Atividade de glutationa S-transferase na degradação do herbicida glyphosate em plantas de milho (Zea mays)

A glutationa S-transferase (GST, EC 2.5.1.18) desempenha um papel importante na resposta do estresse causado por herbicidas nas plantas; é considerada uma enzima de desintoxicação, por metabolizar grande variedade de compostos xenobióticos, por meio da conjugação destes com glutationa reduzida, formando substâncias de baixa toxicidade. O milho (Zea mays) foi escolhido neste trabalho por apresentar problemas de injúrias quando submetido ao controle químico de plantas daninhas, por meio do uso de herbicidas. Esta pesquisa teve como objetivo determinar as alterações na atividade desta enzima em plantas de milho submetidas ao tratamento pelo herbicida glyphosate. O delineamento experimental utilizado foi o inteiramente casualizado, em esquema fatorial 4x4, com quatro tratamentos herbicidas (glyphosate nas concentrações de 1.000, 2.500 e 5.000 ppm e as plantas-controle tratadas com água) e quatro estádios de desenvolvimento (9, 16, 23 e 30 dias após a emergência), com cinco repetições. O herbicida foi aplicado na parte aérea das plântulas de milho. A parte aérea foi coletada às 24, 48 e 72 horas após a aplicação do herbicida e utilizada para a determinação da atividade da GST e do teor de lipoperóxidos. Foi verificado que os teores de lipoperóxidos não foram alterados pelo tratamento com o glyphosate, porém a atividade de GST aumentou na maioria dos tratamentos utilizados, indicando ter ação na degradação do herbicida glyphosate em plantas de milho.

Fitorremediação de solos contaminados com herbicidas

A fitorremediação é uma técnica que objetiva a descontaminação de solo e água, utilizando-se como agente de descontaminação plantas. É uma alternativa aos métodos convencionais de bombeamento e tratamento da água, ou remoção física da camada contaminada de solo, sendo vantajosa principalmente por apresentar potencial para tratamento in situ e ser economicamente viável. Além disso, após extrair o contaminante do solo, a planta armazena-o para tratamento subseqüente, quando necessário, ou mesmo metaboliza-o, podendo, em alguns casos, transformá-lo em produtos menos tóxicos ou mesmo inócuos. A fitorremediação pode ser empregada em solos contaminados por substâncias inorgânicas e/ou orgânicas. Resultados promissores de fitorremediação já foram obtidos para metais pesados, hidrocarbonetos de petróleo, agrotóxicos, explosivos, solventes clorados e subprodutos tóxicos da indústria. A fitorremediação de herbicidas apresenta bons resultados para atrazine, tendo a espécie Kochia scoparia revelado potencial rizosférico para fitoestimular a degradação dessa molécula. Embora ainda incipiente no Brasil, já existem estudos sobre algumas espécies agrícolas cultivadas e espécies silvestres ou nativas da própria área contaminada, com o objetivo de selecionar espécies eficientes na fitorremediação do solo.

Metodologia para avaliação de impacto ambiental de macrófitas em mesocosmos

Este trabalho teve como objetivo analisar a metodologia para avaliação do impacto ambiental causado pelo uso de herbicidas no controle de macrófitas. O desenho e a construção dos mesocosmos são descritos em detalhes, como também a forma como foram inseridos lâminas para coleta e medida da comunidade perifítica e sedimento para avaliação da comunidade bentônica. O método utilizado foi o de fluxo contínuo, e vários parâmetros de qualidade de água foram medidos, além da determinação de resíduos na coluna d'água e no sedimento. A intenção de se utilizar um método de fluxo contínuo foi buscar uma situação mais próxima da realidade, a fim de que os resultados obtidos possam espelhar com maior exatidão os possíveis riscos provenientes do uso de substâncias químicas no controle das macrófitas. Alguns ajustes devem ser feitos nessa metodologia para melhor caracterização dos efluentes e calibração do sistema.

Caracterização da superfície foliar e das ceras epicuticulares em Commelina benghalensis, Ipomoea grandifolia e Amaranthus hybridus

Este estudo teve o objetivo de caracterizar a superfície foliar e a composição de ceras epicuticulares das plantas daninhas Commelina benghalensis, Ipomoea grandifolia e Amaranthus hybridus. As ceras foram extraídas, quantificadas e empregadas em cromatografia de camada delgada, a fim de se determinar a composição química. Partes centrais das folhas foram submetidas à microscopia eletrônica de varredura, para caracterização da superfície foliar adaxial e abaxial. Em A. hybridus as ceras foram constituídas basicamente por substâncias hidrofílicas (álcool, ésteres); a superfície foliar não apresentou tricomas ou glândulas, com grande quantidade de estômatos e as ceras formando pequenos grânulos. I. grandifolia apresentou ceras epicuticulares essencialmente hidrofílicas e superfície foliar rugosa, sem tricomas e sem a presença de cristais de ceras. Em C. benghalensis, as ceras apresentaram na sua constituição química os hidrocarbonos (n-alcanos), sendo, portanto, relativamente mais hidrofóbicas, o que pode influenciar a menor penetração de herbicidas hidrofílicos, como o glyphosate. A superfície foliar apresentou tricomas e estômatos recobertos pela cera epicuticular. Foi observada também a presença de ceras dispersas na superfície adaxial. Com base nos dados obtidos, concluiu-se que um dos mecanismos de tolerância em C. benghalensis a herbicidas é a penetração diferencial devido à composição química das ceras epicuticulares, que apresentam componentes de natureza lipofílica em maior concentração que as demais espécies estudadas.

Aleloquímico produzido pela gramínea forrageira Brachiaria humidicola

Os métodos usuais de controle de plantas daninhas não atendem mais as atuais e futuras exigências da sociedade em relação à preservação dos recursos naturais e da qualidade de vida. Uma alternativa para essa questão seriam os metabólitos secundários produzidos pelas plantas, que apresentam pouco risco para o ambiente e para os interesses da sociedade. Os objetivos deste trabalho foram isolar, identificar e caracterizar a atividade alelopática de substâncias químicas produzidas pela gramínea forrageira Brachiaria humidicola. Analisaram-se os efeitos alelopáticos dos extratos, frações e substâncias isoladas sobre a germinação e o desenvolvimento da radícula das invasoras malícia, fedegoso e mata-pasto, em bioensaios monitorados em períodos de 10 dias, em condições de 25 ºC e fotoperíodo de 12 horas, para a germinação, e 24 horas, para o desenvolvimento da radícula. A partir do extrato hidrometanólico, foi isolado e identificado o ácido p-cumárico. Os efeitos alelopáticos estiveram positivamente relacionados à concentração do ácido, à espécie de planta daninha e à característica da espécie analisada. Comparativamente, fedegoso e malícia se mostraram mais sensíveis aos efeitos alelopáticos. A germinação e o desenvolvimento da radícula do mata-pasto não foram afetados pelo ácido p-cumárico nas concentrações de 1,0 a 8,0 mg L¹. O alongamento da radícula se mostrou mais sensível aos efeitos alelopáticos do ácido pcumárico do que a germinação das sementes.

Atividade alelopática em folhas de Tachigali myrmecophyla (Leg. - Pap.)

O uso de espécies florestais com atividade alelopática pode assegurar aos sistemas agroflorestais maior estabilidade, notadamente em relação à redução das espécies de plantas daninhas. Os objetivos deste trabalho foram isolar e identificar substâncias químicas produzidas pelo Tachigali myrmecophyla (tachi-preto) e caracterizar a atividade alelopática sobre a germinação de sementes e o crescimento de plântulas de duas espécies de plantas daninhas. Os bioensaios foram realizados em condições controladas de 25 ºC e fotoperíodos de 12 horas para germinação e de 25 ºC e fotoperíodo de 24 horas para o desenvolvimento de radícula e hipocótilo. Os extratos brutos e as frações foram analisados em concentração de 1,0 e 0,5%, e a substância, em concentrações de 5, 10, 15 e 20 mg L-1. O processo de isolamento permitiu a identificação da substância química 4,5-diidroblumenol A. Essa substância evidenciou atividade alelopática, cujos efeitos variaram em função da concentração, da espécie de planta daninha e do parâmetro da planta analisado. A intensidade dos efeitos alelopáticos esteve positivamente associada à concentração, com os efeitos mais intensos observados na concentração de 20 mg L-1. Independentemente do parâmetro analisado, os efeitos foram de maior magnitude na planta malícia. Comparativamente, o desenvolvimento da radícula se mostrou mais sensível aos efeitos da substância que o desenvolvimento do hipocótilo e a germinação das sementes.

Estresse oxidativo em girassol (Helianthus annuus) indica sinergismo para a mistura dos herbicidas metribuzin e clomazone

Determinações bioquímicas e físico-químicas são úteis para verificar o tipo de interação herbicida. Três experimentos foram conduzidos com dois herbicidas geradores de estresse oxidativo para demonstrar o possível sinergismo em sua associação. Plantas de girassol foram cultivadas em solução nutritiva até o estádio de dois pares de folhas, quando então os herbicidas foram aplicados. Os tratamentos consistiram de metribuzin a 0 e 0,28 µmol L-1 e clomazone a 0 e 80 µmol L-1, com quatro repetições, isolados e em mistura. No material coletado, três dias após a aplicação, determinou-se o malondialdeído (MDA), pelo método das substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBARS). Em outro experimento, os herbicidas foram testados sobre 40 discos de 4 mm de folhas de girassol imersas em 5 mL de tampão MES-NaOH, em pH 6,5. Os tratamentos consistiram de metribuzin a 0 e 12 µmol L-1 e clomazone a 0 e 237 µmol L¹, com quatro repetições, isolados e em mistura. Os discos foliares tratados foram incubados por 24 h no escuro a 24 ºC e por 36 h sob luz, à mesma temperatura. A condutividade eletrolítica da solução foi então medida. Em relação ao metribuzin e clomazone aplicados isoladamente, a mistura dos dois herbicidas aumentou o equivalente MDA em 217 e 166%, e a condutividade eletrolítica, em 37 e 41%, respectivamente. Esses resultados demonstram, em nível bioquímico e físico-químico, a existência de sinergismo na mistura de metribuzin e clomazone, nas doses estudadas.

Interferência potencialmente alelopática do capim-gengibre (Paspalum maritimum) em áreas de pastagens cultivadas

Este trabalho teve por objetivo determinar se a interferência mediada por substâncias químicas está envolvida nos mecanismos que o capim-gengibre (Paspalum maritimum) utiliza para invadir e formar estandes puros em áreas de pastagens cultivadas da região amazônica. Analisaram-se os efeitos potencialmente alelopáticos de extratos hidroalcoólicos de folhas e rizomas do capim-gengibre e do solo sob essa planta daninha sobre a germinação de sementes e o desenvolvimento da radícula das plantas daninhas malícia (Mimosa pudica) e mata-pasto (Senna obtusifolia) e das plantas forrageiras puerária (Pueraria phaseoloides) e capim-marandu (Brachiaria brizantha cv. Marandu). Os extratos das duas frações do capim-gengibre apresentaram alto potencial para inibir a germinação das sementes e o desenvolvimento da radícula de todas as plantas utilizadas como receptoras. A germinação das sementes das duas plantas daninhas foi mais intensamente inibida do que a das plantas forrageiras, para os extratos das duas frações do capim-gengibre. Para o desenvolvimento da radícula, malícia e puerária foram mais intensamente inibidas. Os efeitos inibitórios estiveram positivamente associados à concentração dos extratos, com inibições máximas verificadas na concentração de 3,0%, em todos os extratos. O solo apresentou potencial inibitório da germinação de sementes e do desenvolvimento da radícula, em nível comparado àqueles promovidos pelos extratos nas concentrações entre 0,5% e 1,5%. Esses resultados confirmam a hipótese levantada neste trabalho, de que a interferência alelopática está envolvida nos mecanismos de invasão e de formação de estandes puros do capim-gengibre.

Proposta metodológica para análise da ocorrência de sinergismo e efeitos potencializadores entre aleloquímicos

Os procedimentos envolvendo a análise de sinergismo entre aleloquímicos têm envolvido, basicamente, a utilização de concentrações fixas. Neste trabalho, propõe-se um modelo teórico envolvendo quatro possibilidades de respostas: uma que demonstra a existência de sinergismo (possibilidade A do modelo); outra que revela a inexistência de sinergismo (possibilidade B do modelo); e duas que revelam que uma substância potencializa o efeito de outra (possibilidades C e D do modelo). Para efeito de teste do modelo, utilizaram-se duas substâncias químicas (ácido 3,4,5-trimetoxibenzóico [S1] e ácido verátrico [S2]) isoladas das folhas de Parkia pendula, com atividade alelopática já comprovada, nas seguintes proporções: S1 pura, S2 pura e combinações de S1 e S2, nas seguintes proporções: 3:1, 1:1 e 1:3. Como plantas indicadoras foram utilizadas as plantas daninhas malícia (Mimosa pudica) e mata-pasto (Senna obtusifolia). Os resultados, analisados em relação às quatro possibilidades estabelecidas no modelo teórico, permitiram inferir a inexistência de efeitos sinérgicos entre as duas substâncias testadas. As variações entre os resultados obtidos e a possibilidade B do modelo podem ser atribuídas ao potencial inibitório da substância e à sensibilidade das espécies receptoras às substâncias testadas.

Potencial alelopático de Myrcia guianensis

O uso do fogo e de roçadeira para controle de plantas daninhas em pastagens tem se mostrado pouco efetivo. Já o uso de herbicidas sintéticos, embora mais eficaz no controle de plantas daninhas, tem sido questionado quanto ao impacto ambiental. Portanto, a busca de compostos naturais para possível utilização como herbicida é de fundamental importância. Esses fatos motivaram o presente estudo, que teve como objetivos isolar, identificar e caracterizar a atividade alelopática potencial de substâncias químicas produzidas por Myrcia guianensis (pedra-ume-caá). Foram analisados os efeitos potenciais alelopáticos de extratos brutos, partições, óleo essencial e das substâncias químicas isoladas (ácido gálico e ácido protocatecuico) sobre a germinação e o desenvolvimento da radícula e do hipocótilo das plantas daninhas Mimosa pudica (malícia) e Senna obtusifolia (mata-pasto) em pastagens. Os extratos brutos e as partições foram analisados em concentração de 1%; o óleo essencial, em concentrações de 1, 5, 10, 15 e 20 ppm; e as substâncias isoladas, em concentrações de 15, 30, 45 e 60 ppm. A espécie malícia se mostrou mais sensível aos efeitos alelopáticos dos extratos brutos e das partições. O óleo essencial inibiu a germinação da malícia e estimulou a germinação no mata-pasto. A atividade alelopática das substâncias químicas isoladas esteve associada à concentração, e a atividade mais intensa foi em 60 ppm.

Potencial alelopático de duas neolignanas isoladas de folhas de Virola surinamensis (Myristicaceae)

Este trabalho teve por objetivos isolar, identificar e caracterizar a atividade alelopática de substâncias químicas presentes nas folhas de Virola surinamensis. O processo de isolamento e identificação das substâncias químicas envolveu o uso de solventes orgânicos e de Ressonância Magnética Nuclear (RMN ¹H, RMN 13C e RMN 13C-DEPT), espectro de COSY e de HETCOR. A avaliação da atividade alelopática foi realizada em bioensaios de germinação de sementes, em condições de 25 ºC de temperatura constante e fotoperíodo de 12 horas, e de desenvolvimento da radícula e do hipocótilo, com 25 ºC de temperatura constante e fotoperíodo de 24 horas, empregando-se concentrações variando de 1,0 a 8,0 mg L-1. Como plantas receptoras, foram utilizadas as espécies daninhas Mimosa pudica, Senna obtusifolia e Senna occidentalis. Foram isoladas e identificadas duas neolignanas: a surinamensina e a virolina. A tendência geral observada nos resultados foi de aumento da intensidade dos efeitos alelopáticos inibitórios em função do aumento da concentração, com inibições máximas obtidas, sempre, na concentração de 8,0 mg L-1. A surinamensina apresentou maior potencial para inibir a germinação e o desenvolvimento da radícula e do hipocótilo do que a virolina, independentemente da espécie receptora e do fator da planta analisado. Considerando-se as intensidades dos efeitos promovidos sobre os três fatores das plantas, o desenvolvimento da radícula e o do hipocótilo foram mais intensamente inibidos pelas duas substâncias do que a germinação das sementes. À exceção dos efeitos verificados sobre o desenvolvimento do hipocótilo, malícia foi a espécie de maior sensibilidade aos efeitos alelopáticos das duas neolignanas, enquanto mata-pasto foi aquela que evidenciou inibições de menor magnitude.

Plasmodesmos: transporte simplástico de herbicidas na planta

Plasmodesmos são canais responsáveis pela conexão citoplasmática entre células vizinhas, possibilitando a troca de moléculas de informação, funcionais, estruturais ou ainda de xenobióticos entre as células pertencentes a um mesmo grupo. Células pertencentes ao mesmo conjunto (domínio) constituem-se numa unidade funcional, e substâncias podem se mover entre estas células com velocidade muito superior à observada no transporte através de membranas. Os plasmodesmos podem atuar ainda no transporte a longa distância, tanto pela associação com o floema como pelo intercâmbio entre domínios simplásticos. Quando a planta se encontra sob estresse e as taxas de transporte via xilema e floema são mais reduzidas, os plasmodesmos podem ser mais efetivos no transporte a longa distância, das moléculas de herbicidas sistêmicos. Falta ainda esclarecer se existe afinidade entre moléculas de determinados herbicidas com as proteínas da superfície interna dos plasmodesmos, o que poderia facilitar o transporte desses herbicidas pela manipulação do Tamanho Limite de Exclusão do plasmodesmo, independentemente do tamanho da molécula, bem como determinar se a semelhança com algum composto natural da planta promove maior taxa de transporte simplástico. Pouca importância tem sido dada à participação dos plasmodesmos no transporte de herbicidas sistêmicos. No entanto, o avanço dos trabalhos com produtos marcados e a intensificação das pesquisas em fisiologia vegetal para melhor entendimento dos processos referentes à absorção, translocação, conjugação e/ou degradação de herbicidas podem esclarecer muitos aspectos ainda não definidos do transporte de herbicidas via xilema e floema e sua associação com o apoplasto e domínios simplásticos.

Atividade alelopática de chalcona sintética, de seus precursores e de cetonas e aldeídos relacionados

Vários metabólitos produzidos por plantas apresentam atividade herbicida. Essa característica tem levado à possibilidade de utilizar essas substâncias como herbicidas mais integrados às atuais exigências da sociedade. Entretanto, a obtenção dessas moléculas apresenta várias limitações, sendo, dessa forma, a síntese uma alternativa. Este trabalho teve por objetivo determinar as variações na atividade alelopática da chalcona, 2,4'-dimetoxichalcona, em função dos precursores, ortoanisaldeído e 4-metoxiacetofenona, e de alterações nestes. Os bioensaios foram monitorados em condições controladas de 25 ºC e fotoperíodo de 12 horas. Como plantas-teste foram utilizadas as plantas daninhas malícia (Mimosa pudica) e mata-pasto (Senna obtusifolia). A atividade alelopática foi analisada em concentrações fixas de 100, 200 e 300 mg L-1. A chalcona foi obtida via reação de condensação entre a 4-metoxiacetofenona e o ortoanisaldeído. Os resultados indicaram que a atividade alelopática está relacionada, em princípio, ao precursor A, 4-metoxiacetofenona. Mudanças nos precursores indicaram a possibilidade de aumentar a atividade alelopática, em especial no precursor A. Ausência do grupo CH3O propiciou redução na atividade alelopática, indicando ser importante para a atividade. A presença de dois grupamentos OCH3 no precursor da porção B da chalcona aumentou para 62% a atividade do aldeído. Esses resultados indicam que alterações de substâncias com atividades alelopáticas são uma possível via para enfrentar os problemas atrelados aos processos de isolamento e identificação de moléculas químicas com atividade alelopática, em espécies de plantas.

Estudo fitoquímico e alelopático do extrato de caule de sucupira-branca (Pterodon emarginatus)

A alelopatia é um dos fenômenos pouco estudados no Cerrado. Trata-se de uma ocorrência natural, resultante da liberação de substâncias capazes de estimular ou inibir o desenvolvimento de outras plantas. Objetivou-se neste trabalho avaliar a ação alelopática de extratos da sucupira-branca (Pterodon emarginatus) sobre a germinação e o desenvolvimento da raiz e parte aérea do capim-colonião (Panicum maximum). Bioensaios de germinação realizados em placas de Petri comprovaram que o extrato metanólico do tronco dessa planta, a 150 ppm, inibiu 83% do desenvolvimento da raiz, 75% da parte aérea e 30% da germinação de sementes de capim-colonião. Em casa de vegetação, os resultados de inibição foram de 83% para a parte aérea, 80% para a raiz e 63% para a germinação, mas somente na concentração de 400 ppm. Frações do extrato metanólico bruto obtidas por cromatografia de coluna cromatográfica não reproduziram os resultados de inibição obtidos inicialmente. A fração mais ativa (diclorometano/clorofórmio) foi analisada por CG/EM. Ela é constituída fundamentalmente por substâncias alifáticas de cadeia longa: fitol (13,5%), ácido oléico (12,8%), linoleiladato de metila (10,9%) e ácido palmítico (6,9%). Foram detectados, também, os compostos 1,2,4-trimetil e isopropilbenzenos (12,2%) e as cetonas isoméricas isopropenilmetilcetona e 3-penten-2-ona (7,3%). Três compostos desconhecidos também se destacaram: um de baixa massa molar (98 Da, 13,5%) e dois de massa molar elevada (13,6%).

Biologia e manejo de plantas daninhas em áreas de plantio direto

Procurou-se relacionar alguns aspectos importantes da biologia e do manejo das plantas daninhas infestantes em áreas cultivadas sob sistema de plantio direto, com o objetivo de mostrar que a viabilidade deste plantio depende do controle eficiente das plantas daninhas. Nesse sistema de cultivo ocorrem algumas espécies de plantas daninhas comumente não observadas no sistema convencional, sendo essas constatações relacionadas ao não-revolvimento do solo, favorecendo o desenvolvimento de espécies de plantas daninhas perenes, e às alterações nas condições de temperatura e incidência de luz no interior do solo, influenciando os mecanismos de dormência das sementes de algumas espécies. A estratégia adequada para o controle das plantas daninhas em plantio direto exige conhecimento da dinâmica populacional do banco de sementes do solo e deve reunir métodos integrados de controle para reduzir o uso de herbicidas. A liberação de substâncias alelopáticas de algumas culturas de cobertura e o efeito supressor da camada de palha são medidas importantes para integrar ao controle químico das plantas daninhas. Entretanto, deve-se atentar para os efeitos negativos sobre algumas espécies de plantas cultivadas. As pesquisas na área de biologia das plantas daninhas e alelopatia das culturas de cobertura, associadas com a tecnologia de aplicação de herbicidas e a agricultura de precisão, poderão contribuir para a otimização do controle das plantas daninhas em áreas de plantio direto.