Relative fitnes of herbicide-resistant and susceptible biotypes of weeds

Abstract

In recent years, there has been a rapid increase in the number of reported cases of herbicide-resistant weed species (over 100), as well as an increase in the types of herbicides to which resistance has evolved. This paper reviews evidence for differential fitness of herbicide-resistant and susceptible biotypes. Fitness estimates are required to produce reliable population models. Fitness measures describe the potential evolutionary success of a genotype based on survival, competitive ability and ultimately reproductive success. Differences in relative fitness between resistant and susceptible biotypes are usually inferred from measures of relative plant productivity or competitiveness. For triazine-resistant weed species, studies have indicated that resistant plants were generally less fit than susceptible plants, although exceptions did exist. Although less data are available on the fitness of plants resistant to non-triazine herbicides, information is summarized for sulfonylureas, substituted ureas, dinitroanilines, paraquat, diclofop, and organic arsenicals. No consistent differences in relative fitness were observed for non-triazine resistant and susceptible biotypes. In general, studies have indicated that the relative fitness of susceptible and resistant biotypes of a single species depends upon biological conditions, including genotype and population variation, intra- and inter-biotype competition, and environmental conditions such as temperature, light quality, and management practices. Future needs for relative fitness studies are discussed.

Résumé

Au cours des dernières années, il y a eu une augmentation rapide du nombre de mauvaises herbes (plus de 100) signalées comme étant résistantes aux herbicides, de même qu'une augmentation du nombre de groupes d'herbicides auxquels la résistance a évolué. Cet article fait état des données qui suggèrent l'existence de différences d'aptitude entre les biotypes résistants et sensibles aux herbicides. Des estimés de l'aptitude sont nécessaires afin d'établir des modèles de population fiables. Ces estimés permettent de prévoir le potentiel de succès évolutif d'un génotype basé sur sa survie, sa compétitivité et en dernier lieu, sur son succès reproductif. Les différences d'aptitude entre les biotypes résistants et sensibles sont généralement dérivées des mesures de productivité relative ou de compétitivité. Pour les mauvaises herbes résistantes aux triazines, des études ont démontré que les plantes résistantes étaient généralement moins compétitives que les plantes sensibles, malgré la présence de certaines exceptions. Bien qu'il y ait moins de données disponibles sur l'aptitude des plantes résistantes aux groupes herbicides autres que les triazines, cet article résume l'information disponible sur les sulfonylurées, les urées substituées, les dinitroanilines, le paraquat, le diclofop et les arsenicaux organiques. Aucune différence d'aptitude constante n'a été observée pour les biotypes résistants et sensibles aux herbicides autres que les triazines. En général, les études ont démontré que l'aptitude relative des biotypes sensibles et résistants d'une espèce donnée dépend des conditions biologiques (incluant la variation à l'intérieur du génotype et de la populationet la compétition inter- et intra-biotypes), et des conditions environnementales telles la température, la qualité lumineuse et les pratiques de gestion.