Apresentação do PowerPoint - Stoa Social · 01/10/2014 3 1 - Inibidoreda acetil CoA 2 -...

01/10/2014

01/10/2014 pjchrist@usp.br 1

Mecanismo de ação dos herbicidas

Modo de ação dos herbicidas

Sequência de eventos desde o contato do herbicida com a planta até

seu efeito final

Mecanismo de ação dos herbicidas

É o mecanismo bioquímico ou biofísico afetado pelo herbicida e que

resulta na alteração do crescimento e desenvolvimento normal da

planta podendo levar a morte

Expressa nas plantas como mudanças: Anatômicas, Fisiológicas e

Bioquímicas

Sítio de ação dos herbicidas

ponto exato numa estrutura onde se dá o acoplamento ou etapa de

processo em que o herbicida exerce sua ação

Três conceitos importantes …

O mecanismo de ação dos herbicidas está sempre

relacionado com processos fisiológicos e bioquímicos

das plantas suscetíveis

Sequência de etapas para a ação final do herbicida

Modo de ação dos herbicidas

1 - Contato

2 - Absorção

3 – Translocação

4 – Mecanismo de ação

Sítio de ação

01/10/2014

Razões para conhecer o mecanismo

de ação dos herbicidas

Manejar plantas daninhas resistentes a herbicidas

Diagnose de injúrias causadas por herbicidas

Diagnose dos problemas de controle de plantas daninhas

Fazer recomendações de herbicidas

Influenciar na forma como um herbicida é aplicado

O conhecimento dos mecanismos de ação dos herbicidas

é essencial para as recomendações de manejo de plantas

daninhas

Atividade dos herbicidas após absorção pelas plantas

Herbicidas aplicados ao solo (pré-emergentes)

Não móveis – injúria no local de absorção – ex. trifluralina

Móveis – injúria observada no local onde há concentração do

herbicida – ex. atrazina

Herbicidas aplicados na folha (pós-emergentes)

Não móveis – herbicidas de contato, em que a cobertura foliar de

gotas pulverizadas é muito importante – ex. paraquat

Móveis – move com o transporte de fotossintetizados (floema) para

parte aérea ou raízes. Injúria obervada com mais intensidade no

local onde concentra-se – ex. glyphosate

A translocação do herbicida na planta determina a forma

de uso deste herbicida e aspectos da tecnologia de

aplicação

Seletividade do herbicida para a planta cultivada

Enzimas específicas das plantas rapidamente degradam ou desativam

um herbicida

A translocação do herbicida é limitada na planta tolerante

Insensibilidade do sítio de ação ao herbicida (exemplo - culturas RR)

Posição do herbicida em relação ao local onde está a semente e/ou

raízes

Injúria aumenta devido aos estresses que limitam a atividade

enzimática (degradação lenta)

A seletividade pode ser: (i) característica do herbicida

relacionada com aspectos bioquímicos da planta ou (ii)

posicionamento do herbicida em relação a planta daninha

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1 - Inibidore da acetil CoA2 - Inibidores da ALS – Plateau, etc3, 15 e 23 Inibidores da Mitose - Trifluralina4 - Auxinas sintéticas – 2,4-D5, 6 e 7 - Inibidores do fotossistema II – Combine8 e 16 - Inibidores da Biossíntese de lipídeos - Dual9 - Inibidores da EPSPS - Glyphosate10 - Inibidores da Glutamina sintetase11, 12, 13, 27 – Inibidores da biossíntese de caroteno - Provence14 – Inibidores da Protox - Boral

17, 25, 26 – Inibidores da síntese de ácidos nucleicos18 – Inibidores da sintese de Dihidropteroato19 – Inibidores do transporte de auxinas20, 21, 28, 29 – Inbidores da síntese de celulose - Indaziflam22 – Inibidores do fotossistema I -Paraquat24 – Inibidores da fotofosforilação oxidativa - MSMANC – não classificado

Agrupamento dos herbicidas por

mecanismo de ação

Classificação segundo a WSSA

N-fenil-ftalamidas

Inibidores da

PROTOX

01/10/2014

N-fenil-ftalamidas

Inibidores da

PROTOX

Quais são os diferentes mecanismos de ação

dos herbicidas? Os prinicipais processos bioquímicos com seus respectivos

mecanismos de ação do herbicidas são os seguintes:

Síntese de aminoácidos nas plantas

Grupo G/6 – inibidores da EPSPS

Grupo B/2 – inibidores da ALS

Grupo H/10 – inibidores da GS

Captura da energia luminosa pela planta (fase luminosa da fotossíntese)

Grupos C1/5, C2/7, C3/6 – Inibidores do fotossistema II

Grupo D/22 – inibidores do fotossistema I

Grupo E/14 – Inibidores da PROTOX

Grupos F2/27 e F3/13 – inibidores da biossíntese de carotenóides

Síntese de ácidos graxos

Grupo A/1 – inibidores da ACCase

Os grupos representados por letras e subscritos são

resultantes da classificação feita pelo HRAC, e os

números são resultantes da classificação feita pela WSSA

Reguladores de crescimento

Grupo O/4 – atuam como se fossem auxinas

Crescimento inicial das plantas

Grupo K1/3 – atuam na divisão celular (mitose)

Grupo K3/15 – atuam na síntese de ácidos graxos de cadeia muito

Reguladores de crescimento

Grupos O/4 – atuam como se fossem auxinas

Desconhecido o processo bioquímico que atua

Grupo A/17 – MSMA

Os grupos representados por letras e subscritos são

resultantes da classificação feita pelo HRAC, e os

números são resultantes da classificação feita pela WSSA

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Herbicidas envolvidos na captura da

energia luminosa na fotossíntese

Fotossistema II

Fotossistema I

Síntese da clorofila – PROTOX

Síntese dos carotenóides – PDS e HPPD

Seqüência de eventos resultante do mecanismo de ação:

Formação de radicais livre

Peroxidação de lipídeos

Destruição das membranas

Peroxidação dos lipídeos

Herbicidas que interferem na captura da energia

luminosa pela planta

Grupo C1, C2 e C3/5, 7 e 6:

Mecanismo de ação: inibem o fotossistema II da fotossíntese

Triazinas/triazinona/uracila (C1/5) – ametryne, atrazina,

cyanazina, prometryna, simazina, metribuzin, bromacil.

Uréias substituidas/amidas (C2/7) – diuron, linuron, tebuthiuron,

propanil

Benzotiadiazinone (C3/6) - bentazon

Bloqueiam o fluxo de elétrons no Qb, porém a morte da planta ocorre

pelo acúmulo de elétrons (radical livre) que promove a peroxidação dos

lípideos e a destruição das membranas celulares

São herbicidas com ação residual, com ação de contato

quando aplicados em pós-emergência, porém nesta

modalidade da aplicação exige adjuvantes.

01/10/2014

Herbicidas que interferem na captura da energia

luminosa pela planta

Grupo C1, C2 e C3/5, 7 e 6:

Mecanismo de ação: inibem o fotossistema II da fotossíntese

Triazinas/triazinona/uracila (C1/5) – ametryne, atrazina,

cyanazina, prometryna, simazina, metribuzin, bromacil.

Uréias substituidas/amidas (C2/7) – diuron, linuron, tebuthiuron,

propanil

Benzotiadiazinone (C3/6) - bentazon

Bloqueiam o fluxo de elétrons no Qb, porém a morte da planta ocorre

pelo acúmulo de elétrons (radical livre) que promove a peroxidação dos

lípideos e a destruição das membranas celulares

São herbicidas com ação residual, com ação de contato

quando aplicados em pós-emergência, porém nesta

modalidade da aplicação exige adjuvantes.

pjchrist@esalq.usp.br

Sintomas inibidores do

Fotossistema II em soja

Transferência de elétrons na fotossíntese e o modo de

ação dos herbicidas inibidores do fotossistema I e II

01/10/2014

Cloroplasto

Membranas

Luz Solar

Estroma

Fase bioquímica

CO2 CHO

Tilacóides

Fase Fotoquímica

Herbicidas inibidores da fotossíntese(Fotossistema II)

Herbicidas inibidores do fotossistema II

Lumen do cloroplasto

pH=5,0

Estroma do cloroplasto

pH = 8,0

01/10/2014

pH=5,0

pH = 8,0

H2O 4e- + O2 + 4H+

pH=5,0

pH = 8,0

H2O 4e- + O2 + 4H+

luz solar

P680FS I P 700

pH=5,0

pH = 8,0

H2O 4e- + O2 + 4H+

luz solar

Cit. ADP + Pi ATP

FS I P 700

01/10/2014

pH=5,0

pH = 8,0

H2O 4e- + O2 + 4H+

luz solar

Cit.FSI

P710ADP + Pi ATP

luz solar

pH=5,0

pH = 8,0

H2O 4e- + O2 + 4H+

luz solar

Cit.FSI

NADP + H+ NADPH

ADP + Pi ATP

luz solar

pH=5,0

pH = 8,0

H2O 4e- + O2 + 4H+

luz solar

Cit.FSI

NADP + H+ NADPH

ADP + Pi ATP

luz solar

01/10/2014

Modelo de inibição da proteína QB(Planta suscetível)QA

Cytocromo

Plastoquinona

e-sem o

herbicida

Modelo de inibição da proteína QB(Planta suscetível)QA

Cytocromo

Plastoquinona

e-sem o

herbicida

QBCytocromo

Plastoquinona

herbicida

Resistência de plantas daninhas devido a alteração do sítio de ação

01/10/2014

Sintomas de fitotoxicidade dos herbicidas

inibidores da fotossíntese (fotossistema II)

Injúria: folhas apresentam clorose internerval com

as margens necróticas

pjchrist@usp.br

Sintomatologia da atrazina em Xanthium strumarium

01/10/2014

Revisão da transferência de elétrons no fotossistema I

Grupo D/22:

Mecanismo de ação: inibem o fotossistema I

Bipiridilum – paraquat e diquat

São usados para o controle não seletivo de plantas

daninhas e dessecação antes da colheita, sem nenhuma

atividade residual no solo

Penetra rapidamente nas plantas

Não tem translocação, portanto boa cobertura é vital na aplicação

Requer luz para sua ação

Uma vez no interior da célula, interrompe a fotossínstese agindo como

aceptor de elétrons, formando radical livre

Promove a ruptura das membranas celulares

Seletividade apenas através de aplicações dirigidas

Inibidores do Fotossistema I (Grupo D)

luz solar

NADP + H+ NADPH

cloroplasto

H2O 4e- + O2 + 4H+

luz solar

Cit.FSI

ADP + Pi ATP

N+ ClCl N+- paraquat

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O2 H2O2

H+ + H2O

Destruição

das membranas

Paraquat+

e-Paraquat++

N N+ ClCl

N+ N+ ClCl

Sintomas inibidores do

Fotossistema I em milho

(Paraquat)

Sintomas inibidores do Fotossistema I em soja

(Paraquat)

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Aplicação foliar

Sem atividade no solo

Translocação reduzida = contacto

Absorção rápida (30 minutos sem chuva)

Ação mais rápida na luz

Toxicidade elevada para mamíferos

Seletividade em aplicações dirigidas

Sintomatologia:

- necroses rápida e morte de células ( 1 a 2 dias)

Controla folhas estreitas e largas

Características importantes dos inibidores do FSI:

pjchrist@usp.br

Sintomatologia do paraquat em feijão

01/10/2014

EFEITO SINÉRGICO

PARAQUAT + DIURON

interior do cloroplasto

exterior do cloroplasto

H2O 4e- + O2 + 4H+

luz solar

Cit.FSI

NADP + H+ NADPH

ADP + Pi ATP

luz solar

DIURON

PARAQUAT

inibidores da PROTOX

(Grupo E - Sulfentrazone)

Grupo E/14:

Mecanismo de ação: inibem a enzima PROTOX (protoporfirinogeno

oxidase)

difeniléter – acifluorfen, fomesafen, lactofen, oxyfluorfen

N-fenilftalamida – flumioxazin, flumiclorac

triazolinone – carfentrazone, sulfentrazone

Pirimedinedione - saflufenacil

As folhas das plantas se tornam amarelas, depois brown e morte.

Alguns herbicidas tem ação pré e/ou pós-emergente, porém se foliares

tem ação de contato

Quando aplicados ao solo tem sua dose dependente da textura do solo

A aplicação foliar exige boa cobertura foliar e muitas vezes de

adjuvantes

Usado principalmente no manejo de plantas daninhas

folhas largas, ação de contato, exigindo boa cobertura,

sendo que, alguns herbicidas tem também ação residual

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Sintomas inibidores

da Protox em soja

Revisão da síntese de clorofila e ação dos

herbicidas inibidores da PROTOX

Inibidor da PPO – Protoporfirinogeno oxidase IX

A PPO participa do processo de síntese da clorofila

Porém, sua ação na planta resulta da formação de água

oxigenada no citoplasma

cloroplasto

PPODestruição das membranas celulares

Mecanismo de ação do Heat

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Mecanismo de ação do Saflufenacil

Efeito da aplicação de uma gota de inibidores de PPO

em Maria pretinha (Grossmann et al. 2011)

Heat flumizin

24 horas após aplicação

14 dias após aplicação

Efeito da aplicação de uma gota de inibidores de PPO

em Corda de viola (Grossmann et al. 2011)

flumioxazyn

48 horas após aplicação

14 dias após aplicação

saflufenacil

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Maria pretinha

128Concentração

relativa do produto

Radioatividade do Saflufenacil 16 horas após a aplicação de 60 g/ha

Fonte:Grossmann et al. 2011Weed Science

Testemunha

C. Bonariensis resistente ao gly

Gly. 720 g ea/ha Gly. 1,080 g ea/ha

Gly. 2,880 g ea/ha

56 DAA

01/10/2014

Glyphosate 720 g ae/ha

+ Heat 35 g/ha56 DAT

Glyphosate 720 g ae/ha

+ Heat 70 g/ha

Heat 35 g/ha

Heat 70 g/ha

BORAL (Sulfentrazone)

Inibidores da síntese de pigmentos (Grupo F)

01/10/2014

Grupo F2/27:

Mecanismo de ação: inibem a biossíntese de carotenóides na

enzima 4-HPPD (4-hidroxifenil piruvato dioxigenase)

Tricetonas – mesotrione, tembotrione

Isoxazole – isoxaflutole

Grupo F3/13:

Mecanismo de ação: inibem a biossíntese de carotenóides na

enzima LPC (licopeno ciclase)

Difeniléter – clomazone

São os chamados herbicidas “branqueadores” pelo fato dos tecidos

fotossintetizantes da planta tornarem-se brancos depois da aplicação

Absorvido tanto pelas folhas quanto pelas raízes, porém sua

translocação é apenas no sentido ascendente na planta

Controle preferencialmente gramíneas, baixa translocação

na planta, assim produtos de ação foliar requerem estádios

iniciais de crescimento da planta daninha

Sintomas inibidores da

biossíntes de caroteno

(clomazone)

Luz solar

Absorção da luz solar pelos cloroplastos

carotenoclorofila

-Carotenos protegem a clorofila da fotoxidação (dissipar

o excesso de energia através de sua absorção)

- Direcionam a energia luminosa às moléculas de

clorofila

01/10/2014

carotenos

2(acetil-CoA)

acetoacetil-CoA

mevalonato (MVA)

isopentenil pirofosfato

dimetilalilpirofosfato

(DMAPP)

fitoeno

fitoflueno

4-hidroxifenilpiruvato

homogentisate

quinonas

fotossíntese

diterpenos

clorofila

clomazone

norflurazon

isoxaflutole HPPD

- F1 Norflurazon

- F2 isoxaflutole, mesotrione

- F3 clomazone

Efeito indireto

Características inibidores de caroteno:

Absorvidos pelo meristema apical, raízes e colo das

plantas

Translocação apoplástica (xilema)

Seletividade:

- metabolismo, translocação reduzida e posicionamento

no solo

Baixa toxicidade

Problemas de deriva (clomazone)

Controle de folhas estreitas anuais e perenes

Efeitos:

- Afeta a formação da quinona necessária para o

transporte de elétrons na fotossíntese (Inibição da

fotossíntese)

- A quinona atua como co-fator de síntese dos pigmentos

carotenoides (morte de clorofila)

Sintomatologia:

- Fotoxidação da clorofila em formação (albinismo)

- Tecidos formados antes não apresentam sintomas

- Com o tempo ausência de clorofila, necrose e morte

- Os sintomas iniciam-se no ápice e nas margens das

folhas novas

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Isoxaflutole – Superfície do solo

Seco – Isoxaflutole

Lipofílico

Úmido – Diketonitrile

Hidrofílico

Morte do meristema apical

Absorvido pelas radicelas/plântulas

(meristema apical)

ESALQ/USP

Isoxaflutole no solo

ESALQ/USP

01/10/2014

Diketonitrilo – DKN – herbicida

Herbicidas Kow Solubilidade

DKN 2,5 326

Herbicidas Kow Solubilidade

Isoxaflutole (IFT) 208 6,2

Degradação do isoxaflutole a DKN, ácido benzóico e outros

produtos em função dos regimes de umidade no solo

Tempo em dias

o Solo seco -1500 kPa

D.M.S. = 2 D.M.S. = 1

Solo semi-úmido

Transformação do isoxaflutole em DKN, ácido benzóico e

outros produtos em função dos regimes de umidade no solo

Tempo em dias

-100 kPa

Seco eco para solo úmidoSolo muito úmido

D.M.S. = 2

D.M.S. = 3

01/10/2014

Área tratada com

isoxaflutole

60 DAT

Testemunha

Efeito recarregável

provence100 + karmex800 1.2 + Vulcane 1.0 + Dontor 2.5

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Sinerge 4.0 + MSMA 1.0 + 2.4-D 1.5

Provence 100 + MSMA 1.0

Falha do Callisto em capim colchão em estádio avançado

01/10/2014

Inibidores da síntese de aminoácidos

Grupo G/9:

Mecanismo de ação: inibem a enzima EPSPS (enolpiruvil shikimato

fosfato sintetase)

Derivados da glicina - Glyphosate

Inibe a síntese de aminoácidos aromáticos (fenilalanina, tirosina e

triptofano)

É um dos herbicidas de mais “translocável” que se conhece

Os sintomas caracterizam-se por amarelecimento e morte em até 10-14

É fortemente adsorvido no solo, portanto não tem qualquer efeito

residual no solo

Foram registradas 13 espécies de plantas daninhas resistentes

O glyphosate é um herbicida sistêmico, de amplo

espectro de controle, sem atividade residual no solo

indicado para o controle de plantas anuais e perenes.

Sintomas do glyphosate

Rota Metabólica do Shiquimato

Fosfoenolpiruvato

Eritrose-4-fosfato

3-Deoxi-D-arabino-heptulosonato 7-fosfato (DAHP)

3-Dehidroquinato (DHQ)

3-Dehidroshiquimato (DHS)

Shiquimato

Shiquimato 3-fosfato (S3P)

5-Enolpiruvilshiquimato 3-fosfato

(EPSP)

Fosfoenolpiruvato

Corismato

Triptofano

Arogenato

TirosinaFenilalanina

glyphosate

01/10/2014

Síntese da EPSP

Inibição competitiva do glyphosate com a PEP

Características e propriedades da molécula de glyphosate

Quais as propriedades desta moléculas que afetam a sua eficácia?

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Que estrutura é esta?

glycina

H Portanto o glyphosate é

derivado da glycina, um

aminoácido

Aminoácido

Glifosate

glicina

metil-

N-fosfo-

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Glifosate

Forma ácida

Íon zwinteriano

Cargas + e -

Descoberto por John E. Franz - 1970

Formulado de diversas formas (base):

Sal de Isopropilamina (ex. Roundup original)

Sal de mono-amônia (ex. Scout)

Sal potássico (ex. Zapp QI)

(+)(-)

01/10/2014

Folhas largas anuais

Folhas largas perenes

Gramíneas anuais

Gramíneas perenesDose para

Controle

(L/ha)

Recomendação de doses de glifosate

01/10/2014

glifosate potássio

O sal de potássio de glifosate é o mais solúvel

Portanto, possibilita formulação líquida mais concentrada de glifosate

Formas de glifosate Solubilidade em água

(g/L de equivalente de glifosate)

Glifosate ácido 12

Sal de glifosate de mono-amônia 382

Sal de glifosate de isopropilamina 649

Sal de glifosate de potássio 800

01/10/2014

Potássio é o sistema alternativo a trimésio

Trimésio Sódio Potássio Etanolamina Mono-amônia

MÉDIA GRAMÍNEAS MÉDIA FOLHAS LARGAS

Gramíneas: AGRRE, POAAN, ELEIN, SORHA. Folhas largas: CHEAL, POLAV, STEME, EPHHL

Médias de 3 doses dos sais + 0,25% AL2042 em 200 L/ha de calda

ZAPP - QI

Na+ K+NH4

Eficácia comparativa dos sais de glifosate

01/10/2014

A variação física dos depósitos de calda

de seco a fluido depende do tipo de

formulação do glifosate (adjuvante)

Cristalização de uma gota de

calda com glifosate

Gotas fluídas tem maior tempo

de extinção e biologicamente

disponíveis por mais tempo

01/10/2014

O adjuvante faz a diferença

2,6 5,6 10,3 140 7

pH da calda de

pulverização

Glyphosate x pH da calda de pulverização x absorção foliar

muito polarpouco polarAumento da polaridade do glyphosate

Maior facilidade de penetração na cutícula da folha

2,6 5,6 10,3 140 7

pH da calda de

pulverização

H sofre hidrólise

01/10/2014

2,6 5,6 10,3 140 7

pH da calda de

pulverização

- Penetração

foliar limitada

2,6 5,6 10,3 140 7

pH da calda de

pulverização

Faixa ideal de pH da calda

3,6 a 4,6

Cátions problema Efeito na eficácia

Fe+++ e Al+++ Ação muito forte

Ca++ e Zn++ Ação forte

Mg++ Ação moderada

K+ e Na++ Ação desprezível

Cátions interagem com as cargas negativas do glyphosate

01/10/2014

Herbicida não seletivo

Aplicação na folha e alta capacidade de translocação

(sistémico)

Rapidamente inativado no solo

Sofre baixa volatilização e fotodecomposição

Absorção lenta (6 horas sem chuva)

Sintomatologia:

- paralização do crescimento

- amarelecimento dos meristemas, clorose e morte (dias

ou semanas)

Alta quantidade de sais na água diminui a eficácia

Características do Glyphosate:

Efeitos secundários do glyphosate

• Dreno de C do ciclo de Calvin, reduzindo a produção

fotossintética.

• Interfere na produção de compostos derivados da rota do

shiquimato:

- vitaminas K e E;

- auxina;

- compostos fenólicos derivados dos aminoácidos:

ligninas, antocianinas, flavonas, flavonóides, fitoalexinas;

- vários outros compostos secundários.

• Acúmulo de shiquimato e/ou S3P

• 35% ou mais da matéria seca é de derivados do shiquiato; 20%

do C fixado segue esta rota

01/10/2014

Inibidor da síntese de celulose

Inibe a deposição de celulose cristalina na parede

celular

Afeta severamente a formação da parede celular

Inibe fortemente a zona de crescimento meristemático

das raízes e de tecidos em formação.

Mecanismo de ação dosinibidores da

síntese de celulose - Indaziflan

Como funciona o Allion (Indaziflan): Inibe a biossíntese de celulose

Interfere na formação dos meristemas

iniciais dos embriões das sementes

Absorvido pelo hipocótilo e coleóptilo

inibe a germinação e emergência

Características fisico químicas Indaziflam

Pressão de vapor a 20 OC = 2,5 X 10 -8 Pa (Não volátil) =

1.875 x 10-10 mm Hg

Solubilidade em água:

pH 4 = 0,0044 a 0,0017 g/L

pH 9 = 0,0028 a 0,0012 g/L

log (Kow) pH 2 = 2,0

log (Kow) pH 7 a 9 = 2,8 a 2,0

Pka = 3,5

Meia vida no solo – 150 dias

Meia vida na água – 5 dias

Koc = 1000 – baixa mobilidade no solo

01/10/2014

Indaziflam - Características

Novo ingrediente ativo

Amplo espectro de controle

Seletividade

Menor número de aplicações

Menor dose de I.A. por hectare

Efeito residual prolongado

Controle de plantas daninhas resistentes

Alta eficácia

Controle na pré-emergência

Novo grupo químico

Novo mecanismo de ação

Resistência de plantas daninhas a herbicidas

Metabolismos dos herbicidas

01/10/2014

Perguntas?

Pedro J. Christoffoleti

ESALQ – USP

19 3429 4190 ramal 209

19 9727 8314

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