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1 MATOLOGIA (opt) - PARTE 2 - III. HERBICIDAS: MECANISMOS DE AÇÃO 1. INIBIDORES DE ACCase O descobrimento dos inibidores de ACCases ocorreu entre o final da década de 60 e o início dos anos 70, o qual culminou com a descoberta e comercialização do diclofop para o controle de plantas daninhas gramíneas na cultura do trigo. Usos: utilizados para o controle de gramíneas em pós-emergência seletivamente para culturas dicotiledôneas em geral. Mecanismo de ação: A síntese de lipídeos ocorre no citoplasma celular e nos cloroplastos. A primeira reação na rota metabólica de síntese de lipídeos envolve a carboxilação de acetil-CoA mediada pela enzima Acetil CoA Carboxilase (ACCase). Esta reação ocorre em três etapas principais: a) o CO2 se liga à enzima b) o acetil-CoA se liga a enzima c) ocorre transferência do CO2 da enzima para o acetil-CoA Os herbicidas deste grupo são inibidores reversíveis e não competitivos da enzima ACCase e inibem o complexo ACCase-CO2, ou seja, provavelmente tem o mesmo local de ligação que o Acetil- CoA. 2 Como consequência, não ocorre a formação de malonil-CoA, bloqueando assim a reação inicial da rota metabólica de síntese de lipídios. Seletividade: existem dois tipos de ACCase: a) Formado de três subunidades, das quais duas apresentam genes nucleares e um apresenta gene cloroplástico. Esse tipo de ACCase é insensível à ação dos graminicidas e, em dicotiledôneas, 100% da ACCase do cloroplasto e 80% da ACCase do citoplasma é constituída por este tipo. b) Eucariótico: é formado de duas subunidades e é sensível a ação dos graminicidas, estando presente no citoplasma e no cloroplasto de gramíneas. 3 Arroz: fenoxaprop é seletivo devido à baixa absorção e translocação. Já cyhalofop e cletodim são metabolizados pela cultura. Trigo: a seletividade do diclofop se deve à metabolização diferenciada e irreversível. Tipos de herbicidas Inibidores de ACCase: a) Fop / Prop cyhalofop-butyl (Clincher) - arroz diclofop-methyl (Iloxan CE) – feijão, soja, cebola, trigo fenoxaprop-ethyl (Furore) – arroz, soja, fumo fluazifop-p-butyl (Fusilade) – algodão, alface, café, soja, crisântemo haloxyfop-methyl (Verdict) – soja, eucalipto, pinho propaquizafop (Shogun) – soja e algodão quizalofop-p-butyl (Targa) – soja 4 b) Dim butroxydim (Falcon) – soja clefoxydim (Aura) – arroz clethodim (Select) – soja, feijão, algodão, tomate, batata, cenoura sethoxydim (Poast) – algodão, eucalipto, girassol, feijão, soja, gladiolo tepraloxydim (Aramo 200) – algodão, feijão, soja. Sintomas: O crescimento das plantas sensíveis cessa logo após a aplicação. Os primeiros sintomas do efeito herbicida em plantas sensíveis são notados inicialmente na região meristemática, onde a síntese de lipídios para a formação de membranas é muito intensa. Ocorre desestruturação da região basal do “cartucho” das gramíneas, seguido de necrose na parte basal das folhas terminais. Folhas recém formadas ficam cloróticas e as mais desenvolvidas podem adquirir coloração roxa, laranja ou vermelha. Após, ocorre murcha e tombamento das folhas e planta. 5 Metabolização: em plantas não sensíveis, o herbicida é irreversivelmente hidroxilado (OH - ) perdendo a atividade herbicida e, o grupo hidroxila é rapidamente conjugado com glicose. Mecanismo de resistência: biótipos resistentes aos inibidores de ACCase possuem isoenzima insensível aos herbicidas. A resistência a estes herbicidas devido a ACCase mutante é comandada por um único gene nuclear parcialmente dominante. Os primeiros casos de resistência aos herbicidas inibidores de ACCase foram relatados no ano de 1982 simultaneamente na Inglaterra (Alopecurus myosuroides) e Austrália (Lolium rigidum). Atualmente são contabilizadas 48 espécies resistentes em todo mundo, sendo 7 espécies no Brasil (Avena fatua, Digitaria ciliares, Digitaria insularis, Echinochloa cruz-galli var. cruz-galli, Eleusine indica, Lolium perenne spp. multiflorum, Urochloa plantaginea) 2. INIBIDORES DA ENZIMA ACETOLACTATO SINTASE - ALS Os herbicidas inibidores de ALS (sulfonilurérias e imidazolinonas) foram descobertos em meados da década de 70, pela observação da atividade herbicida em compostos que eram utilizados com outras finalidades. Já a descoberta das sulfonanilidas e pyrimidyl-benzoatos ocorreu no início da década de 80. Usos: utilizados principalmente no manejo de dicotiledôneas, mas algumas imidazolinonas controlam gramíneas, enquanto algumas sulfoniluréias também podem suprimir ciperáceas. 6 No Brasil, cerca de 44% dos herbicidas inibidores da ALS são registrados para utilização na cultura da soja, 28% para cana-de- açúcar, 22% para arroz irrigado. Mas também há registros para algodão, feijão, milho e espécies arbóreas. Mecanismo de ação: existem duas rotas metabólicas em plantas (ocorrem principalmente em plastídios de tecidos jovens) que dão origem especificamente a três aminoácidos – valina, leucina e isoleucina. A rota sintética de VAL e LEU se inicia pela condensação de duas moléculas de piruvato para formar uma de acetolactato, mediada pela enzima acetolactato sintase (ALS, também chamada AHAS = acetohidroxibutirato sintase). Após mais duas reações é produzido oxoisovalerato (OIV), o qual é o substrato para produção de VAL e LEU. A enzima também catalisa a reação entre piruvato e cetobutirato para produzir acetohidroxibutirato, que é precursor de isoleucina. Assim, estes herbicidas são inibidores irreversíveis da ALS e se ligam em grande parte ou totalmente (dependendo do composto) a um local que aparentemente não é mais funcional para a catálise ou regulação enzimática, por isto este tipo de reação enzimática é denominada extrínsica ao sítio. Metabolização e Seletividade: o mecanismo mais comum de tolerância aos herbicidas inibidores da ALS é a metabolização. Em 7 alguns casos, também a velocidade de absorção e translocação dos herbicidas é responsável pela seletividade. Em algumas espécies de plantas, a seletividade é baseada na habilidade em metabolizar o herbicida a compostos não fitotóxicos com tal velocidade que impeça que níveis letais da molécula herbicida cheguem à enzima ALS. Entre as reações metabólicas mais comuns, envolvidas na seletividade de culturas a inibidores da ALS, estão a hidroxilação (OH - ) do anel aromático, hidroxilação alifática, desalquilação, deesterificação e conjugação. Algumas destas reações podem ocorrer concomitantemente ou se complementar para que o processo de metabolização se concretize. inseticidas organofosforados interferem na metabolização de alguns herbicidas imazapyr: não seletivo para toda vegetação utilizado somente em áreas não cultivadas. Nicosulfurom: adubação nitrogenada em cobertura na cultura do milho aumenta níveis de fitotoxicidade. Grupos: 8 imazamox (Sweeper): feijão e soja imazapic (Plateau): cana-de-açúcar e amendoim imazapyr (Arsenal): cana-de-açúcar, pinus, seringueira, NA imazaquin (Scepter): soja imazethapyr (Pivot): soja 9 Sulfoniluréias chlorimuron-ethyl (Classic): soja flazasulfuron (Katana): cana-de-açúcar halosulfuron (Sempra): cana-de-açúcar metsulfuron-methyl (Ally): arroz, trigo, pastagem nicosulfuron (Sanson): milho Trifloxissulfuron-sódico (Envoke): algodoeiro Sulfonanilidas chloransulan-methyl (Pacto): soja 10diclosulam (Spider): soja flumetsulan (Scorpion): soja Pyrimidyl-benzoatos bispiribac-sodium (Nominee): arroz irrigado pyrithiobac-sodium (Staple): algodão Principais características: - Rápida absorção e ocorre pela folha, caule e raízes. - Maioria dos compostos é para aplicação foliar e requerem uso de adjuvantes. - Produtos aplicados ao solo necessitam de umidade adequada para boa absorção. - Translocados pela via apossimplástica. - Apresentam média adsorção aos colóides do solo, baixa: lixiviação, volatilização e fotólise. - Principal método de dissipação no solo é a degradação microbiana. Sintomas: o crescimento é retardado ou inibido poucas horas após a aplicação. O meristema apical torna-se clorótico e mais tarde necrótico entre 2-4 dias após a aplicação. As nervuras desenvolvem pigmentos antociânicos, havendo frequentemente necrose e abscisão foliar. As raízes secundárias se desenvolvem pouco e apresentam tamanho uniforme entre si. A morte da planta pode demorar de 10 a 60 dias. Mecanismos de resistência: a resistência da grande maioria dos biótipos deve-se à insensibilidade da enzima ALS aos produtos 11 químicos, devido a alteração na enzima ALS de um aminoácido prolina (localizado entre as posições 150 e 200 da enzima) para outro aminoácido como serina, treonina ou histidina. existe a possibilidade (ainda não comprovada) que a alternância de uso de inibidores de ALS pertencentes a diferentes grupos químicos selecione biótipos com gene de ALS amplificado e, portanto, resistentes a todos os herbicidas. O primeiro caso de resistência aos herbicidas inibidores de ALS foram relatados no ano de 1982 na Austrália (Lolium rigidum) e o mais recente confirmado no ano de 2016 nos EUA (Cyperus compressus). Atualmente são contabilizadas 160 espécies resistentes em todo mundo, sendo 19 espécies no Brasil (Ageratum conyzoides, Amaranthus palmeri, Amaranthus retroflexus, Amaranthus viridis, Bidens pilosa, Bidens subalternans, Conysa sumatrensis, Cyperus difformis, Cyperus iria, Echinochloa cruz-galli var. cruz-galli, Echium plantagineum, Euphorbia heterophylla, Fimbristylis miliacea, Lolium perenne ssp. multiflorum, Oryza sativa var. sylvatica, Parthenium hysterophorus, Raphanus raphanistrum, Raphanus sativus, Sagittaria montevidensis). 3. INIBIDORES DE EPSPs – Enzima 5- enolpiruvilshiquimato-3-fosfato sintase A molécula de glyphosate foi descoberta três vezes: - pela primeira vez em 1950 na Suíça pela Cilag/Ciba num processo de seleção de compostos quelatizantes para tintas; 12 - na década de 60: cientistas da Stauffer também descobriram outras propriedades quelatizantes de glyphosate; - início dos anos 70: cientistas da Monsanto reinventaram a molécula e, então, descobriram as propriedades herbicidas de glyphosate. Atualmente, os inibidores de EPSPs perfazem mais de 50% das vendas globais de herbicidas (US 23,9 bilhões – 850.000 t de ácido equivalente), sendo vendido em 160 países e somando mais de 150 marcas comerciais. Foi introduzida no mercado brasileiro no final dos anos 70 e impulsionou o manejo químico de plantas daninhas no sistema de semeadura direta. Usos: São herbicidas não seletivos, que controlam mono, dicotiledôneas anuais e perenes e ciperáceas. São aplicados em pós-emergência das plantas daninhas e em pré-emergência ou pós- semeadura das culturas em situações de semeadura direta. Também são utilizados para eliminar cana-de-açúcar ou pastagem por ocasião de sua renovação. Estes herbicidas não penetram em caules lenhosos (sem epiderme verde) de árvores, videiras, frutíferas, cafezal e outras plantas. Assim, podem ser utilizados em pomares e áreas de reflorestamento, desde que as folhagens da cultura não sejam atingidas. Também são utilizados no controle geral da vegetação em áreas não agrícolas (NA), como áreas industriais, beiras de cerca, terrenos baldios, margens de rodo e ferrovias e em ambientes aquáticos (EUA). 13 Mecanismos de Ação: A enzima 5-enolpiruvilshiquimato-3-fosfato sintase (EPSPs) está presente na rota da síntese dos aminoácidos aromáticos fenilalanina, tirosina e triptofano. É sintetizada no citoplasma e transportada para dentro do cloroplasto onde atua. Esta enzima catalisa a reação do shiquimato-3-fosfato (S3P) e fosfoenolpiruvato (PEP) para produzir 5-enolpiruvilshiquimato-3-fosfato e fosfato inorgânico (Pi). Essa reação ocorre em duas etapas, onde inicialmente a enzima EPSPs se liga ao S3P, formando o complexo EPSPs-S3P e, posteriormente o PEP se encaixa nesse complexo, permitindo o prosseguimento da reação produzindo EPSP O glyphosate não se liga à enzima livre, mas ao complexo EPSPs-S3P, impedindo a ligação PEP, formando o complexo inativo EPSPs-S3P-glyphosate. Com a inibição da formação de corismato reduz-se a inibição da enzima 3-deoxi-D-arabino-heptulosonato-7-fosfato sintase (DAHPS), que continua atuando e causa dreno considerável de carbono produzido na fotossíntese, acumulando shiquimato. Estima-se que 35% da massa seca das plantas são representados por derivados da via do shiquimato. Glyphosate inibe a EPSPs por competição com o substrato PEP, evitando a transformação do shiquimato em corismato. O EPSPs está presente em todas as plantas, os fungos e a maioria das bactérias, mas não ocorre em animais, o que explica a baixa toxicidade para mamíferos. 14 Sintomas: os sintomas nas plantas tratadas se desenvolvem lentamente. Em condições de clima quente e úmido os sintomas ocorrem em até 10 dias e podem levar até 30 dias para se manifestarem em clima frio ou seco. Inicialmente as plantas paralisam o crescimento e posteriormente sintomas de clorose surgem nas regiões meristemáticas ou nas folhas mais jovens, seguida de necrose foliar entre uma a três semanas após a aplicação. Em algumas espécies a coloração das folhas poderá ficar levemente rosada ou roxo- avermelhada. Árvores e arbustos tratados com dose sub-letal podem iniciar nova brotação, que será deformada e normalmente retorcida devido ao desbalanço dos níveis de auxina e etileno (triptofano é precursor de etileno/auxinas). E4P + PEP DHAP 3-deoxi-D-arabino-heptulosonato-7-fosfato Enzima DHAPs Shiqimato S3P Enzima EPSPs EPSPs–S3P + PEP EPSP Corismato TRP Arogenato FEN TYR 15 Seletividade: Plantas cultivadas são normalmente não tolerantes aos inibidores de EPSPs. Contudo, graças aos avanços da engenharia genética foram desenvolvidas culturas resistentes, como soja, milho, algodão, trigo, arroz, fumo e tomate. O primeiro sucesso mundial da cultura resistente aos herbicidas foi obtido com soja (1996), através do gene que confere insensibilidade à enzima EPSPs. Esse gene é denominado CP4 e provém de bactéria de solo do gênero Agrobacterium sp Cepa CP4, identificada a partir de seleção entre micróbios que decompõe glyphosate. Além disso, a EPSPs proveniente do gene CP4 tem elevada afinidade para PEP. Resistência: não se sabe ainda exatamente quais são os mecanismos de resistência adquirida pelas plantas daninhas, mas acredita-se que seja um desvio de rota ou mesmo insensibilidade da enzima EPSPs ao glyphosato, pois foi verificado baixo acúmulo 16 ou praticamente nenhuma alteração na quantidade acumulada de shiquimato em biótipos com resistência comprovada. No caso das culturas resistentes ao glifosato, a enzima EPSPs sensível ao glifosato é substituída via engenhariagenética pela enzima CP4 EPSPs proveniente da Agrobacterium sp cepa CP4, o qual é totalmente insensível ao glifosato. Grupos: Derivados da glicina E4P + PEP DHAP 3-deoxi-D-arabino-heptulosonato-7-fosfato Enzima DHAPs Shiqimato S3P Enzima EPSPs Endógena EPSPs–S3P + PEP EPSP Corismato TRP Arogenato FEN TYR glifosato Enzima EPSPs Agrobacterium 17 IPA = Sal isopropilamina (glyphosate) MAM = Sal monoamônio (glyphosate) TMS = Sal trimetilsulfônio (sulfosate – Touchdown, Zapp) L-PPT = L-isômero de fosfinotricina (glufosinato de amônio – Finale) Principais características: - Apresenta espectro de controle muito amplo; - Sua translocação é simplástica em gramíneas e folhas largas, facilitada em alta luminosidade; - Mata a planta lentamente; - É mais eficiente com baixa vazão e menores gotículas do que alta vazão e gotículas grandes; - Sua translocação para o sistema radicular é mais eficiente pela folhagem da planta durante a primeira semana após a aplicação; - Não apresenta atividade no solo, por causa de sua conjugação com sesquióxidos de ferro e alumínio; - Sua atividade é reduzida por pulverização com água contendo muitos sais solúveis (Ca e Mg); - Apresenta pouca toxicidade para animais; - Sua absorção pelas plantas é lenta (4-6 horas sem chuva) devido o coeficiente de partição octanol/água (Kow) ser baixo, indicando reduzida afinidade por lipídios e elevada solubilidade em água. 18 4. Herbicidas Auxinas Sintéticas ou Mimetizadores de Auxina - 1880: Darvin - primeiro interesse científico que levou à proposição com ação auxínica (fototropismo). - 1917: proposto os princípios para síntese de auxinas mais ativas. - 1934/35: foram isoladas auxinas de plantas e uma auxina (NAA) foi utilizada como enraizadora de mudas. - 1940: primeiros testes em campo quanto à ação herbicida de 2,4- D e outras auxinas sintéticas. - 1945: o produto 2,4-D foi registrado para uso agrícola. - 1950: registro do dicamba. - Anos 60: foram descobertas as piridinas (picloram) - 1977: registrado triclopyr - 1990: registro de fluroxipir: - 1998: descoberto aminopiralide. - 2007: descoberto aminociclopiraclor Usos: utilizados exclusivamente para o controle de plantas daninhas de folha larga em aplicações pós-emergência. Em geral são seletivos para gramíneas. O 2,4-D é indicado para o controle de vegetação desenvolvida antes da semeadura no sistema de semeadura direta. Também tem registro para aplicações em jato dirigido em lavouras de café após 2 anos de plantio das mudas (raízes se desenvolvem e as plantas ficam tolerantes ao produto). O dicamba tem registro para as culturas do arroz, cana-de- açúcar e gramados. Os demais herbicidas são registrados para aplicação em pós- emergência em lavouras de pastagens gramíneas. 19 Mecanismo de ação: quando se aplica herbicidas auxinas sintéticas aos vegetais sensíveis, os níveis celulares de auxinas aumentam e o metabolismo da planta fica desregulado. A atividade fitotóxica destes herbicidas decorre de dois fenômenos: - Efeito a curto prazo: o desbalanço hormonal promove a ativação das enzimas hidrolíticas da parede celular e, consequentemente, a elongação excessiva das células devido à acidificação da parede celular pelo rompimento das microfibrilas de celulose. A quebra das microfibrilas elimina a pressão de parede, permitindo a entrada de água e promovendo o crescimento da célula. - Efeito a longo prazo: a aplicação de auxinas promove o acúmulo de cálcio no citoplasma e, consequentemente, ativa a produção de calmodulim, que por sua vez aciona enzimas controladoras responsáveis pela ativação gênica que estimulam a proliferação de tecidos (epinastia de folhas e caules) e o principal causa a interrupção do floema impedindo o movimento dos fotoassimilados. Sintomas: após a aplicação observa-se o crescimento desordenado do tecido devido à diferença de suscetibilidade entre as células. Isso causa o fenômeno chamado epinastia, o qual é o enrolamento e curvatura do caule e nervuras. Posteriormente ocorre murcha, clorose e queda de folhas. Também ocorre encarquilhamento de folhas e as terminais paralisam o crescimento. Simultaneamente, há o rompimento do caule e dos tecidos de condução (floema), o que interrompe o fluxo de fotoassimilados – morte da planta. 20 21 Seletividade: somente em gramíneas é devido a vários fatores: a) possuem meristema intercalar* (próximo aos nós) que funcionariam como uma barreira para translocação das auxinas sintéticas; * Meristemas Intercalares – Encontrados entre tecidos maduros ou diferenciados (por exemplo, acima do nó no colmo e na base da folha) – produzem o crescimento em extensão. b) arranjo do tecido vascular em feixes dispersos protegidos pelo esclerênquima (bainha do floema) pode prevenir a destruição do floema; c) aril hidroxilação do 2,4-D, sendo esta a principal rota para metabolização; d) exsudação radicular; e) estádio de desenvolvimento da cultura. Ex: arroz e trigo somente após o perfilhamento e antes do emborrachamento; milho antes do aparecimento do cartucho ou no estádio de 4-6 folhas em jato dirigido. 22 Resistência: como estes herbicidas possuem múltiplos locais de ação é especulado que haveria dificuldade de aparecerem plantas resistentes. Entretanto, devido ao longo tempo de uso hoje existem 38 espécies de plantas daninhas resistentes ao mimetizadores de auxina, sendo apenas três no Brasil (Conyza sumatrensis, Echinochloa cruz-galli var. cruz-galli, Echinochloa cruz-pavonis) Não há evidencias conclusivas a respeito do mecanismo envolvido na resistência. Especula-se três possibilidades: a) a exsudação de herbicidas pelas raízes possa ser mais acentuada nos biótipos resistentes; b) a metabolização do herbicida seja superior nos biótipos resistentes; c) ausência de proteínas receptoras de auxina nas membranas celulares. 23 Moléculas: aminopyralid 24 aminocyclopyrachlor-methyl 2,4-D (Aminol, DMA): cana-de-açúcar, milho, arroz, trigo, café, soja, aveia, trigo, pastagens, NA, gramados. dicamba (Banvel): trigo, arroz, cana-de-açúcar, gramados, NA. fluroxipyr (Starane): pastagens. picloram (Padron): pastagens. triclopir (Garlon): pastagens. aminopyralid: pastagens. aminociclopiraclor (em lançamento): pastagens Principais Características: - formulados nas formas salina e éster (éster: muito voláteis mesmo em condições de baixa temperatura, porém absorvidos mais rapidamente); - translocados via apossimplástica; - formulações amina (sal) são rapidamente lixiviados em solos arenosos e pouco em solos argilosos; - fotólise e degradação química são insignificantes; - degradação microbiana é acentuada para os benzóicos e fenóxis, mas insignificante para os picolínicos (até 6 anos ativo no solo). 25 Novidade Safra 2019/20: - Sistema Enlist: a) Sementes & Biotecnologia: germoplasma altamente produtivo com tolerância a diferentes herbicidas, como glifosato, 2,4-D e glufosinato, no caso de soja, com adição de haloxifop para a cultura do milho (futuramente algodoeiro); b) Soluções Herbicidas: nova formulação com Tecnologia Colex- D™ - novo sal e um processo de formulação inovador que promove ultrabaixa volatilidadee redução expressiva na deriva e do odor. 5. Herbicidas Inibidores do Fotossistema I Pertencem ao grupo químico bipiridilios descobertos em 1955 na Inglaterra. Tiveram importante papel na introdução e desenvolvimento do sistema de semeadura direta, viabilizando a principal dificuldade deste sistema em suas origens, que era a eliminação da vegetação precedendo à instalação da cultura. Apesar da terminologia inibição do F1 ser correntemente utilizada para descrever os efeitos dos herbicidas bipiridilios, admite-se atualmente que estes compostos não inibem o funcionamento do F1, mas sim atuam como captadores de elétrons deste sistema. No Brasil existem apenas duas moléculas representados pelos herbicidas paraquat e diquat. Usos: principalmente para controle não seletivo da vegetação. Atualmente são também utilizados em uma grande diversidade de situações devido à sua ação de contato, sendo adequados para o 26 controle de mono e dicotiledôneas. Porém, possuem limitação de eficiência em plantas daninhas perenes e em anuais em avançado estádio de desenvolvimento. Mecanismos de Ação: a ação dos herbicidas inibidores da F1 acontece na fase clara da fotossíntese no interior das membranas dos tilacóides dos cloroplastos. Avanços recentes no estudo do F1 apontam que este se constitui de um conjunto de várias proteínas responsáveis pela recepção da energia plastocianina e pelo seu transporte até a ferredoxina. Os herbicidas bipiridilios ligam-se a proteína PsaC e recebem a energia que seria transferida para a ferredoxina devido ao seu potencial redutor, que é de 446 nV e 349 nV para paraquat e diquat, respectivamente. Este processo é considerado como local de ação dos herbicidas inibidores do F1. Porém, a ação dos herbicidas não consiste unicamente em bloquear a transferência de energia, mas também recebê-la e impossibilitar a produção de NADPH + . Além disso, ao receber preferencialmente os elétrons no lugar da ferredoxina ocorre simultaneamente uma reação com oxigênio formando oxigênio singleto (O2) e peróxido de hidrogênio (H2O2) – chamados radicais livres. A disponibilidade dos radicais livres no interior celular proporciona uma reação em cadeia de peroxidação dos lipídeos presentes na membrana plasmática, ocasionando seu rompimento e o vazamento do conteúdo celular e a morte da planta. 27 Sintomas: poucas horas após a aplicação surgem manchas verde- escuras seguidas de murcha e necrose nas folhas atingidas pela aspersão do herbicida. As manchas são devidas ao extravasamento do conteúdo celular. A intensidade dos sintomas aumenta quando as plantas são expostas à luz. Seletividade: existe tolerância a baixas doses dos herbicidas inibidores de F1 em feijão, amendoim e azevém perene, atribuída ao fato de que estas culturas possuem altas quantidades das enzimas detoxificadoras superóxido dismutase (SOD), catalase e peroxidase. A inexistência de atividade fotossintética no tronco de plantas perenes adultas determina seletividade e possibilidade de contato dos herbicidas bipiridilios. Resistência: atualmente são registrados 32 casos de plantas daninhas resistentes aos herbicidas bipiridilios e somente um no Brasil confirmado em 2017 (Conyza sumatrensis). Contudo, estes casos envolvem mecanismos de resistência relacionados à translocação deficiente e/ou compartimentação dos herbicidas. Moléculas: 28 Paraquat (Gramoxone): registrado para as culturas da banana, café, cana-de-açúcar, citros, maçã, seringueira, algodão, arroz, batata, couve, feijão, milho, trigo e soja Diquat (Reglone): registrado para as culturas da batata, feijão, soja, algodão, milho, girassol, café e citros Características gerais: - São altamente solúveis em água e, por isso, formulados em solução aquosa; - São cátions fortes; - São rapidamente adsorvidos e inativados pelos colóides do solo; - São facilmente absorvidos pelas folhas – após 30 minutos de sua aplicação a ocorrência de chuva não mais influencia sua eficiência; - Sua ação é muito mais rápida na presença de luz; - Comumente, morte das plantas é tão rápida na presença de luz que não dá tempo de eles se translocarem na planta; - A toxicidade do diquat é alta e a do paraquat e muito alta para mamíferos. 29 6. Herbicidas Inibidores do Fotossistema II A maioria dos herbicidas com esse mecanismo de ação foi desenvolvido nas décadas de 50 e 60 e alguns posteriormente na década de 70. São de grande importância na agricultura brasileira e mundial, sendo largamente utilizados nas culturas de grande interesse econômico, como arroz, feijão, milho, cana-de-açúcar, soja, algodão, fruteiras e hortaliças. Possuem quatro grandes grupos: triazinas, uréias, uracilas e nitrilas. Usos: são utilizados para o controle em pré-emergência de plantas daninhas eudicotiledôneas anuais em diversas culturas. Contudo, com boa tecnologia de aplicação, podem ser utilizados em aplicações em pós-emergência das plantas daninhas, quando estas estiverem no estádio de plântulas. Também controlam algumas gramíneas anuais. Mecanismos de Ação: bloqueiam o transporte de elétron do F2, porque bloqueiam a atividade da quinona QB na proteína D1. A QB é um receptor de 2 elétrons. Os herbicidas inibidores do F2 conseguem se encaixar, ao menos em parte, no mesmo local de ligação da quinona na proteína D1, cessando assim o fluxo de elétrons no F2. Todavia, as moléculas de clorofila continuam captando energia e, como o fluxo de elétrons fica interrompido, as moléculas ficam com carga energética acentuada, sendo denominadas clorofilas “triplet”. As clorofilas “triplet” reagem com oxigênio formando radicais de oxigênio, que por sua vez, oxidam os lipídeos (peroxidação). 30 Além disso, a própria clorofila de carga tríplice pode reagir diretamente com os lipídios necrose foliar. Sintomas: são inibidores fotossintéticos e os sintomas geralmente são clorose foliar seguida de necrose. Seletividade: a detoxificação do ingrediente ativo é um dos principais mecanismos que conferem seletividade aos herbicidas inibidores de F2, podendo ocorrer por reações de conjugação (folhas) e dehalogenação (raízes). Além disso, o posicionamento do herbicida no solo também pode conferir seletividade em algumas culturas, principalmente perenes (seletividade por posição). Resistência: atualmente existem 74 espécies com resistência comprovada aos inibidores de F2 (72% eudicotiledôneas), sendo somente quatro no Brasil (Amaranthus retroflexus, Amaranthus viridis, Bidens pilosa e Bidens subalternans). A maioria dos casos se deve a alterações na proteína D1. Esta proteína na membrana do tilacóide contém 343 aminoácidos divididos em sete hélices, das quais são paralelas à membrana. O local de ligação de QB está compreendido entre duas hélices trans-membranas (IV e V) que se concentram entre os aminoácidos 211 até 275. Os biótipos resistentes apresentam alterações no aminoácido da posição 264. No início dos anos 80 constatou-se outro mecanismo de resistência, na qual espécies de plantas daninhas apresentavam enzimas que detoxificavam os herbicidas. 31 a associação entre herbicidas inibidores de F1 e herbicidas inibidores de F2 tornou-se uma prática comum que garante a eficiência no controle de plantas daninhas bem como aqueles biótipos resistentes. Grupos: Características: - A taxa de fixação de CO2 em plantas sensíveis declina empoucas horas após o tratamento; - Esses herbicidas não provocam nenhum sinal visível de intoxicação no sistema radicular; 32 - Aparentemente, todos podem ser absorvidos pelas raízes; - Todos translocam-se nas plantas apenas via xilema; - Em pós-emergência, necessitam de boa cobertura foliar e adição de adjuvante (difícil penetração foliar); - Normalmente não apresentam problemas de deriva por volatilização, pois possuem pressão de vapor muito baixa; - Plantas que estão se desenvolvendo em baixa luminosidade são menos suscetíveis a esses herbicidas; - Em geral, são muito adsorvidos pelos colóides orgânicos e minerais do solo; - É comum ocorrer efeito sinérgico quando se aplicam inibidores de F2 em associação com inseticidas ou fungicidas inibidores da colinesterase; - Apresentam toxicidade muito baixa para mamíferos. 7. Herbicidas Inibidores de PROTOX Os primeiros herbicidas inibidores da enzima Protoporfirinogênio oxidase (PROTOX ou PPO) foram desenvolvidos no início da década de 60 pela empresa Rohm and Hass para utilização na cultura do arroz. No início do desenvolvimento e utilização destes herbicidas a participação da enzima PROTOX era desconhecida e algumas conclusões equivocadas relacionadas à baixa sensibilidade de pigmentos brancos, ao antagonismo com diuron e as interações com Fe e Mg causaram confusões em relação aos estudos do mecanismo de ação dos herbicidas difeniléteres. 33 Atualmente, os herbicidas inibidores de PROTOX pertencem a quatro grupos químicos, sendo que os produtos pertencentes aos grupos possuem as seguintes nomenclaturas: - grupo difeniléteres a terminação “fen” - grupo das triazolinonas a terminação “one” - grupo das ftalamidas o prefixo “flu” - grupo oxidiazol não possui nomenclatura específica. Os produtos pertencentes ao grupo químico difeniléteres possuem maior importância neste mecanismo de ação, seguidos atualmente pelos produtos do grupo triazolinonas. Usos: são utilizados para o controle de plantas daninhas anuais de folha larga e algumas gramíneas. A ação graminicida destes compostos é específica para alguns herbicidas e encontrada apenas para aplicações em pré-emergência. Porém, a maior utilização destes herbicidas é em pós- emergência, onde a maior eficiência é obtida em aplicações realizadas quando as plantas daninhas estiverem com duas a seis folhas no máximo. A maior utilização destes herbicidas acontece nas culturas da soja e feijão, sendo também utilizados na olericultura e reflorestamento. Mecanismo de Ação: a enzima PROTOX é a chave na rota de síntese de porfirinas que acontece no cloroplasto e origina-se de glutamato. Nos cloroplastos, glutamato origina aminolevulinato (ALA) após três reações químicas. Duas moléculas de ALA se condensam para formar porfobilinogen. Quatro destas moléculas se condensam e após 3 reações originam protoporfirinogênio IX 34 (PROTO IX) que, por sua vez será oxidado pela enzima PROTOX formando protoporfirina IX e após quatro reações origina clorofila. A ação do herbicida acontece pela competição com a enzima PROTOX pelo substrato protoporfirinogênio IX impedindo a produção de protoporfirina IX e resultando em acúmulo de protoporfirinogênio IX no cloroplasto. A partir deste acúmulo, protoporfirinogênio IX se difunde do cloroplasto para o citoplasma, onde é transformado em protoporfirina IX, que é um composto altamente fotodinâmico e, após a sua oxidação, resultará em oxigênio singleto. As consequências finais são a peroxidação de lipídios e o extravasamento do conteúdo celular. Adicionalmente, a continuidade do funcionamento da rota e ausência de produção de clorofila determina o aumento do fluxo de carbono para este metabolismo objetivando o suprimento de clorofila. A contínua alimentação da rota aumenta a produção de protoporfirinogênio IX, e assim, os danos causados pela inibição da enzima PROTOX são continuamente incrementados. 35 36 Sintomas: em nível molecular, os sintomas dos herbicidas inibidores de PROTOX iniciam-se em uma hora após a exposição à luz através da quebra de ligações eletrolíticas, diminuição da produção de ascorbato e glutationa e da diminuição da atividade das enzimas da rota de síntese de clorofila. Em plantas daninhas sensíveis, os sintomas são rápido branqueamento, dessecação e necrose, onde a necrose acontece em até dois dias após a aplicação. Como estes herbicidas não possuem translocação, a necrose acontece unicamente nas áreas que receberam o herbicida e a morte da planta está relacionada à quantidade e ao tipo de área foliar afetada, principalmente em relação às gemas laterais. Os sintomas dos inibidores de PROTOX aplicado via solo só aparecem depois da emergência das plântulas e a progressão é semelhante àqueles aplicados via foliar. Sintoma saflufenacil emergência soja 37 Sintoma lactofen em soja Seletividade: a seletividade pode se explicada através da degradação diferencial do herbicida, variação da sensibilidade entre espécies aos efeitos tóxicos do oxigênio singleto e a diferente sensibilidade do local de ação. A seletividade também pode estar relacionada à interceptação, à absorção e translocação diferencial entre espécies (acifluorfen – cebola). Fatores que afetam a eficiência: - Baixa umidade relativa do ar - Baixa temperatura - Antagonismo quando associado com diuron e herbicidas inibidores de ACCase - Características das plantas daninhas Resistência: Atualmente existem 13 relatos de biótipos resistentes aos inibidores de PROTOX, sendo 3 no Brasil (Amaranthus 38 retroflexus, Conyza sumatrensis e Euphorbia heterophylla). O mecanismo de resistência envolve a perda de um aminoácido glicina na posição 210 da enzima PROTOX. A perda deste aminoácido altera o domínio de ligação da enzima com as moléculas herbicidas, mas sem afetar negativamente a afinidade com o substrato e, assim, a sensibilidade global para os herbicidas inibidores da PROTOX é reduzida em pelos menos cem vezes. Grupos Químicos: Saflufenacil - Heat 39 Principais características: - podem penetrar pelas raízes, caules e folhas de plantas jovens; - pouca ou praticamente nenhuma translocação necrose tem formato e intensidade das gotículas de pulverização; - atividade herbicida acontece na presença de luz; - os difeniléteres são fortemente adsorvidos pela matéria orgânica do solo e muito pouco lixiviados; 40 - a toxicidade para pássaros e mamíferos é baixa, enquanto para peixes varia de baixa a moderada. - rapidamente absorvidos pelas folhas tolerando chuvas até 15 minutos (carfentrazone) a 2 horas (acifluorfen-sódio) após a aplicação. 8. Herbicidas Inibidores da Síntese de Carotenóides Os herbicidas inibidores da síntese de carotenóides causam nas plantas suscetíveis o inconfundível sintoma de branqueamento, e tanto isolados como em misturas, representam importantes opções de controle em diversas culturas. O clomazone (Gamit) é a molécula mais antiga do grupo e seu lançamento ocorreu na segunda metade da década de 80. Inicialmente recomendado para a soja, logo se mostrou parceiro para mistura com propanil (Stam) e vários outros herbicidas da cultura do arroz irrigado. Hoje é importante herbicida dessa cultura e de várias outras, como, algodão, fumo, cana-de-açúcar e mandioca. O isoxaflutole (Provence, Fordor) é bem mais recente, tendo sido lançado em 1997 paraa cultura do milho e, logo após, para a cultura da cana-de-açúcar. Usos: o clomazone é aplicado em pré-emergência ou pós- emergência precoce para o controle de várias plantas daninhas mono e dicotiledôneas anuais e algumas perenes. A dose empregada varia bastante de acordo com a seletividade à cultura e da sensibilidade das plantas daninhas. No arroz irrigado tem sido 41 utilizado em associação com propanil, conferindo residualidade ao tratamento. O isoxaflutole pode ser empregado em pré e pós-emergência precoce do milho e na cana-de-açúcar para o controle de gramíneas e dicotiledôneas anuais e algumas perenes. As doses empregadas são reduzidas e variam de acordo com a seletividade à cultura, sensibilidade da planta daninha e textura e umidade do solo. Tem sido associado com atrazina na cultura do milho e com diuron na cultura da cana-de-açúcar. Mecanismo de ação: estes herbicidas atuam na rota de síntese dos terpenóides, o qual é muito importante para a planta devido ao suprimento de esteróis, ácido giberélico, ácido abscísico (ABA), vitamina E (tacoferol), vitamina K, carotenóides, fitol, plastoquinona, entre outros. A síntese de caroteno nas plantas se inicia no citoplasma com a união de duas moléculas de Acetil-CoA produzindo acetoacetil- CoA. Depois de duas reações há produção de mevalonato (MVA) que após três energizações com ATP é descarboxilado produzindo isopentinil pirofosfato (IPP). IPP é um composto de cinco carbonos que sofre diversas condensações para originar os diversos derivados terpenóides nas células. A primeira etapa no uso do IPP é sua isomerização para dimetilalil pirofosfato (DMAPP). Após cinco condensações envolvendo IPP há produção de fitoeno, um composto com 40 carbonos, o qual é desaturado produzindo fitoflueno, que é desaturado novamente produzindo zeta-caroteno. Estas duas desaturações são catalisadas por fitoeno desaturase. Em seguida 42 ocorrem mais duas dessaturações originando licopeno, que sofre ciclização formando alfa e beta-caroteno. Os herbicidas deste grupo são inibidores não competitivos reversíveis da enzima fitoeno desaturase, prevenindo assim a formação de fitoflueno e zeta-caroteno e como consequência ocorre grande acumulação de fitoeno nas células. Os carotenos e a vitamina E também evitam a ação tóxica de radicais livres. O efeito destes herbicidas pode ser explicado, em parte, pela ausência de carotenóides nos cloroplastos e consequente peroxidação de lipídios e destruição de membranas e morte do vegetal. 3 ATPs C Isomerização C o n d e n s a ç ã o α e β caroteno 43 Um efeito indireto dos herbicidas decorre da falta de ABA (proveniente do beta-caroteno), onde decréscimo da concentração de ABA nas células provavelmente atrasa o fechamento dos estômatos quando a planta é submetida a estresse hídrico. Assim a planta não consegue limitar as perdas de água e ocorre dessecação intensa e rápida das plantas tratadas com estes herbicidas. O isoxaflutole bloqueia também o transporte de elétrons da fotossíntese ao nível do FSII, pela menor produção da plastoquinona necessária ao transporte de elétrons, aumentando o estresse oxidativo já comprovado pela ausência da proteção dos carotenóides. Sintomas: o crescimento das plantas continua por alguns dias, contudo, devido à falta de clorofila, a planta para de crescer e começa a surgir o característico branqueamento das folhas mais jovens, seguido de atrofia no crescimento e culminando com necrose e morte das plantas. Esse branqueamento é devido à fotooxidação e destruição da clorofila, provocados pela presença de luz e ausência de carotenóides, que não exercem seu papel protetor contra a fotooxidação. Seletividade: tem sido difícil apontar o exato mecanismo de seletividade desses herbicidas às culturas tolerantes. Sabe-se que a seletividade não é devido a diferenças de absorção ou translocação. Permanece como mais provável ou a bioativação do herbicida pelas espécies sensíveis ou diferenças no local de ação, ou ainda uma combinação de ambos. 44 A grande responsável pela seletividade do isoxaflutole em milho e cana-de-açúcar e a capacidade de metabolizar rapidamente o herbicida para dicetonitrila e, principalmente este para ácido benzóico que não possui qualquer ação herbicida. Tem sido constatado que a aplicação de inseticidas no sulco de semeadura do algodão (aldicarb, forate, disulfoton e dietholate) reduzem a fitotoxicidade do clomazone à cultura, atuando como protetores (safener) da semente do algodão. Resistência: até o momento são registrados somente quatro espécies de plantas daninhas resistentes aos herbicidas com este mecanismo de ação (Hydrilla verticillata, Raphanus raphanistrum, Senecio vernalis e Sisymbrium orientale), nenhuma no Brasil. Moléculas: 45 Ingrediente ativo Nome comercial Fabricante clomazone Gamit FMC isoxaflutole Provence 750 WG Syngenta mesotrione Callisto Syngenta norflurazon Zorial Syngenta Principais Características: - São absorvidos facilmente pelos tecidos meristemáticos nas folhas e raízes; - São translocados via apoplástica, sendo acumulados nos cloroplastos; - Apesar da sua alta solubilidade em água, o clomazone apresenta pouca mobilidade no solo devido à forte adsorção aos colóides do solo; - São voláteis, podendo ser perdidos do solo via deriva de vapor; - Estão sujeitos à fotodegradação e à degradação microbiana; - A persistência destes compostos varia de média (< 3 meses) a longa (até 8 meses), dependendo do tipo de solo, teor de matéria orgânica e conteúdo de água. 46 9. Herbicidas Inibidores da Polimerização de Tubulina Os herbicidas do grupo químico das dinitroanilinas são derivados do corante amarelo-alaranjado anilina. As propriedades herbicidas das dinitroanilinas foram documentadas inicialmente em 1960. O lançamento comercial ocorreu no final dos anos 60 e na década de 90 foi lançado comercialmente o thiazopyr. Usos: esses herbicidas controlam predominantemente gramíneas anuais e algumas dicotiledôneas anuais. São utilizados para o controle seletivo da vegetação, com aplicações em pré-emergência ou pré-semeadura incorporada, sempre antes da germinação das plantas daninhas. Mecanismo de Ação: Tubulinas são proteínas que fazem parte dos microtúbulos. Os microtúbulos são compridos, cilíndricos e ocos e são responsáveis pela movimentação dos cromossomos durante a divisão celular. Existem dois tipos de tubulinas em plantas: α e β tubulinas. Essas se organizam aos pares, formando dímeros que se alternam perpendicularmente na fibra do microtúbulo. Nos vegetais, os dímeros (pares) de tubulinas também são constituintes do cistoesqueleto celular e são responsáveis pela orientação na distribuição de celulose e na sustentação das organelas. 47 Os herbicidas inibidores de polimerização de tubulina unem- se fortemente à β tubulina e impedem que haja polimerização (formação) do dímero e, por consequência, inibem a formação das fibras de microtúbulos. Sem haver polimerização de microtúbulos não há movimentação dos cromossomos e a divisão celular é interrompida na prófase. Sequência normal da mitose O efeito direto é sobre a divisão celular, tendo como consequência o aparecimento de células multinucleadas (aberrações). Mitose interrompida pela ação de herbicidas.48 Sem ocorrer a divisão celular não há crescimento dos tecidos e órgãos. Os meristemas das raízes ficam atrofiados e, como consequência, as plântulas apresentam reduzida capacidade de absorção de água e nutrientes e acabam morrendo antes de emergirem do solo. Sintomas: para observar os sintomas há necessidade de cavar o solo e recuperar as plantas, pois estas não emergem. O principal sintoma característico da ação dos inibidores da polimerização de tubulina é o inchamento das raízes na região meristemática, onde o ápice das raízes fica engrossado devido a falta de crescimento longitudinal das células e devido a interrupção da divisão celular “coxa de galinha”. Há redução considerável na formação de raízes e, assim, a folhagem também não se desenvolve. Algumas vezes a raiz principal consegue se desenvolver, mas fica curta e desprovida de raízes secundárias. A parte aérea da planta fica atrofiada e adquire coloração avermelhada. 49 Em dicotiledôneas que conseguem emergir do solo, há formação de calos na base da planta. Essa região perde a flexibilidade e fica muito vulnerável ao quebramento com ventos. cuidado com culturas gramíneas sensíveis subsequentes. Seletividade: a seletividade para culturas decorre de três mecanismos: - Diferença de posicionamento no solo entre raízes e região tratada com o herbicida; - Padrão de crescimento das plantas; e - provavelmente, β tubulina insensível aos herbicidas. Fatores que Afetam a Atividade: são fatores que controlam as perdas dos inibidores de tubulina no solo, tais como volatilização (96% no caso de trifluralin) e fotodegradação. 50 Parte das perdas por volatilização e fotodegradação pode ser evitada com a incorporação de trifluralin ao solo após a aplicação (pré-plantio-incorporado – PPI). Em situações de plantio direto ou cultivo mínimo, as doses de rótulo podem ser 3 a 6 vezes superior às utilizadas nas situações com incorporação ao solo. Teores elevados de argila ou matéria orgânica no solo também afetam o desempenho desses herbicidas (bulas sugerem até 2 vezes a dose normal utilizada em solo arenoso). No sistema de semeadura convencional, torrões presentes na superfície do solo reterão o herbicida em sua superfície externa. Produtos: 51 Resistência: Existe o registro de 12 plantas onde já foi confirmado a resistência a este mecanismo de ação (Alopecurus aequalis, Alopecurus myosuroides, Amaranthus palmeri, Avena fátua, Beckmannia syzigachne, Echinochloa crus-galli, Eleusine indica, Fumaria densiflora, Loliumm rigidum, Poa annua, Setaria viridis e Sorghum halepense), nenhuma no Brasil. Principais características: - Paralisam o crescimento das raízes; - Possuem pouca ou nenhuma atividade foliar; - Apresentam de moderada a muito baixa movimentação no solo; - Repetidas aplicações não resultam em maior degradação microbiológica, - Todos os herbicidas deste grupo apresentam de moderada a baixa toxicidade para mamíferos; - Apresentam ótimo efeito no controle de gramíneas. IV. RESISTÊNCIA DE PLANTAS A HERBICIDAS 1. INTRODUÇÃO O controle de plantas daninhas com uso de herbicidas é prática comum na agricultura mundial e a tendência de uso desses compostos é de aumento, uma vez que essa tecnologia hoje é adotada tanto por grandes quanto por pequenos agricultores. Entretanto, os agricultores depositam excessiva confiança no controle químico das plantas daninhas e o largo e repetido uso de herbicidas exerce uma pressão de seleção que leva ao aumento do número de indivíduos resistentes na população. Esse aumento do número de indivíduos resistentes na população pode chegar até o ponto de comprometer o nível de controle. 52 Atualmente, existem mais 495 biótipos de plantas daninhas que apresentam resistência a um ou mais mecanismos herbicidas sendo 256 eudicotiledôneas e 239 monocotiledôneas. O mecanismo de ação com o maior número de biótipos resistentes é os inibidores de ALS (165 espécies), seguido pelos inibidores de PS II (74 espécies), inibidores de ACCase (48 espécies) e inibidores de EPSPs (42 espécies). No Brasil já são registrados 50 biótipos de plantas daninhas resistentes a pelo menos um mecanismo de ação. 2. SENSIBILIDADE, TOLERÂNCIA E RESISTÊNCIA Uma planta é sensível a um herbicida quando o seu crescimento e desenvolvimento são alterados pela ação do produto. Assim, uma planta sensível pode morrer quando submetida a determinada dose do herbicida. A tolerância é uma característica inata de uma espécie, em que as plantas são capazes de sobreviver e se reproduzir após o tratamento herbicida, mesmo sofrendo injúrias. A resistência é a capacidade, adquirida por alguns biótipos de uma população de plantas, de sobreviver a determinados tratamentos herbicidas que, em condições normais, controlam os membros dessa população. Pode ocorrer naturalmente ou ser induzida com o uso de técnicas de engenharia genética. A resistência pode ser: - Cruzada: ocorre quando uma mudança bioquímica, no ponto de ação do herbicida, também confere resistência a outras moléculas de diferentes grupos químicos que agem no mesmo local na planta. 53 Biótipos de Euphorbia heterophylla (leiteiro) resistente a inibidores de ALS (imidazolinonas, sulfonilurérias, sulfonanilidas). - Múltipla: é o maior problema atual, onde nos casos mais simples, dois ou mais mecanismos conferem resistência a apenas um herbicida ou a um grupo de herbicidas. Já os casos mais complexos são aqueles em que dois ou mais mecanismos conferem resistência à diversos herbicidas de diferentes grupos químicos. Biótipos de Alopecurus myosuroides (Austrália) resistem a 15 herbicidas diferentes. Biótipos de Coniza sumatrensis (Brasil) resistem a 5 mecanismos de ação (inibidores do PS II, inibidores do PS I, inibidores de Protox, inibidores de EPSPs e mimetizadores de auxinas). 3. MECANISMOS DE RESISTÊNCIA a) Alteração do Local de Ação Alteração do local de ação significa que a molécula herbicida diminui sua capacidade de inibir esse ponto, devido a uma ou mais alterações na estrutura deste local. Contudo, em uma população de biótipos resistentes ocorrem diferentes níveis de resistência ou de susceptibilidade, que podem estar relacionados com o tipo de mutação ocorrida com as formas alélicas do gene. Fontes externas de radiação, como o sol, podem provocar mutações do DNA. acredita-se que os herbicidas não sejam capazes de provocar mutações, já que esses produtos, antes de serem lançados no mercado, são avaliados quanto à sua capacidade mutagênica. 54 b) Metabolização A planta resistente possui capacidade de decompor, mais rapidamente do que plantas sensíveis, a molécula herbicida, tornando-a não-tóxica. Esse é o mecanismo de tolerância a herbicida apresentado pela maioria das culturas. c) Compartimentalização A molécula é conjugada com metabólitos da planta, tornando- se inativa, ou é removida das partes metabolicamente ativas da célula e armazenada em locais inativos, como o vacúolo. d) Absorção e Translocação A absorção e a translocação são alteradas e, assim, a quantidade de herbicida que atinge o local de ação é bastante reduzida, não chegando a ser suficiente para controlar a planta. Todos esses mecanismos podem, isoladamente ou associados, proporcionar tolerância ou resistência a herbicidas, mesmo que pertencentes a diferentes grupos químicos.55 4. EVOLUÇÃO DA RESISTÊNCIA - Teoria de evolução de Darwin: variação, herdabilidade e seleção. O surgimento de plantas daninhas resistentes a herbicidas é um exemplo de evolução de plantas como consequência de mudanças no ambiente provocadas pelo homem. O uso repetido de herbicidas para o controle de plantas daninhas tem exercido alta pressão de seleção, provocando mudanças na flora de algumas regiões. Em geral, espécies ou biótipos resistentes de uma espécie que melhor se adaptam a determinada prática são selecionados e multiplicam-se rapidamente. Muitas evidências sugerem que o aparecimento de resistência a um herbicida é devido à seleção de um biótipo resistente preexistente que, por causa da pressão de seleção exercida por repetidas aplicações de um mesmo herbicida, encontra condições para multiplicação. Tempo para evolução de uma população de biótipos de plantas daninhas resistentes. 56 Aumento da frequência do biótipo resistente devido a aplicações repetidas e anuais do mesmo herbicida. Os biótipos resistentes podem apresentar menor adaptação ecológica nesses ambientes, mas tornam-se predominantes devido à eliminação das plantas sensíveis. O tempo e a proporção de plantas resistentes em um local variam com a frequência e o uso do herbicida e dos seus efeitos biológicos, podendo ser bastante curtos ou levar muito anos. banco de sementes. 57 5. DIAGNÓSTICO DA RESISTÊNCIA EM CAMPO É um fenômeno que evolui em uma lavoura durante vários anos. O controle insatisfatório de plantas daninhas não significa necessariamente que seja resistência. Quando suspeitar, inicialmente deve-se responder às seguintes perguntas: - Produto, dosagem, época ou estádio de aplicação, calibração, volume de calda, adjuvantes, tipo de pontas e condições ambientais foram adequados? - As falhas de controle foram para uma espécie apenas? - As plantas não são resultados de reinfestação? Se todas as respostas forem afirmativas, deve-se iniciar a investigação dos fatores que levam à resistência através das seguintes perguntas: - Ultimamente tem-se repetido aplicação de um mesmo herbicida ou herbicidas com mesmo mecanismo de ação? - O herbicida em questão vem perdendo eficiência? - Há casos já confirmados de plantas resistentes a este herbicida? (Fonte de consulta: https://www.hrac-br.org/registros) - O herbicida não perdeu eficiência sobre outras espécies? Se a resposta a uma ou mais dessas perguntas for afirmativa, existe a possibilidade de ser resistência, devendo realizar testes para a confirmação. 58 6. COMO CONFIRMAR A RESISTÊNCIA O método mais comum e recomendado pelo HRAC (Herbicide Resitance Action Commitee) é colher sementes das plantas suspeitas de resistência e de plantas sensíveis, semeá-las em vasos e tratá-las com doses crescentes do herbicida em questão. Para ter certeza de que as plantas colhidas representam a população, recomenda-se colher em torno de 40 plantas ou 1.000 sementes. As diferenças entre biótipos resistentes e sensíveis de uma espécie podem ser quantitativamente expressas comparando- se as doses de herbicidas necessárias para reduzir 50% da população (DL50), da biomassa (GR50) ou da atividade da enzima (I50) das plantas tratadas com herbicida em relação às não-tratadas. 7. COMO EVITAR A RESISTÊNCIA Antes que as falhas de controle apareçam na lavoura, algumas práticas podem ser implantadas, a fim de minimizar o risco do surgimento de plantas resistentes: a) Reduzir a pressão de seleção; e b) Controlar os indivíduos resistentes antes que eles possam se multiplicar. Como? - Usar herbicidas com diferente mecanismo de ação; - Realizar aplicações sequenciais de herbicidas com diferentes mecanismos de ação; - Usar associação de herbicidas com diferentes mecanismos de ação e de detoxificação; - Realizar rotação de mecanismo de ação; - Limitar aplicações de um mesmo herbicida; - Usar herbicidas com menor pressão de seleção (residual e eficiência); - Rotacionar o plantio de culturas; 59 - Rotacionar os métodos de controle de plantas daninhas; - Acompanhar mudanças na flora; - Usar sementes certificadas; - Controlar plantas em áreas adjacentes (terraços, pós-colheita); - Rotacionar o método de preparo do solo. Riscos de evolução de resistência, de acordo com as práticas de cultivo. 8. MANEJO DA RESISTÊNCIA A HERBICIDAS As várias opções que vem sendo sugeridas estão baseadas em somente dois processos biológicos: a) Alteração da pressão de seleção; e/ou b) Seleção reversa: ocorre na ausência da seleção herbicida. O comportamento de uma população de plantas pode ser altamente modificado e os biótipos mais adaptados tendem a dominar o ambiente. A taxa de cruzamento entre os biótipos resistentes é reduzida.
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