cenicafé, 57(3):220-231.2006

preparación de las concentraciones se utilizóagua destilada con una conductividad hidráulicade 0,5µS y pH igual a 6,5. Las unidadesexperimentales se trasladaron a una casa demallas con promedios de temperatura y humedadrelativa de 23°C y 73%, respectivamente.Las cajas no se sellaron con el fin de evitarun medio anaerobio. Para cada biotipo deE. bonariensis se evaluó el efecto de lasconcentraciones bajo un diseño completamentealeatorio con 10 unidades experimentales porconcentración de glifosato. Después de 15días de la aplicación de las concentracionesse registró el peso de la materia fresca paracada unidad experimental.Plantas bajo condiciones controladas encasa de mallas. Se evaluaron siete dosisde glifosato en sentido creciente, desdecero hasta cuatro veces la dosis comercialrecomendada para esta arvense en el cultivodel café (Tabla 3).Las semillas de E. bonariensis recolectadasen cada una de las fincas (biotipos), sesembraron en bandejas plásticas de 0,1m 2sobre arena previamente lavada y esterilizadaen autoclave. Después de 25 días, cuandolas plantas desarrollaron sus primeras hojasverdaderas, se seleccionaron las más uniformesy vigorosas, y luego se transplantaron a bolsasplásticas de 25 x 30cm con una mezcla desuelo más pulpa de café descompuesta enrelación 3:1. Se sembraron 3 plantas porbolsa y posteriormente se dejaron las dosplantas más uniformes (unidad experimental).Para cada dosis se tuvieron 10 unidadesexperimentales.Después de 40 días del transplante, enestado vegetativo y cuando el 50% de lapoblación alcanzó 20cm de altura, se realizóla aplicación de las dosis de glifosato; paraello se empleó un equipo de aspersión depresión previa retenida (Triunfo 40-100-10),con una boquilla de baja descarga (Tee-jet8001), una presión de salida de 20 PSI yun volumen de aplicación de 200L.ha -1 .Para cada biotipo de E. bonariensis seevalúo el efecto de las dosis bajo un diseñocompletamente aleatorio. Después de 21días de la aplicación, se registró el pesode la materia fresca total, de la raíz y dela parte aérea.Tabla 3. Dosis de glifosato evaluadas en cada biotipo de E. bonariensis, en plantas en casa de mallas.*Dosis comercialDosis de glifosato(g.ha -1 de i.a)Equivalente en producto comercial(L. ha -1 )0 0480 1960 21.440* 3*1.920 42.880 65.760 12224 Cenicafé, 57(3):220-231.2006

Análisis estadísticoPara cada metodología y biotipo de E.bonariensis:-Se estimaron los promedios y la variaciónde la variable materia fresca por cadaconcentración y dosis de glifosato.-Análisis de varianza al 5% bajo el modelode análisis para el diseño completamentealeatorio con el peso de la materia fresca.Teniendo en cuenta el resultado del análisisde varianza, se aplicó la prueba Dunnetal 5% para determinar las dosis y lasconcentraciones con pesos de materia frescamenores al promedio de la concentracióny la dosis 0.-Con aquellas dosis y concentraciones quetuvieron el menor promedio de materiafresca que la concentración y la dosis0, se construyó la variable de respuestacontrol (%) para cada una de las unidadesexperimentales como la relación:-Se evaluaron las tendencias lineal, cuadrática,cúbica, de cuarto y quinto orden, de lasdosis y las concentraciones con la variablecontrol (%), según prueba f al 5%.Para cada metodología, dosis yconcentración, se aplicó la prueba decomparación de Tukey al 5%, para determinarlas diferencias de promedios de control (%)entre el biotipo de la finca de referenciaD y los biotipos potencialmente resistentes(A, B y C).RESULTADOS Y DISCUSIÓNSemillas en cajas de Petri. El análisis devarianza mostró efecto de las concentracionesde glifosato sobre el peso de la materiafresca (p>0,05), y la prueba de comparaciónDunnet al 5% corroboró en cada biotipo,la diferencia de todas las concentracionesde glifosato con respecto a la concentración0 (Tabla 4).En cada biotipo de E. bonariensis, elanálisis de varianza mostró efecto de lasconcentraciones de glifosato sobre la variablecontrol (%) (p>0,05). Según la prueba f al5%, la tendencia cúbica se ajustó a la relaciónentre el control (%) y las concentraciones deglifosato en los biotipos de E. bonariensispotencialmente resistentes (A, B y C); parael caso del biotipo de referencia de la fincaD, la tendencia cuadrática tuvo el mejorajuste.En la Tabla 5 se registran los valorespromedios de control (%) y los coeficientes devariación correspondientes a los cuatro biotiposde E. bonariensis para cada concentraciónde glifosato. Con la menor concentraciónde glifosato (12ppm) se alcanzó un 95%de control en el biotipo de la finca dereferencia D, en tanto que en los biotiposde las fincas potencialmente resistentes A, By C, los valores promedios de control conesta concentración de glifosato fueron del78,5; 83,9 y 76,9%, respectivamente. Conla concentración de 36ppm, se alcanzó un99,3% de control en el biotipo de la fincade referencia D, mientras que en los biotiposA, B y C los valores fueron del 94,5; 95,6y 98,4%, respectivamente.El biotipo de la finca de referencia Dtuvo valores en el control (%) mayores a losobtenidos en los biotipos de las fincas A, By C. Cuando se compararon los promedios decontrol (Prueba de Tukey 5%) del biotipo deE. bonariensis de la finca de referencia D, conlos biotipos de E. bonariensis potencialmenteresistentes al glifosato (A, B y C), se observaronCenicafé, 57(3):220-231. 2006 225

diferencias en concentraciones de glifosatode 12, 24, 36, 48 y 72ppm con el biotipoA; y concentraciones de 36, 48 y 72ppmcon el biotipo B. Entre tanto el biotipode la finca C presentó diferencias con elbiotipo de referencia D en concentracionesde glifosato de 12 y 24ppm; sin embargo,el nivel de resistencia fue muy bajo en estetipo de prueba.En la Figura 1 se observa el comportamientode los biotipos de E. bonariensis de las fincasA, B, C y D. Se encontró que el biotipode la finca de referencia D es levementemás susceptible al glifosato.Plantas bajo condiciones controladas encasa de mallas. El análisis de varianzaindicó efecto de las dosis de glifosato sobreel peso de la materia fresca (p>0,05), yla prueba de comparación Dunnet al 5%corroboró en cada biotipo la diferencia detodas las dosis de glifosato con respecto ala dosis 0 (Tabla 6).El análisis de varianza mostró efectode las dosis de glifosato sobre el control(%) en los biotipos de E. bonariensispotencialmente resistentes (fincas A, B yC). Para el caso del biotipo de la finca dereferencia D, no hubo efecto de las dosisde glifosato sobre la variable control (%),es decir, que no se observaron diferenciasen el control entre la dosis más baja (480g.ha -1 de i.a) y la dosis más alta (5.760gi.a.ha -1 ) de glifosato. Según la prueba fal 5%, la tendencia lineal se ajustó a larelación entre el control (%) y las dosisde glifosato en los biotipos potencialmenteresistentes (fincas A, B y C).En la Tabla 7 se muestran para cadabiotipo y dosis de glifosato, los valorespromedios y los coeficientes de variaciónde la variable control (%). Con la dosismás baja de glifosato (480g.ha -1 de i.a.)se obtuvo un control superior al 90% enel biotipo de E. bonariensis de la fincade referencia D; mientras que para losbiotipos de E. bonariensis potencialmenteresistentes (fincas A, B y C) se necesitóuna dosis de 2.880g.ha -1 de i.a. para obtenerpromedios de control mayores al 90%. Conla dosis comercial (1.440g.ha -1 de i.a.) noFigura 1.Control de biotiposde E. bonariensiscon concentracionescrecientes de glifosato15 días despuésde realizada laaplicación, en semillasen cajas de Petri.Cenicafé, 57(3):220-231. 2006 227

se alcanzaron valores promedios de controlmayores al 60% en los biotipos potencialmenteresistentes (A, B y C).El biotipo de E. bonariensis de la fincade referencia D tuvo valores promedios enel control (%) superiores a los obtenidos enlos biotipos de E. bonariensis de las fincasA, B y C. Cuando se compararon los valorespromedios (Tukey 5%) del biotipo de la fincade referencia D con los valores de controlde los biotipos potencialmente resistentes (A,B y C), se observaron diferencias en dosisde glifosato de 480, 960 y 1.440g.ha -1 dei.a con los biotipos de las fincas A y C; ypara el caso del biotipo de la finca B hubodiferencias con dosis de glifosato de 480,960, 1.440 y 1.920g.ha -1 de i.a.En la Figura 2 se muestra la respuestade los cuatro biotipos de E. bonariensis adiferentes dosis de glifosato. Se puede observarque el biotipo de la finca de referencia Des más susceptible al herbicida, debido aque con la dosis más baja del glifosato(480g.ha -1 de i.a.) se obtuvo un promedio decontrol superior al 90%, mientras que conesta misma dosis no se alcanzaron promediosde control superiores al 40% en los biotiposde las fincas A, B y C.Reporte de la resistencia. De acuerdo a losresultados obtenidos con las dos metodologías,se puede realizar el reporte de resistencia alglifosato en los biotipos de E. bonariensisde las fincas A, B y C, debido a que hubodiferencias estadísticas en la respuesta (control)al herbicida, con respecto al biotipo de lafinca de referencia D. Esto concuerda conla definición científica y la confirmación dela resistencia de una arvense a un herbicidaplanteada por Heap (11). Sin embargo, lametodología con plantas bajo condicionescontroladas en casa de mallas mostró losresultados más contundentes, por tanto, elreporte de resistencia de E. bonariensis alglifosato en las fincas A, B y C, se realizócon base en está metodología. Cabe destacarque la metodología de las plantas bajocondiciones controladas en casas de mallaes la más confiable para confirmar y reportarla resistencia de una arvense a un herbicida,de acuerdo a lo mencionado por Heap (14),HRAC (15) y Valverde et al. (27).La metodología a partir de semillas encajas de Petri puede ser una alternativa rápidaFigura 2.Control en biotiposde E. bonariensiscon dosis crecientesde glifosato, 21 díasdespués de realizada laaplicación. Plantas bajocondiciones controladasen casa de mallas.Cenicafé, 57(3):220-231. 2006 229

para seleccionar muestras o biotipos de E.bonariensis posiblemente resistentes, másno para realizar el reporte de resistencia.Posiblemente las características de la arvensey del herbicida hacen que está metodologíano sea aplicable para realizar el reporte deresistencia, a pesar de demostrar diferenciasestadísticas entre el biotipo de referencia Dy los biotipos A, B y C.Los resultados obtenidos con la metodologíade plantas bajo condiciones controladas encasa de mallas son muy similares a losencontrados por Cairns (3), en el primerreporte de resistencia de E. bonariensis alglifosato registrado en Sudáfrica.El biotipo de la finca de referencia Dpresentó mayor susceptibilidad al herbicidaglifosato, lo que significa que en las fincasA, B y C, se está generando una presiónde selección en la especie E. bonariensis,ocasionada por la utilización de un herbicida(glifosato) con un solo mecanismo de acciónen forma continua y generalizada. Estoconcuerda con lo mencionado por Gressel ySegel (11), Fischer y Pabón (8), y Morrisony Friesen (21), quienes consideran que eldesarrollo de la resistencia de una arvensea un herbicida se debe principalmente ala presión de selección que ejerce el usocontinuo del mismo con un solo mecanismode acción.Los resultados de esta investigaciónconfirman las observaciones de camporealizadas por los agricultores, relacionadascon la dificultad para controlar E. bonariensiscon glifosato. Actualmente, los caficultores porla necesidad de controlar la arvense utilizanel método manual, labor que demanda altoscostos en mano de obra, o incrementan ladosis de glifosato, con lo cual se intensificala selección a favor de individuos resistentes(8).AGRADECIMIENTOSAl doctor Diógenes Villalba y la doctoraEsther Cecilia Montoya, de las Disciplinas deEntomología y Biometría, respectivamente. Alos propietarios y administradores de las fincasque colaboraron en la investigación. A losComités de Cafeteros de Chinchiná y Palestina(Caldas), a la Subestación ExperimentalSantander y a las Disciplinas de Fitotecniay Suelos de Cenicafé.LITERATURA CITADA1. BAYLIS, A.,D. Why glyphosate is a global herbicide:strengths, weaknesses and prospects. PestManagement Science 56: 299-308. 2000.2. BERSON S., R.; RODRIGUEZ D., J.; TRAN M.; FENGY.; BIEST A., N.; DILL M., G. Glyphosateresistantgoosegrass. Identification of a mutationin the target enzyme 5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase. Plan Physiology 129: 1265-1275.3. CAIRNS, A. Group G/9 resistant hairy fleabane (Conyzabonariensis) South Africa. Online Internet.Disponible en: www.weedscience.org/Case/Case.asp?ResistID=5192. 2003. (Consultado en enerode 2005).4. CASELY, J.; COPPING, L. Twenty - five years of increasingglyphosate use: the opportunities ahead. PestManagement Science 56: 297. 2000.5. CENTRO NACIONAL DE INVESTIGACIONES DELCAFÉ - Cenicafé. CHINCHINÁ. COLOMBIA.Resumen del informe anual de actividades 2003- 2004. Chinchiná, Cenicafé, 2004. 188 p.6. CLIFFORD H., K.; KRISHNA N., R. Role of absorptionand translocation in the mechanism of glyphosateresistance in horseweed (Conyza canadensis).Weed Science 53(1)84-89. 2005.7. FAO, Servicio de Protección Vegetal (AGPP). Reuniónregional. Resistencia de malezas a herbicidas.(Octubre: 27: 1997). Jaboticabal, Brasil. 1997.8. FISCHER, A.; PABÓN, H. Desarrollo de resistencia aherbicidas en poblaciones de malezas. RevistaComalfi 23(2):7-19. 1995.230 Cenicafé, 57(3):220-231.2006