Entender la resistencia no relacionada con el sitio objetivo (NTSR) a los herbicidas representa un desafío urgente, ya que la NTSR es generalizada en muchas malas hierbas. Usando el lenteja de agua gigante como modelo, investigamos sistemáticamente los mecanismos genéticos y moleculares de la resistencia al diquat, que solo se puede lograr a través de la NTSR. Al cuantificar la resistencia al diquat de 138 genotipos, revelamos una diferencia de 8.5 veces en los niveles de resistencia entre los genotipos más resistentes y los más susceptibles. Experimentos adicionales sugirieron que la absorción de diquat y los procesos relacionados con antioxidantes contribuyeron conjuntamente a la resistencia al diquat en el lenteja de agua gigante. Usando un enfoque de asociación a nivel genómico, identificamos varios genes candidatos, incluyendo un homólogo de la hidrolasa de dienelactona, que están asociados con la resistencia al diquat en el lenteja de agua gigante. Juntos, estos resultados proporcionan nuevas perspectivas sobre los mecanismos y la evolución de la NTSR en las plantas.