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PLANTAS DANINHAS OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM > Descrever os mecanismos de inibidores da EPSPS, inibidores da GS, inibidores da ALS e outros mecanismos de ação. > Identificar os grupos químicos desses herbicidas. > Definir os usos e aplicações desses mecanismos de ação no controle de plantas daninhas. Introdução É inegável a relevância dos mais diversos métodos de combate às plantas daninhas na agricultura. Quando crescem junto com as culturas agrícolas, essas plantas levam a uma queda na produção. O controle de plantas daninhas pode ser realizado de várias formas, mas a operação mais utilizada é o controle químico por herbicidas. Neste capítulo, você estudará grupos de herbicidas, divididos em inibidores da acetolactato sintase (ALS), inibidores da 5-enolpiruvilshikimate-3-fosfato sintase (EPSPS) e inibidores da glutamina sintase (GS). Herbicidas inibidores da EPSPS, da GS, da ALS e demais mecanismos de ação Heitor Lisbôa Principais mecanismos de ação dos herbicidas Para a identificação dos herbicidas, é possível agrupá-los em grupos de acordo com seu mecanismo de ação nas plantas e sua estrutura básica. Primeiramente, surge a importância de distinguir mecanismo de ação de modo de ação: � mecanismo de ação é o mecanismo bioquímico ou biofísico afetado pelo herbicida e que resulta na alteração do crescimento e desenvolvimento normal da planta, podendo levá-la à morte; � modo de ação é a sequência de todas as reações que ocorrem desde o contato do herbicida com a planta até sua ação final, que pode levá-la à morte. A classificação dos herbicidas com base em seu mecanismo de ação tem sofrido mudanças ao longo do tempo, seja em função da descoberta de novos herbicidas ou pela elucidação dos sítios de atuação nas plantas. Internacionalmente, a classificação mais aceita é aquela proposta pelo Herbicide Resistence Action Committee (2020). Nela, os herbicidas são separados por ordem alfabética de acordo com seus sítios de atuação e classes químicas. Os herbicidas podem ser classificados também pela forma de aplicação e divididos em: � aplicados ao solo — se movem das raízes para as folhas (translocados pelo floema); � aplicados às folhas (contato) — reagem rapidamente no ponto de contato e não se movem nos sistemas internos das plantas (não translocados); � aplicados às folhas (sistêmicos) — movimentam-se das folhas para os pontos de crescimento das plantas (translocados via floema). Herbicidas inibidores da EPSPS, da GS, da ALS e demais mecanismos de ação2 Inibidores da ALS Os herbicidas inibidores de ALS apresentam um amplo espectro de sele- tividade e são usados em baixas taxas quando aplicados ao solo ou em tratamentos como pós-emergentes em várias culturas, por serem bastante potentes (VIDAL, 1997). São prontamente absorvidos pelas raízes e folhas e translocados pelo xilema e floema para o sítio de ação nos pontos de cres- cimento (PETERSON et al., 2001). Cinco grupos de herbicidas inibem a enzima ALS (apenas quatro com regis- tro no Brasil): imidazolinonas, sulfonilureias, triazolopirimidinas e pirimidinil (tio) benzoatos (Quadro 1). Embora suas estruturas químicas sejam diferentes, esses herbicidas têm o mesmo mecanismo de ação. Quadro 1. Herbicidas pertencentes às classes das imidazolinonas, sulfoni- lureias e triazolopirimidinas Classe Nome comum Nome comercial Imidazolinonas Imazapyr Arsenal Chopper Contain Imazaquin Scepter Scepter 70 DG Topgan Imazethapyr Pivot Pivot 70 DG Vezir Imazamox Sweeper Raptor 70 DG Imazapic Plateau Triazolopirimidinas Cloransulan Pacto Diclosulan Spider Flumetsulan Scorpion (Continua) Herbicidas inibidores da EPSPS, da GS, da ALS e demais mecanismos de ação 3 Classe Nome comum Nome comercial Sulfonilureias Chlorimuron Classic Conquest Flazasulfuron Katana Halosulfuron Sempra Metsulfuron Ally Nicosulfuron Sanson Oxasulfuron Chart Pyrazosulfuron Sirius Pirimidinil (tio) benzoatos Pyrithiobac Staple Bispyribac Nominee Fonte: Adaptado de Rodrigues e Almeida (1998). Os herbicidas inibidores de ALS apresentam sintomas com bordas foliares amareladas, nervuras avermelhadas ou arroxeadas e limbo foliar com manchas amareladas (Figura 1). Os aminoácidos de cadeia lateral não são sintetizados pelos mamíferos e, portanto, a enzima ALS não ocorre nesses organismos. Os herbicidas da classe das sulfonilureias e das imidazolinonas, em geral, representam baixo risco em termos toxicológicos. Figura 1. Folha com nervuras arroxeadas, sintoma de intoxicação por inibidores de ALS. Fonte: Oliveira Júnior (2012 apud GUERRA, [201-]). (Continuação) Herbicidas inibidores da EPSPS, da GS, da ALS e demais mecanismos de ação4 As sulfonilureias e imidazolinonas são grupos de moléculas herbicidas de comportamento de ácido fraco, com solubilidade média em água. Como tal, são prontamente absorvidas pelas folhas e raízes das plantas, sendo transportadas tanto pelo floema quanto pelo xilema. A persistência desses herbicidas varia com as condições do solo, como teor de matéria orgânica, pH, umidade e temperatura. Inibidores da EPSPS O glifosato é um dos herbicidas mais conhecidos no mundo. Não seletivo, sistêmico, ativo em aplicações na folhagem, é reconhecido como um dos mais seguros herbicidas disponíveis. No Brasil, é utilizado e comercializado por diversas empresas, com diferentes nomes comerciais (Quadro 2). Após longa utilização na agricultura mundial, o primeiro caso de planta daninha resistente a esse herbicida foi relatado somente em 1996 (PRATLEY et al., 1996). Quadro 2. Herbicidas inibidores de EPSPs disponíveis no Brasil Grupo Químico Nome comum Nome comercial Glicina substituída Glifosato Agrisato Direct Glifosato Agripec Glifosato Fersol Glifosato Nortox Glifosato Nortox N.A. Glion Glister Gliphogan Gliz Radar Rodeo Roundup Scout Trop Fonte: Adaptado de Rodrigues e Almeida (1998). Herbicidas inibidores da EPSPS, da GS, da ALS e demais mecanismos de ação 5 O glifosato é um herbicida não seletivo, que as plantas não degradam rapidamente. Embora não seletivo, existe variação considerável na quantidade de produto necessária para controlar várias espécies de plantas daninhas, pois algumas espécies são mais difíceis de serem controladas pelo herbicida, como a Ipomoea spp. (Figura 2a) e Richardia brasiliensis (Figura 2b). Figura 2. Plantas que necessitam de mais herbicida glifosato para serem controladas: (a) Ipomoea spp.; (b) Richardia brasiliensis. Fonte: Agrolink (c2020). Assim como os inibidores de ALS, os sintomas do glifosato levam al- gum tempo para se tornar evidentes, sendo mais aparentes nos pontos de crescimento das plantas. As folhas tornam-se amareladas, descoloridas, posteriormente amarronzadas, seguidas de necrose e morte em alguns dias ou semanas. A ação do herbicida é potencializada quando as plantas estão expostas à luz e com alta atividade metabólica. Como a absorção desses produtos se dá de forma lenta, a ocorrência de chuva em intervalo de tempo menor que 4 a 6 horas pode reduzir sua eficiência. O glifosato inibe uma rota metabólica e liga-se a uma enzima não presente em mamíferos, o que lhe confere baixa toxicidade aos humanos. O produto apresenta baixa toxicidade oral e dermal. Inibidores da GS Produtos que inibem a atividade da GS, enzima que converte glutamato e amônia em glutamina. A GS é a enzima inicial na rota que converte nitro- gênio inorgânico em compostos orgânicos. A inibição da atividade da GS Herbicidas inibidores da EPSPS, da GS, da ALS e demais mecanismos de ação6 leva ao acúmulo rápido de altos níveis de amônia, o que, por sua vez, leva à destruição das células e inibe diretamente as reações dos fotossistemas I e II. Esse acúmulo também reduz o gradiente de pH na membrana, o que pode desacoplar a fotofosforilação (SENSEMAN, 2007). No Brasil, existe apenas um produto registrado, o aminoácido amônio-glufosinato (nome comercial Finale), herbicida não seletivo e de contato O amônio-glufosinatotem baixa toxicidade aguda oral (2,270 mg/Kg e 1.730 mg/Kg de peso em ratos machos e fêmeas, respectivamente) e causa fraca irritação à pele. Os principais sintomas desses herbicidas são clorose e murchamento de plantas, ocorrendo geralmente entre um e três dias após a aplicação do produto, seguidos de necrose. O desenvolvimento dos sintomas é mais rápido em condições de alta luminosidade e elevada umidade relativa do ar e do solo. Principais grupos químicos dos herbicidas Inibidores da ALS Imidazolinonas Os herbicidas pertencentes ao grupo químico das imidazolinonas possuem características físico-químicas que lhes permitem persistir no ambiente por longos períodos (VENCILL, 2002). Os herbicidas derivados das imidazolinonas são amplamente utilizados na agricultura, em razão das baixas doses de uso e do grande espectro de espécies de plantas daninhas controladas (TREZZI; VIDAL, 2001). As imidazolinonas são inibidoras da enzima ALS e a seletivi- dade ocorre por metabolização diferencial nas plantas seletivas (SHANER, MALLIPUDI, 1991). No solo, as imidazolinonas apresentam poder residual relativamente longo (LOUX; REESE, 1993,; FLINT; WITT, 1997), podendo causar danos a várias culturas em sucessão, conforme constatado por Bovey & Senseman (1998) e Alister & Kogan (2005). Imidazolinonas controlam muito bem tanto folhas largas quanto gramíneas. Os herbicidas desse grupo químico começam pelo prefixo ima-, como imazapic (Plateau), imazaquin (Scepter) e imazethapyr (Pivot). Herbicidas inibidores da EPSPS, da GS, da ALS e demais mecanismos de ação 7 Sulfonilureias São conhecidos milhares de compostos contendo esse tipo de estrutura. As sulfonilureias com propriedades herbicidas apresentam essa estrutura básica como ponte entre um radical aril e um heterociclo. São conhecidas centenas de sulfonilureias com propriedades herbicidas, sendo muitas já comerciais. Sua seletividade depende do complexo de enzimas e da capacidade das plantas em decompor a sulfonilureia por metabolização. Diversas espécies de plantas daninhas já desenvolveram resistência a alguma sulfonilureia. Na maior parte dos casos, o desenvolvimento de resistência está associado à alteração do local de ligação da ALS nas plantas resistentes. Sulfonilureias controlam melhor folhas largas, apesar de também controlarem folhas estrei- tas. Os herbicidas desse grupo químico terminam com o sufixo -uron, como chlorimuron-ethyl (Classic), nicosulfuron (Sanson) e flazasulfuron (Katana). Triazolopirimidinas Esses herbicidas apresentam alta eficácia em doses baixas. Além de serem seletivos para diversas culturas, podem ser usados em pré e pós-emergência. Os herbicidas desse grupo químico terminam com o sufixo -sulam, como cloransulam-methyl (Pacto), diclosulam (Spider) e pexosulam (Ricer). Pirimidinil (tio) benzoatos Esses herbicidas atuam inibindo a enzima ALS. Com a inibição dessa enzima, não há formação dos aminoácidos ramificados valina, leucina e isoleucina. Os herbicidas desse grupo químico terminam com o sufixo -bac, como bispyribac (Nominne) e pyrithiobac (Staple) Inibidores da EPSPS Glicina substituída Esses herbicidas atuam na síntese de alguns aminoácidos vitais para a planta, como fenilalanina, triptofano e tirosina. Após 21 dias da aplicação, as plan- tas começam a apresentar clorose gradativa, seguida por necrose e morte. Herbicidas como o glifosato é utilizado em pós-emergência, sendo absorvido pelas folhas. Após ser absorvido, transloca-se rapidamente até atingir o floema, acumulando-se nos pontos de crescimento (meristemas). Dentre os herbicidas desse grupo químico, destacam-se Roundup, Glifosato Nortox, entre tantos outros dessecantes. Herbicidas inibidores da EPSPS, da GS, da ALS e demais mecanismos de ação8 Inibidores da GS Aminoácidos São herbicidas de contato, não seletivos e de amplo espectro de controle sobre plantas daninhas. Esses herbicidas são altamente solúveis em água e apresentam comportamento de ácido fraco. Consegue se translocar com facilidade tanto no floema quanto no xilema, mas a translocação é limitada devido à rápida ação inibitória na fotossíntese, com formação de agentes tóxicos que comprometem a integridade da célula, limitando sua própria translocação. Um herbicida desse grupo químico é, por exemplo, o amônio- -glufosinato (Finale). No Quadro 3, são apresentados os mecanismos de ação descritos ante- riormente, com seus grupos químicos e principais sintomas observados nas plantas daninhas controladas por esses herbicidas. Quadro 3. Mecanismos de ação, grupo químico e principais sintomas nas plantas Mecanismo de ação Grupo Químico Sintomas Inibidores da polimerização da tubulina Dinitroanilinas Hipocótilo intumescido, rachado e sistema radicular pouco desenvolvido, com várias raízes laterais. Inibidores da ALS Imidazolinonas, sulfonilureias, triazolopirimidina Clorose internerval, seguida de arroxe- amento de algumas folhas, murcha e necrose. Inibidores de EPSPS Glifosato Clorose gradativa, seguida de necrose e morte da planta. Inibidores da GS Amônio-glufosi- nato Inibição da fotossíntese, clorose seguida de necrose. Inibidores da síntese de ácidos nucléicos e proteínas Cloroacetamidas Causa inibição da divisão celular tanto em monocotiledôneas como em eudicotiledôneas. Inibidores da biossíntese de ácidos graxos de cadeia longa Thiocarbamatos Quando emergem, as plântulas apresen- tam-se intumescidas e com cor verde forte e brilhante; os brotos emergem encarqui- lhados nas laterais do coleóptilo. Fonte: Adaptado de Oliveira Júnior, Constantin, Inoue (2011). Herbicidas inibidores da EPSPS, da GS, da ALS e demais mecanismos de ação 9 Principais mecanismos de ação no controle de plantas daninhas Inibidores da ALS Imidazolinonas As imidazolinonas e as sulfonilureias, embora apresentem diferenças quí- micas, atuam no mesmo sítio de ação (Figura 3), produzindo sintomas de fitotoxicidade similares nas plantas susceptíveis. Ambos grupos são efetivos em doses muito baixas, e a maioria é altamente seletiva, controlando um largo espectro de folhas largas de ciclo anual. Figura 3. Locais de atuação dos herbicidas que inibem a síntese de algum tipo de aminoácido. Nos retângulos, constam os nomes dos herbicidas ou grupos de herbicidas e nas elipses, as respectivas enzimas inibidas. Fonte: Adaptada de Vargas et al. (1999). Os herbicidas imazethapyr e imazapic são moléculas de grande uso no Brasil. São recomendados para o controle de plantas daninhas em pós-emergência na cultura da soja e em pré e pós-emergência nas culturas de amendoim e cana-de-açúcar, respectivamente. Apresentam alta solubilidade em água, caráter ácido, eficiência em dose baixa e elevada persistência no ambiente (RODRIGUES; ALMEIDA, 2011). Herbicidas inibidores da EPSPS, da GS, da ALS e demais mecanismos de ação10 Sulfonilureias Os inibidores da ALS, mesmo quando aplicados nas folhas das plantas, po- dem apresentar atividade no solo, podendo afetar até mesmo a germinação das sementes. As sulfonilureias podem causar fitotoxicidade em culturas como a soja, cujas folhas apresentam clorose nas nervuras principal e secundária, podendo evoluir para o limbo das folhas novas (Figura 4). Em casos de fitotoxicidade acentuada, pode ocorrer enrugamento dos folíolos do trifólio em desenvolvimento por ocasião da aplicação. Os sintomas de fitotoxicidade nas culturas são causados, em geral, por doses acima das recomendadas, aplicações incorretas e cultura com problemas fitopatogê- nicos no momento da aplicação. Esses herbicidas são seletivos, afetando tanto plantas daninhas eudicotiledôneas quanto monocotiledôneas. As plantas afetadas podem apresentar amarelecimento nas porções superiores e inferiores, e suas folhas tornam-se enrugadas, prejudicando o crescimento e deixando as plantas com estatura reduzida. Os sintomas mais fortes incluem o aparecimento de manchas marrons (bronzeadas) e necrose do nó que liga o pecíolo foliar ao caule,progredindo para o desenvolvimento da cor marrom na medula. Triazolopirimidinas Esses herbicidas são usados no controle de plantas eudicotiledôneas, nas culturas de soja, milho e outros cereais. A seletividade se deve ao metabolismo e aos aspectos de absorção e translocação. A degradação no solo ocorre principalmente pelos microrganismos. Pirimidinil (tio) benzoatos Em arroz irrigado, o bispyribac é aplicado em pós-emergência, quando as plantas daninhas estão no estágio máximo de 3–4 folhas. Os sintomas de efeito do produto sobre as plantas daninhas podem ser observados com 10 a 15 dias após a aplicação. Já o pyritiobac, na cultura do algodão, pode ser aplicado em pré e pós-emergência para o controle de plantas daninhas de folhas largas. Este produto pode ser aplicado por via terrestre, por meio de equipamentos pulverizadores costais (manuais ou motorizados) e tratorizados, conforme recomendação para cultura. Herbicidas inibidores da EPSPS, da GS, da ALS e demais mecanismos de ação 11 Inibidores da EPSPS Glicina substituída O glifosato é muito utilizado na dessecação de plantas daninhas em semea- dura direta, efetivo no controle de várias espécies mono e eudicotiledôneas, podendo controlar plantas daninhas perenes quando aplicado em doses maiores. É absorvido pela parte aérea, embora o movimento através de camadas de lipídeos possa ser lento. Os sintomas do glifosato levam algum tempo para se tornarem evidentes, sendo mais aparentes nos pontos de cres- cimento das plantas. A folhagem torna-se amarelada, descolorida, passando a ganhar um tom amarronzado, seguido de necrose e morte das plantas em alguns dias ou semanas. Inibidores da GS Aminoácidos O amônio-glufosinato é um herbicida de contato, muito utilizado no Brasil e no mundo em dessecação de pré-plantio, culturas perenes ou em pós-emergência de culturas anuais. Esses herbicidas apresentam rápido efeito de dessecação sobre plantas suscetíveis. Na cultura do milho, o amônio-glufosinato deve ser aplicado quando as plantas daninhas estiverem em crescimento ativo, sendo que os primeiros sintomas de controle podem ser observados a partir do segundo dia após a aplicação. Outro ponto importante a destacar é que esses herbicidas apresentam absorção foliar com translocação reduzida, não sendo absorvidos pelas raízes; consequentemente, não apresentam atividade no solo. Mistura de herbicidas: qual a eficácia? A mistura em tanque é definida como a associação de agrotóxicos e afins no tanque do equipamento aplicador, imediatamente antes da pulverização. Segundo Guimarães (2014), a mistura em tanque de agrotóxicos ou afins propicia redução de custos, de número de entradas na área, de combustível e de volume de água, bem como menor compactação do solo, menor tempo de exposição do trabalhador rural ao agrotóxico e melhor manejo e prevenção da resistência de pragas. Herbicidas inibidores da EPSPS, da GS, da ALS e demais mecanismos de ação12 Quando se fala em mistura de agrotóxicos, é preciso conhecer conceitos como sinergismo, associação aditiva e antagonismo. � Sinergismo — a utilização de dois produtos é potencializada e o controle acaba sendo mais efetivo do que se fossem aplicados os produtos de forma isolada, como a mistura de glifosato + clorimurom + óleo mineral, potencializando a ação do glifosato sobre as plantas daninhas. � Associação aditiva — ocorre quando o controle se equipara à soma dos efeitos isolados. Ou seja, utilizar esses produtos em associação ou de forma isolada causará o mesmo efeito. � Antagonismo — o controle é inferior à soma dos efeitos isolados, não chegando à sua potencialidade máxima de controle. O casos mais conhecido de antagonismo é a mistura de produtos como o 2,4-D e graminicidas, causando a redução de mais de 30% no controle de gramíneas. Em trabalho elaborado por Gazziero (2015), foi observado que, em relação ao número de produtos que costumam ser misturados na mesma operação, 16,1% dos casos são aplicados apenas dois produtos; em 40,7% das vezes se utilizam três produtos; em 26,4% são usados quatro pro- dutos; cinco produtos são misturados em 11,8% das aplicações; e em 5% das respostas ocorre a mistura de seis ou mais produtos aplicados concomitantemente. É de fundamental importância o conhecimento da classificação dos her- bicidas quanto ao seu mecanismo de ação para que seja possível planejar adequadamente a rotação do uso de herbicidas e de culturas visando evitar e retardar o aumento da frequência do biótipo resistente na área. Referências AGROLINK. Corda de viola. c2020. 1 fotografia. Disponível em: https://www.agrolink. com.br/problemas/corda-de-viola_2089.html. Acesso em: 06 nov. 2020. AGROLINK. Poaia branca. c2020. 1 fotografia. Disponível em: https://www.agrolink. com.br/problemas/poaia-branca_17.html. 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