A rapid phenotyping method for imazamox resistance in wheat

Abstract

The availability of imidazolinone (IMI) resistant cultivars has provided an effective option for weed control in wheat production systems. IMI herbicides control several weeds, including Avena fatua and Lolium multiflorum that are the most frequent grass weeds in wheat crops of Argentine Pampas. The aim of this study was to develop a soil-less method that allows a rapid phenotyping of IMI resistance in wheat. Nine wheat cultivars differing in IMI resistance were evaluated through a between-paper germination method. Herbicide concentrations required to reduce shoot and root length by 50% for resistant cultivars were > 75-fold that of the susceptible cultivars. The response of resistant and susceptible commercial cultivars was assessed in the between-paper and a top-paper methods at 100 µM imazamox as discriminating dose. The Z´-factor was calculated for evaluation of the quality of the screening methods. Both germination methods showed Z´-factors > 0 indicating that the assays were appropriate but the between-paper method allowed to save space in the growth chamber. The germination methods were useful for distinguishing between susceptible and resistant plants carrying at least one resistance gene. The rapid, simple and cost-effective method described in the present study could be a potential tool when selecting for IMI resistance in wheat in breeding programs.

A disponibilidade de cultivares resistentes à imidazolinona (IMI) proporcionou uma opção eficaz para o controle de plantas daninhas em sistemas de produção de trigo. Os herbicidas IMI controlam várias plantas daninhas, incluindo Avena fatua e Lolium multiflorum, as gramíneas mais frequentes nas culturas de trigo nos Pampas argentinos. O objetivo deste trabalho foi desenvolver um método sem solo que permita a fenotipagem rápida de resistência ao IMI em trigo. Avaliaram-se nove cultivares de trigo, diferentes na resistência ao IMI, por meio de um método de germinação entre folhas de papel. As concentrações de herbicidas necessárias para reduzir o comprimento da parte aérea e da raiz em 50% para cultivares resistentes foram > 75 vezes que as dos cultivares suscetíveis. A resposta de cultivares comerciais resistentes e suscetíveis, avaliada nos métodos entre folhas de papel e papel, foi superior a 100 mM de imazamox como dose discriminante. O fator Z’ foi calculado para a avaliação da qualidade dos métodos de triagem. Ambos os métodos de germinação mostraram Z’-fatores > 0, indicando que foram apropriados, porém o método entre folhas de papel permitiu economizar espaço na câmara de crescimento. Os testes de germinação foram úteis para distinguir entre plantas suscetíveis e resistentes portadoras de pelo menos um gene de resistência. O método rápido, simples e econômico descrito no presente estudo pode ser uma ferramenta importante para selecionar trigo resistente ao IMI em programas de melhoramento.