Determination of the herbicide resistance status of local population of barnyard grass (Echinochloa crus-galli) weeds collected from paddy fields in different regions of Türkiye using rapid method

Abstract

In this study, the resistance status of local barnyard grass (Echinochloa crus-galli (L.) P. Beauv.) collected from 63 paddy fields in the Marmara (Balıkesir, Çanakkale, Edirne) and Blacksea (Samsun, Çorum, Sinop) regions of Türkiye to cyhalofop-butyl, penoxulam and pinoxaden were determined in herbicide-amended media under in vitro coniditions. Among the populations tested, the highest resistance was observed with penoxulam (73.01%), followed by cyhalofop-buyl (52.38%) and pinoxaden (46.03%). High-level resistance to all three herbicides tested was observed at only one population, which was obtained from Edirne/Ipsala/Sarpdere location. The highest level of resistance to at least one herbicide was found in Çanakkale (76.16%), followed by Balıkesir (66.67%), Edirne (62.5%), Sinop (50%), Samsun (43.59%) and Çorum (26.67%). This study reveals the current resistance levels of E. crus-galli populations to common herbicides in various rice-growing regions of Türkiye, providing valuable insights for the development of effective weed control strategies. Additionally, the rapid testing method developed in this study could be a valuable tool for future research providing a quick and cost-effective way to determine herbicide resistance in important weed species that infest various host plants.

Keywords

• Rice
• penoxulam
• herbicides resistance
• rapid test
• Cyhalofop-butyl
• Pinoxaden

Türkiye’nin farklı bölgelerindeki çeltik tarlalarından toplanan yerel darıcan (Echinochloa crus-galli) yabancı ot populasyonlarının herbisitlere karşı dayanıklılık durumlarının hızlı yöntem ile belirlenmesi

Abstract

Bu çalışmada, Türkiye’de çeltik yetiştiriciliğinin yapıldığı Marmara (Balıkesir, Çanakkale, Edirne) ve Karadeniz (Samsun, Çorum, Sinop) bölgelerinde yer alan 63 farklı çeltik tarlasından toplanan yerel darıcan (Echinochloa crus-galli (L.) P. Beauv.) cyhalofop-butyl, penoxulam ve pinoxaden herbisitlerine karşı dayanıklılık durumları herbisit içeren besi ortamlarında in vitro çalışmalarla değerlendirilmiştir. Popülasyonlar içerisinde en yüksek dayanıklılık oranının penoxulam'a karşı (%73.01) olduğu, bunu cyhalofop-butyl (%52.38) ve pinoxaden (%46.03) etkin maddeleri izlemiştir. Her üç herbisite karşı yüksek düzeyde dayanıklılık yalnızca Edirne/İpsala/Sarpdere lokasyonundan toplanan bitkilerde gözlenmiştir. En az bir herbisite karşı dayanıklılık oranının en yüksek olduğu il Çanakkale (%76.16) olup, bunu sırasıyla Balıkesir (%66.67), Edirne (%62.5), Sinop (%50), Samsun (%43.59) ve Çorum (%26.67) illerinden gelen örnekler takip etmiştir. Bu çalışma, Türkiye’deki farklı çeltik üretim alanlarında E. crus-galli popülasyonlarının herbisitlere karşı mevcut dayanıklılık durumunu ortaya koymuş olup, etkili yabancı ot yönetimi stratejilerinin geliştirilmesine katkı sağlayacaktır. Bu çalışmada gelişitirilen hızlı test yöntemi; farklı konukçu bitkilerdeki önemli yabancı ot türlerinin herbisit dayanıklılık düzeylerinin hızlı, etkin ve düşük maliyetli bir şekilde belirlenmesine yönelik gelecekteki araştırmalara temel oluşturabilecek niteliktedir.

Keywords

• Çeltik
• penoxulam
• pinoxaden
• herbisit dayanıklılığı
• hızlı test
• Cyhalofop-butyl

References

1. Al-Khatib, K. (2015). Rice production in California: Past, presence and; future. Uluslararası Katılımlı Konuralp Çeltik Çalıştayı (14-16 2015, Düzce-Türkiye) Bildiriler, 20-21.
2. Bonow, J.F.L., Lamego, F.P., Andres, A., Avila, L.A., Telo, G.M., & Egewarth, K. (2018). Resistance of Echinochloa crus-galli var. mitis to imazapyr+imazapic herbicide and alternative control in irrigated rice. Planta Daninha, 36, e018168627, https://doi.org/10.1590/S0100-83582018360100028
3. Buhler, D.D., & Hoffman, M.L. (1999). Andersen’s Guide to Practical Methods of Propagating Weeds and Other Plants. Weed Sci. Society of America, 2nd Edition, Allen Press, 248 p.
4. Butts, T.R., Kouame, K.B.J., Norsworthy, J.K., & Barber, L.T. (2022). Arkansas rice: herbicide resistance concerns, production practices, and weed management costs. Frontiers in Agronomy, 4, 881667, https://doi.org/10.3389/fagro.2022.881667
5. Calha, M.D., Osuna, C., Serra, I., Moreira, R., De Prado, F., & Rocha, F. (2007). Mechanism of resistance to bensulfuron methyl in Alisma plantago-aquatica biotypes from Portuguese rice paddy fields. Weed Research, 47, 231-240. https://doi.org/10.1111/j.1365-3180.2007.00558.x
6. Chang, T.T. (1976). The origin evolution, cultivation, dissemination, and diversification of Asian and African rices. Euphytica, 25, 425-441. https://link.springer.com/article/10.1007/BF00041576
7. Chauhan, B.S., & Yadav, A. (2013). Weed management approaches for dry-seeded rice in India: A review. Indian Journal of Weed Science, 45 (1), 1-6. https://www.isws.org.in/IJWSn/File/2013_45_Issue-1_1-6.pdf
8. Chauhan, B.S. (2012). Weed ecology and weed management strategies for dry-seeded rice in Asia. Weed Technology, 26 (1),1-13. https://doi.org/10.1614/WT-D-11-00105.1

9. Damalas C.A., Dhima K.V., & Eleftherohorınos I.G. (2008). Bispyribac-sodium efficacy on early watergrass (Echinochloa oryzoides) and late watergrass (Echinochloa phyllopogon) as affected by coapplication of selected rice herbicides and insecticides. Weed Technology, 22, 622–627. http://dx.doi.org/10.1614/WT-08-033.1
10. Damalas, C.A., Dhima, K.V., & Eleftherohorinos, I.G. (2006). Control of early watergrass (Echinochloa oryzoides) and late watergrass (Echinochloa phyllopogon) with cyhalofop, clefoxydim, and penoxsulam applied alone and in mixture with broadleaf herbicides. Weed Technology, 20 (4), 992-998. https://www.jstor.org/stable/4495784
11. Damar, İ. (2006). Edirne ili çeltik ekim alanlarında bulunan yabancıot türleri ve yoğunluklarının belirlenmesi. Yüksek Lisans Tezi, Trakya Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Bitki Koruma Anabilim Dalı, Edirne.
12. De Datta, S.K., Moomaw, J.C., & Bantilan, T. (1969). Effects of varietel type, method of planting and nitrogen level on competition between rice and weeds. 2ndAsian Pacific Weed Control Congres, Los Banos, Philipines, 152-163.
13. Délye, C., Menchari, Y., & Michel S. (2005). A single polymerase chain reaction-base assay for simultaneous detection of two mutation conferring resistance to tubulin-binding herbicides in Setaria viridis. Weed Research, 45, 228-235. https://doi.org/10.1111/j.1365-3180.2005.00446.x
14. FAO (2024). Rice, paddy. Faostat. Erişim: 12.06.2024, http://www.fao.org/faostat/en/#data/QC/visualize Güncan, A., & Karaca, M. (2023). Yabancı ot mücadelesi. Selçuk Üniversitesi Ziraat Fakültesi, Güncellenmiş ve ilaveli 5. baskı, Konya, 363 s. ISBN: 975-448-178-4.
15. Güncan, A., & Karaca, M. (2025). Yabancı otlar ve mücadele prensipleri. Selçuk Üniversitesi Ziraat Fakültesi, Güncellenmiş ve ilaveli 8. baskı, Konya, 280 s. ISBN: 978-605-69116-1-1.
16. Haghnama, K., & Mennan, H. (2020). Herbicide resistant barnyardgrass in Iran and Turkey. Planta Daninha, 38, e020227592, https://doi.org/10.1590/S0100-83582020380100060
17. Hassan S.M., Rao A.N., Bastawisi A.O., & Aidy I.R. (1994). Weed management in broadcast seeded rice in Egypt, In: Maddy K., ed. Constraints, opportunities and innovations for Wet-seeded rice, IRRI Discussion Pop. Ser. 10. Manila, Philippines. IRRI, 257-269.
18. Hirschberg, J., & Mcintosh L. (1981). Molecular basis of herbicide resistance in Amaranthus hybridus. Science, 222, (4630), 1346-1349. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/17773338/
19. Holm, L., Plucknett, D., Pancho, J., & Herberger J., (1977). The World’s Worst Weeds. Distribution and Biology. Honolulu, University Press of Hawaii, Hawaii, USA p: 609.
20. Holm, L.G., Plucknett, D.L., Pancho, J.V., & Herberger, J.P. (1991). The World’s Worst Weeds: Distribution And Biology. Malabar, FL: The University Press of Hawaii. 609 p.
21. Işık D., Mennan, H., & Ecevit, O. (2000). Samsun ili çeltik ekim alanlarında görülen yabancı ot türlerinin belirlenmesi. Ondokuz Mayıs Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 15 (3), 99-104. https://search.trdizin.gov.tr/en/yayin/detay/26045/
22. Işık, D., & Mennan, H. (2001). Çeltikte darıcan (Echinochloa crus galli (L.) P. Beauv), kurbağa kaşığı (Alisma plantago aquatica L.) ve sandalye sazının (Scirpus mucranatus Pollich) rekabet yeteneklerinin araştırılması. Türkiye Herboloji Dergisi, 4 (2), 47-57. https://search.trdizin.gov.tr/tr/yayin/detay/28120/
23. Jabran, K., & Chauhan, B.S. (2015). Weed management in aerobic rice systems. Crop Protection, 78, 151-163. https://doi.org/10.1016/j.cropro.2015.09.005
24. JayaSuria, A.S.M., Juraimi, A.S., Rahman, M., Man, A.B., & Selamat, A. (2011). Efficacy and economics of different herbicides in aerobic rice system. African Journal of Biotechnology, 10 (41) 8007-8022. https://www.ajol.info/index.php/ajb/article/view/95351
25. Juraimi, A.S., Uddin, M.K., Anwar, M.P., Mohamed, M.T.M., Ismail, M.R., & Man, A. (2013). Sustainable weed management in direct seeded rice culture: a review. Australian Journal of Crop science, 7, 989-1002. https://www.scirp.org/reference/referencespapers
26. Kacan, K., Tursun, N., Ullah, H., & Datta, A. (2020). Barnyardgrass (Echinochloa crus-galli (L.) P. Beauv.) resistance to acetolactate synthase-inhibiting and other herbicides in rice in Turkey. Plant, Soil and Environment, 66 (7), 357-365. https://doi.org/10.17221/92/2020-PSE
27. Kadıoğlu, İ., & Uluğ, E. (1992). Çukurova çeltik tarlalarındaki yabancı otlara karsı ilaç denemesi. Zir. Müc. Aras. Yıl., 1985-1986, 210.
28. Karim, R.S., Man, A.B., & Sahid, I.B. (2004). Weed problems and their management in rice fields of Malaysia: An overview. Weed Biology and Management, 4, 177-186. https://doi.org/10.1111/j.1445-6664.2004.00136.x
29. Khaliq, A., Matloob, A., Ahmad, N., Rasul, F., & Awan, I.U. (2012). Post emergence chemical weed control in direct seeded fine rice. The Journal of Animal & Plant Sciences, 22 (4), 1101-1106. https://www.thejaps.org.pk/docs/V-22-4/47.pdf
30. Korkut, İ., & Kasa, M. (1982). Karadeniz bölgesindeki çeltiklerde sorun olan yabancı otlara karsı ilaç denemesi. Zir. Müc. Aras. Yıl., 148.
31. Kraehmer, H., Jabran, K., Mennan, H., & Chauhan, B.S. (2016). Global distribution of rice weeds- A review. Crop Protection, 80,73-86. https://doi.org/10.1016/j.cropro.2015.10.027
32. Marchesi, C., & Saldain, N.E. (2019). First report of herbicide-resistant Echinochloa crus-galli in Uruguayan rice fields. Agronomy, 9, 790. https://doi.org/10.3390/agronomy9120790
33. Mennan, H., & Kaya-Altop, E. (2012). Molecular techniques for discrimination of late watergrass (Echinochloa oryzicola) and early watergrass (Echinochloa oryzoides) species in Turkish rice production. Weed Science, 60 (4), 525-530. https://doi.org/10.1614/WS-D-11-00194.1
34. Necajeva, J., Royo‐Esnal, A., Loddo, D., Jensen, P., Taab, A., Synowiec, A., Uludag, A., Uremis, I., Murdoch, A., Bochenek, A., Onofri, A., & Torresen, K.S. (2022). Phenological development of barnyard grass plants originating from different geographical locations. Agronomy Journal. 114 (6) 3407-3419. https://doi.org/10.1002/agj2.21219
35. Okoli, C.A.N., Shillings, D.G., Smith, R.L., & Bewick, T.A. (1997). Genetic diversity in purple nutsedge (Cyperus rotundus L.) and yellow nutsedge (Cyperus esculentus L.). Biological Control, 8, 111-118. https://doi.org/10.1006/bcon.1996.0490
36. Osuna, M.D., Vidotto, F., Fischer, A.J., Bayer, D.E., De Prado, R. & Ferrero, A. (2002). Cross-resistance to bispyribac-sodium and bensulfuron-methyl in Echinochloa phyllopogon and Cyperus difformis. Pesticide Biochemistry and Physiology, 73, 9-17. https://doi.org/10.1016/S0048-3575(02)00010-X
37. Öngen, K.N. (2021). Yabancı ot ile kültür bitkisi etkileşimi ve rekabeti. (Yabancı Ot Biliminde Güncel Konular, Ed. Mennan, H. ve Pala, F.). İksad International Publishing House, Ankara, 3-34.
38. Özaslan, C. (2015). Determination of weeds in rice fields of South Eastern Anatolia Region of Turkey. Agronomy, 58, ISSN- online: 2285-5807.
39. Özdemir, C. (1992). Marmara bölgesinde çeltikte sorun olan yabancı otlara karsı ilaç denemesi. Zir. Müc. Araş. Yıl., 219.
40. Özdemir, C. (1997). Rice herbicides development in Turkey. Tropical Field Crops BT Meeting, Hoechst Schering, AGREVO, İstanbul.
41. Özer, Z. (1993). Niçin yabancı ot bilimi (Herboloji). Türkiye Herboloji Kongresi (3-5 Şubat 1993- Adana) Bildirileri, 1-7.
42. Özer, Z., Önen, H., Tursun, N., & Uygur, F.N. (1999). Türkiye’nin bazı önemli yabancı otları. Gaziosmanpasa Üniversitesi. Ziraat Fakültesi Yayınları No: 38, Tokat.
43. Pala, F. (2025). Bitki Kruma Ürünleri Bayilik Sınav Kitabı. Bitki Koruma Ürünleri İle İlgili Temel Bilgiler. Ed.Tamer Üstüner, Akademisyen Yayınevi, 482 Sayfa. Ankara, Türkiye.
44. Pandey, S. (1996). Socioeconomic context and priorities for strategic research an Asian upland rice ecosystems. Upland Rice Consortium Workshop (4-13 Jan 1996, Padang, Indonesia) 103-124.
45. Royo-Esnal, A., Onofri, A., Loddo, D., Necajeva, J., Jensen, P.K., Economou, G., Taab, A., Synowiec, A., Calha, I.M., Andersson, L., Uludag, A., Uremis, I., Murdoch, A.J., & Tørresen, K.S. (2022a). Comparing the emergence of Echinochloa crus-galli populations in different locations. Part I: variations in emergence timing and behaviour of two populations. Weed Research, 62, 192-202. https://doi.org/10.1111/wre.12525
46. Royo-Esnal, A., Onofri, A., Taab, A., Loddo, D., Necajeva, J., Uludag, A., Synowiec, A., Calha, I. M., Lars, A., Jensen, P. K., Uremis, I., Economou, G., Murdoch, A.J., & Tørresen, K.S. (2022b). Comparing the emergence of Echinochloa crus-galli populations in different locations. Part II: similarities and threshold parameters. Weed Research, 62, 203-214. https://doi.org/10.1111/wre.12529
47. Sezer, İ., Şenocak, H.S., & Akay, H. (2017). Bazı çeltik çeşitlerinde fideleme ve serpme ekim yöntemlerinin karşılaştırılması. Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Doğa Bilimleri Dergisi, 20 (Özel Sayı), 292-296. https://doi.org/10.18016/ksudobil.349263
48. Smith, Jr, R.J. (1983). Weeds of major economic importance in rice and yield losses due to weed competition. In Proceeding of the conference on weed control in rice. Vol. 31, pp. 19-36.
49. Smith, R.J. (1988). Weed thresholds in Southern U.S. rice, Oryza sativa. Weed Technology, 2, 232-241. https://doi.org/10.1017/S0890037X00030505
50. Smith, R.J. Jr., & Shaw, W.C. (1966). Weeds and their control in rice production. U.S. Dep. Agric. Handb. 292, Washington, D.C., 64 pp.
51. Smith, R.J. Jr. (1968). Weed competition in rice. Weed Science, 16, 252-255. https://doi.org/10.1017/S0043174500047032
52. Smith, R.J. Jr., Flinchum, W.T., & Seaman, D.E. (1977). Weed control in U.S. rice production. U.S. Dep. Agric. Handb. 497. U.S. Gov. Printing Office, Washington, D.C., 78 p.
53. Sürek, H. (2002). Çeltik tarımı. Hasad Yayıncılık, İstanbul.
54. Tabacchi M., Mantegazza R., Spada A., & Ferrero A. (2006). Morphological traits and molecular markers for classification of Echinochloa species from Italian rice fields. Weed Science, 54 (6). 1086-1093. https://doi.org/10.1614/WS-06-018R1.1
55. Tepe, I. (2014). Yabancı otlarla mücadele. Sidas Medya Ziraat Yayın No:031, İzmir, 292 s.
56. TMO (2021). Hububat sektör raporu, 2020. Toprak Mahsulleri Ofisi, Ankara.
57. TOBB (2022). Türkiye odalar ve borsalar birliği 2022 ekonomik rapor. TOBB Yayın No: 2023/2, 41-46, ISBN: 978-605-137-971-5
58. TÜİK (2024). Bitkisel üretim istatistikleri. https://data.tuik.gov.tr/Bulten/Index?p=Bitkisel- Uretim-Istatistikleri-2019-30685 (Erişim tarihi: 12.06.2024).
59. Uludağ, A. (2017). Konuralp çeltiği bağlamında tarım, çevre, kültür, medeniyet. III. Uluslararası Düzce Tarih, Kültür ve Sanat Sempozyumu, (5-6 Mayıs 2017, Düzce) 476-487.
60. Uludağ, A., Göktepe, O., Serim. A.T., & Üremiş, İ. (2021). Bugünden Yarına Çeltikte Yabancıot Mücadelesi, Çeltik Bülteni, 1, 18-21. https://www.researchgate.net/publication/357889054
61. Uzun, A. (1992). Güneydoğu Anadolu bölgesinde çeltikte yabancı otlara karsı ilaç denemesi, Zir. Müc. Aras. Yıl., 215.
62. Uzun, K., & Demirkan, H. (2013). Determination of weeds in rice region of Edirne- Uzunköprü and researches on chemical control of those weeds. Türkiye Fitopatoloji Derneği Dergisi, 42 (1-3), 1-12. https://dergipark.org.tr/tr/pub/fitopatoloji/issue/36289/382444
63. Üremiş, İ., & Uygur, F.N. (2015). Çukurova bölgesindeki önemli bazı yabancı ot tohumlarının minimum, optimum ve maksimum çimlenme sıcaklıkları. Türkiye Herboloji Dergisi, 2 (2), 1-12.
64. Üremiş, İ., Sertkaya, G., Çarpar, H., Sertkaya, E., & Yıldırım, A.E. (2015). Hatay ili yerli “Derviş” çeşidi çeltik alanlarında bulunan yabancı ot türlerinin belirlenmesi. Uluslararası Katılımlı Konuralp Çeltik Çalıştayı (14-16 2015, Düzce-Türkiye) Bildiriler, 42-43.
65. Üstüner, T., & Tekbudak, İ.K. (2025). Bitki Kruma Ürünleri Bayilik Sınav Kitabı. Herboloji. Ed.Tamer Üstüner, Akademisyen Yayınevi, 482 Sayfa. Ankara, Türkiye.
66. Vargas, R.N., & Wright S.D. (2004). Herbicide resistance management, In cotton field check, Cooperative Extension Bulletin UC Davis, USA.
67. Vaughn, K.C. (1985). Physical basis for the maternal inheritance of triazine resistance in Echinochloa crus-galli hybridus. Weed Research, 25, 15-19.
68. Vaughn, K.C. (2003). Herbicide resistance word in the United States Department of Agriculture-Agricultural Research Service. Pest Management Science, 59, 764-769. https://doi.org/10.1002/ps.696
69. Yazlık, A., Bör, A.R., & Eroğlu, E. (2020). Türkiye’de çeltik üretiminde yabancıot durumunun değerlendirilmesi. Black Sea Journal of Agriculture, 3 (4), 290-300. https://dergipark.org.tr/en/pub/bsagriculture/issue/56447/785351
70. Yazlık, A., Uremis, I., Uludag, A., Uzun, K., & Senol, S.G. (2018). Ipomoea triloba: An ailen plant threatening many habitats in Turkey. EPPO Bulletin, 48 (3), 589-594. https://doi.org/10.1111/epp.12496