Herbicidas alternativos para o controle de Conyza sumatrensis (Retz.) E. H. Walker resistentes aos inibidores da ALS e EPSPs

RESUMO A buva (Conyza sumatrensis), uma das principais plantas daninhas já identificadas no sul do Brasil, vem apresentando controle insatisfatório, em resposta à aplicação dos herbicidas chlorimuron-ethyl e glyphosate. Por esta razão, o objetivo deste estudo foi avaliar herbicidas alternativos, visando ao controle de biótipos de C. sumatrensis, com resistência de nível baixo ao herbicida chlorimuron-ethyl e resistentes ao herbicida glyphosate. O experimento foi realizado em casa de vegetação, entre abril e agosto de 2012, no município de Passo Fundo, RS. O delineamento experimental foi o inteiramente casualizado, com quatro repetições, sendo avaliados 15 tratamentos com herbicidas, além de uma testemunha sem aplicação. As variáveis consideradas foram controle percentual, aos 14, 21 e 28 dias após a aplicação dos tratamentos (DAT) e a matéria seca da parte aérea, aos 28 DAT. Como resultados, observou-se que os biótipos foram 100% controlados, aos 28 DAT, pelos tratamentos alternativos de paraquat + diuron; ammonium glufosinate; glyphosate + 2,4-D; glyphosate + ammonium glufosinate; 2,4-D; tembotrione e tembotrione + atrazine. O biótipo 17 evidenciou menor sensibilidade aos herbicidas inibidores da ALS e os biótipos 05, 17 e 20 não foram controlados pelo herbicida glyphosate.

Subdoses de sulfosate sobre a inibição da atividade da EPSPs em plantas de milho

Para avaliar a absorção de subdoses do herbicida sulfosate e a inibição da atividade da EPSPs (5-enolpiruvilshiquimato-3-fosfato sintase), bem como os sintomas visuais de toxicidade na planta de milho (Zea mays), cultivar Cargill 435, foram conduzidos dois experimentos em casa de vegetação da Embrapa Milho e Sorgo, Sete Lagoas-MG, no ano de 2001. No primeiro experimento utilizou-se 10% da dose recomendada (1,44 kg ha-1) para o controle das plantas daninhas, com o objetivo de determinar o tempo necessário de absorção do produto. No segundo experimento foram avaliadas nove subdoses de sulfosate nas concentrações de: 0, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14 e 16% da dose recomendada para se determinar a inibição da atividade enzimática, assim como os sintomas de intoxicação das plantas de milho aos 7, 14, 21 e 28 dias após a aplicação. A planta de milho absorveu 25,2% do herbicida 24 horas após a aplicação, e essa absorção aumentou com o tempo, até atingir 65,4% 96 horas após a aplicação. Quanto maior a dose de sulfosate, maior foi a inibição da atividade da EPSPs, 24 horas após a aplicação. Aplicando-se 16% da dose recomendada, essa inibição atingiu 72,6% e causou os maiores efeitos fitotóxicos sobre a cultura do milho.

Phosphate closes the solution structure of the 5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase (EPSPS) from Mycobacterium tuberculosis

The 5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase catalyses the sixth step of the shikimate pathway that is responsible for synthesizing aromatic compounds and is absent in mammals, which makes it a potential target for drugs development against microbial diseases. Here, we report the phosphate binding effects at the structure of the 5-enolpyruvyl shikimate-3-phosphate synthase from Mycobacterium tuberculosis. This enzyme is formed by two similar domains that close on each other induced by ligand binding, showing the occurrence of a large conformation change. We have monitored the phosphate binding effects using analytical ultracentrifugation, small angle X-ray scattering and, circular dichroism techniques. The low resolution results showed that the enzyme in the presence of phosphate clearly presented a more compact structure. Thermal-induced unfolding experiments followed by circular dichroism suggested that phosphate rigidified the enzyme. Summarizing, these data suggested that the phosphate itself is able to induce conformational change resulting in the closure movement in the M. tuberculosis 5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase. (c) 2006 Elsevier B.V. All rights reserved.

Estudo da dinâmica conformacional das enzimas Chiquimato Quinase e 5-enolpiruvilchiquimato-3-Fosfato Sintase (EPSPS) de Mycobacterium tuberculosis através do monitoramento da troca isotópica hidrogênio/deutério por espectrometria de massas ESI

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

The time window for generation of dendritic spikes by coincidence of action potentials and EPSPs is layer specific in somatosensory cortex

The precise timing of events in the brain has consequences for intracellular processes, synaptic plasticity, integration and network behaviour. Pyramidal neurons, the most widespread excitatory neuron of the neocortex have multiple spike initiation zones, which interact via dendritic and somatic spikes actively propagating in all directions within the dendritic tree. For these neurons, therefore, both the location and timing of synaptic inputs are critical. The time window for which the backpropagating action potential can influence dendritic spike generation has been extensively studied in layer 5 neocortical pyramidal neurons of rat somatosensory cortex. Here, we re-examine this coincidence detection window for pyramidal cell types across the rat somatosensory cortex in layers 2/3, 5 and 6. We find that the time-window for optimal interaction is widest and shifted in layer 5 pyramidal neurons relative to cells in layers 6 and 2/3. Inputs arriving at the same time and locations will therefore differentially affect spike-timing dependent processes in the different classes of pyramidal neurons.

Biochemical responses of glyphosate resistant and susceptible soybean plants exposed to glyphosate

Glyphosate is a wide spectrum, non-selective, post-emergence herbicide. It acts on the shikimic acid pathway inhibiting 5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase (EPSPS), thus obstructing the synthesis of tryptophan, phenylalanine, tyrosine and other secondary products, leading to plant death. Transgenic glyphosate-resistant (GR) soybean [Glycine max (L.)] expressing an glyphosate-insensitive EPSPS enzyme has provided new opportunities for weed control in soybean production. The effect of glyphosate application on chlorophyll level, lipid peroxidation, catalase (CAT), ascorbate peroxidase (APX), guaiacol peroxidase (GOPX) and superoxide dismutase (SOD) activities, soluble amino acid levels and protein profile, in leaves and roots, was examined in two conventional (non-GR) and two transgenic (GR) soybean. Glyphosate treatment had no significant impact on lipid peroxidation, whilst the chlorophyll content decreased in only one non-GR cultivar. However, there was a significant increase in the levels of soluble amino acid in roots and leaves, more so in non-GR than in GR soybean cultivars. Root CAT activity increased in non-GR cultivars and was not altered in GR cultivars. In leaves, CAT activity was inhibited in one non-GR and one GR cultivar. GOPX activity increased in one GR cultivar and in both non-GR cultivars. Root APX activity increased in one GR cultivar. The soluble protein profiles as assessed by 1-D gel electrophoresis of selected non-GR and GR soybean lines were unaffected by glyphosate treatment. Neither was formation of new isoenzymes of SOD and CAT observed when these lines were treated by glyphosate. The slight oxidative stress generated by glyphosate has no relevance to plant mortality. The potential antioxidant action of soluble amino acids may be responsible for the lack of lipid peroxidation observed. CAT activity in the roots and soluble amino acids in the leaves can be used as indicators of glyphosate resistance.

Pre- and postsynaptic actions of ATP on neurotransmission in rat submandibular ganglia

The pre- and postsynaptic actions of exogenously applied ATP were investigated in intact and dissociated parasympathetic neurotics of rat submandibular ganglia. Nerve-evoked excitatory postsynaptic potentials (EPSPs) were not inhibited by the purinergic receptor antagonists, suramin and pyridoxal-phosphate-6-azophenyl-2 ' ,4 ' -disulphonic acid (PPADS), or the desensitising agonist, alpha,beta -methylene ATP. In contrast. EPSPs were abolished by the nicotinic acetylcholine receptor antagonists, hexamethonium and mecamylamine. Focal application of ATP (100 muM) had no effect on membrane potential of the postsynaptic neurone or on the amplitude of spontaneous EPSPs. Taken together, these results suggest the absence of functional purinergic (P2) receptors on the postganglionic neurone in situ. In contrast, focally applied ATP (100 muM) reversibly inhibited nerve-evoked EPSPs. Similarly, bath application of the non-hydrolysable analogue of ATP, ATP gammaS, reversibly depressed EPSPs amplitude, The inhibitory effects of ATP and ATP gammaS on nerve-evoked transmitter release were antagonised by bath application of either PPADS or suramin, suggesting ATP activates a presynaptic P2 purinoceptor to inhibit acetylcholine release from preganglionic nerves in the submandibular ganglia. In acutely dissociated postganglionic neurotics from rat submandibular ganglia. focal application of ATP (100 LM) evoked an inward current and subsequent excitatory response and action potential firing, which was reversibly inhibited by PPADS (10 muM). The expression of P2X purinoceptors in wholemount and dissociated submandibular ganglion neurones was examined using polyclonal antibodies raised against the extracellular domain of six P2X purinoceptor subtypes (P2X(1-6)). In intact wholemount preparations, only the P2X(5) purinoceptor subtype was found to be expressed in the submandibular ganglion neurones and no P2X immunoreactivity was detected in the nerve fibres innervating the ganglion. Surprisingly, in dissociated submandibular ganglion neurones, high levels of P2X(2) and P2X(4) purinoceptors immunoreactivity were found on the cell surface. This increase in expression of P2X(2) and P2X(4) purinoceptors in dissociated submandibular neurones could explain the increased responsiveness of the neurotics to exogenous ATP. We conclude that disruption of ganglionic transmission in vivo by either nerve damage or synaptic blockade may up-regulate P2X expression or availability and alter neuronal excitability. (C) 2001 IBRO. Published by Elsevier Science Ltd. All rights reserved.

Sensibilidade de estirpes de Bradyrhizobium ao glyphosate

A aplicação do glyphosate sobre a soja resistente a este herbicida pode causar prejuízos à simbiose com o rizóbio. O objetivo deste trabalho foi avaliar a sensibilidade ao herbicida glyphosate de três estirpes de Bradyrhizobium recomendadas para a produção de inoculantes de sementes de soja no Brasil. Avaliou-se o efeito das concentrações de 0,0; 5,4; 10,8; 21,6 e 43,2 µg L-1 do ingrediente ativo do glyphosate [N-(fosfonometil) glicina] no meio YM líquido sobre o crescimento de B. japonicum (estirpe SEMIA 5079) e de B. elkanii (estirpe SEMIA 5019 e estirpe SEMIA 587), por meio de leituras das densidades óticas e geração de curvas de crescimento. As reduções de crescimento na presença da menor concentração do glyphosate foram de 18% para SEMIA 5079, 29% para SEMIA 5019 e de 35% para SEMIA 587, sendo, de modo geral, quanto maior a concentração do herbicida no meio de cultura maior a inibição do crescimen­to. As estirpes apresentaram sensibilidade diferencial somente às concentrações mais baixas do glyphosate; nesse caso, foi possível determinar a seguinte ordem de sensibilidade: SEMIA 587 > SEMIA 5019 > SEMIA 5079. Essa sensibilidade diferencial é dependente da concentração do herbicida, pois na presença de 43,2 µg L-1 todas as estirpes tiveram seu crescimento severamente reduzido, não havendo diferença entre elas.

Bioassay for detection of transgenic soybean seeds tolerant to glyphosate

Glyphosate is a systemic, nonselective, postemergence herbicide that inhibits growth of both weeds and crop plants. Once inside the plant, glyphosate interferes with biosynthesis of aromatic amino acids phenylalanine, tyrosine, and tryptophan, by inhibiting the activity of 5enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase (EPSPS), a key enzyme of the shikimate pathway. The objective of this work was to develop a simple, effective and inexpensible method for identification of transgenic soybean tolerant to glyphosate. This technique consisted in germinating soybean seeds in filter paper moistened with 100 to 200 muM of glyphosate. Transgenic soybean seeds tolerant to glyphosate germinated normally in this solution and, between 7 and 10 days, started to develop a primary root system. However non-transgenic seeds stopped primary root growth and emission of secondary roots.

Fluxo gênico em soja na Região Oeste do Paraná

Este trabalho teve o objetivo de avaliar o fluxo gênico em soja, na Região Oeste do Paraná. Foram semeados cinco círculos concêntricos, com a cultivar CD 219RR, que contém o gene CP4 EPSPS. Os círculos foram espaçados em 50 cm, com círculo interno de diâmetro de 50 cm. Externamente a estes, foi semeada a cultivar CD 211 (convencional), também em cinco círculos concêntricos, espaçados em 1 m. As plantas da cultivar CD 211 foram colhidas e trilhadas individualmente, e as sementes semeadas novamente no campo. Após a emergência, foram obtidas 151.772 plântulas, as quais, com 15 dias, foram pulverizadas com 900 g ha-1 de i.a. de glifosato. Após uma semana, plantas sobreviventes foram submetidas à análise de PCR, para verificar a presença do gene CP4 EPSPS. A taxa de fecundação cruzada foi de 0,61, 0,29, 0,23, 0,22 e 0,23% respectivamente a 1, 2, 3, 4 e 5 m de distância das plantas geneticamente modificadas.

Effects of Enriched Physical and Social Environments on Motor Performance, Associative Learning, and Hippocampal Neurogenesis in Mice.

We have studied the motor abilities and associative learning capabilities of adult mice placed in different enriched environments. Three-month-old animals were maintained for a month alone (AL), alone in a physically enriched environment (PHY), and, finally, in groups in the absence (SO) or presence (SOPHY) of an enriched environment. The animals' capabilities were subsequently checked in the rotarod test, and for classical and instrumental learning. The PHY and SOPHY groups presented better performances in the rotarod test and in the acquisition of the instrumental learning task. In contrast, no significant differences between groups were observed for classical eyeblink conditioning. The four groups presented similar increases in the strength of field EPSPs (fEPSPs) evoked at the hippocampal CA3-CA1 synapse across classical conditioning sessions, with no significant differences between groups. These trained animals were pulse-injected with bromodeoxyuridine (BrdU) to determine hippocampal neurogenesis. No significant differences were found in the number of NeuN/BrdU double-labeled neurons. We repeated the same BrdU study in one-month-old mice raised for an additional month in the above-mentioned four different environments. These animals were not submitted to rotarod or conditioned tests. Non-trained PHY and SOPHY groups presented more neurogenesis than the other two groups. Thus, neurogenesis seems to be related to physical enrichment at early ages, but not to learning acquisition in adult mice.

Resistência de amendoim-bravo aos herbicidas inibidores da enzima acetolactato sintase

O controle contínuo de plantas daninhas através da aplicação de herbicidas que apresentam atividade em um único local de ação nas plantas favorece a seleção de biótipos resistentes a estes herbicidas, em certas espécies vegetais. Quatro experimentos foram conduzidos em condições casa-de-vegetação, na Faculdade de Agronomia da Universidade Federal do Rio Grande do Sul, com os objetivos de avaliar a ocorrência de resistência aos herbicidas inibidores da enzima acetolactato sintase (ALS) em vários biótipos de leiteiro ou amendoim-bravo (Euphorbia heterophylla EPHHL) e avaliar a ocorrência de resistência múltipla a herbicidas com atividade em outros locais de ação. Biótipo oriundo de Passo Fundo foi resistente ao imazethapyr, enquanto biótipo oriundo de Porto Alegre foi suscetível. O biótipo de Passo Fundo apresentou resistência cruzada aos herbicidas imidazolinonas: imazapyr, imazaquin e imazethapyr; sulfoniluréias: chlorimuron, nicosulfuron e metsulfuron; e sulfonanilida: flumetsulan. Este biótipo não foi resistente aos herbicidas com os seguintes mecanismos de ação: inibidores de EPSPs, mimetizadores de auxina, inibidores dos fotossistemas I e II e inibidores de PROTOX. A confirmação de resistência aos inibidores de ALS em biótipos oriundos de Nãome-Toque, Passo Fundo e Rio Pardo sugere ampla dispersão no Rio Grande do Sul de resistência de E. heterophylla aos herbicidas deste mecanismo de ação.

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.

Resistência de azevém (Lolium multiflorum) ao herbicida glyphosate

O azevém é uma gramínea de ciclo anual, constituindo-se com freqüência em planta infestante em lavouras de trigo do Rio Grande do Sul. Em experimentos realizados em casa de vegetação e no campo, foi avaliada a suscetibilidade de dois biótipos de azevém ao herbicida glyphosate, bem como a eficiência de herbicidas de ação total na dessecação de Lolium multiflorum para a semeadura direta de trigo. O delineamento experimental foi completamente casualizado em casa de vegetação e de blocos ao acaso em campo, com três e quatro repetições, respectivamente. Foram avaliados herbicidas com mecanismos de ação distintos em diferentes doses: glyphosate, glufosinate, clethodim, haloxyfop-r e diclofop, paraquat e paraquat + diuron. Os resultados, em casa de vegetação, evidenciam que o biótipo sensível é totalmente controlado com glyphosate na dose de 360 g e.a. ha-1 e que doses de até 1.440 g e.a. ha-1 não afetam significativamente o acúmulo de matéria seca do biótipo resistente e produzem toxicidade inferior a 15% sobre este. Já as doses entre 1.440 e 5.760 g e.a. ha-1 de glyphosate reduzem significativamente a produção de matéria seca e resultam em toxicidade inferior a 45%. Em campo, os melhores controles de azevém foram propiciados pelos tratamentos clethodim (79,2 g ha-1) e diuron + paraquat (300 + 600 g ha-1), que não diferiram entre si. Assim, evidencia-se que a população de Lolium multiflorum avaliada neste trabalho é constituída predominantemente de um biótipo resistente aos herbicidas inibidores da enzima EPSPs.