Effects of glyphosate on Brachypodium distachyon

Abstract

Özellikle glyphosate dayanıklılığı olan ekinlerin piyasaya sürülmesiyle birlikte, glyphosate yabani otların kontrolünde en yaygın kullanılan seçici olmayan herbisid haline almıştır. Aşırı kullanımı glyphosate dayanıklılığı olan yabani otların evrimleşmesine sebep olmakla birlikte, bu durum devam ederse dünya gıda üretimini tehdit edebilecek bir hal alabilir. Brachypodium distachyon, özellikle ekonomik önem taşıyan buğday ve arpa gibi ekinler için model organizma olarak öne sürülmüştür. Bu nedenle, Brachypodium üzerinde glyphosate etkilerini incelemek bu ekinlerin glyphosate toleransı hakkında gerekli bilgileri verebilir. Bu çalışmada, tavsiye edilen arazi uygulama oranının %5'i ve %20'si olmak üzere iki farklı konsantrasyondaki glyphosate uygulamasından kaynaklanan hasarları incelemek için lipid peroksidasyonu, serbest prolin içeriği, şikimat birikimi ve antioksidan enzim aktiviteleri araştırılmıştır. Onüç Türkiye kökenli ve iki standart Brachypodium türü bu çalışma kapsamında taranmıştır. Bu türler arasında farklı seviyelerde duyarlılık gözlemlenmiş olup eğer glyphosate devamlı olarak uygulanmaya devam edilirse benzer bir dayanıklılığın açığa çıkabileceğine işaret etmiştir. Bu konuda daha kesin sonuçlar elde etmek için daha dazla fizyolojik ve moleküler analizlere gerek duyulmaktadır.

Keywords: Glyphosate, Brachypodium, Lipid Peroxidation, Free Proline Content, Shikimate AccumulationGlyphosate is a non-selective herbicide used widely as the most popular weed management tool, especially since the commercialization of glyphosate-resistant crops. Due to overuse, several weed species have evolved resistance towards glyphosate and this trend threatens the future of world food production. Brachypodium distachyon has been proposed as a model organism specifically for economically important crops such as wheat and barley. Thus, evaluating the effects of glyphosate on Brachypodium can supply the required information about the tolerance of glyphosate among such crops. In this study, lipid peroxidation, free proline content, shikimate accumulation and antioxidant enzyme activities have been investigated as biochemical markers of glyphosate damage applied at two different concentrations, 5% and 20% of the recommended field rate. Thirteen Turkish and two standard Brachypodium lines were screened part of this study. There were various levels of responsiveness among the lines, suggesting that resistance may arise in this species, as well, if they are exposed to continuous applications of glyphosate. Further physiological and molecular analyses are required for a more conclusive result on this subject.