APLICAÇÃO DE BIORREGULADORES EM PÓS-COLHEITA DE FRUTAS E HORTALIÇASAPLICAAPLICAÇÇÃO DE BIORREGULADORES EM ÃO DE BIORREGULADORES EM

PPÓÓSS--COLHEITA DE FRUTAS E HORTALICOLHEITA DE FRUTAS E HORTALIÇÇASAS

Prof. Ricardo Alfredo KlugeProf. Ricardo Alfredo Kluge

Dep. Dep. CiênciasCiências BiolBiolóógicasgicas –– ESALQ/USPESALQ/USP

rakluge@esalq.usp.brrakluge@esalq.usp.br

BIORREGULADORES VEGETAISBIORREGULADORES VEGETAISBIORREGULADORES VEGETAIS

São compostos de ocorrência natural ou sintéticos, os quais em baixas concentrações, promove, inibe ou modifica processos morfológicos e fisiológicos do

vegetal.

Principais Principais BiorreguladoresBiorreguladores vegetaisvegetais

Hidrazida maléicaBrassinoesteróidesÁcido salicílicoJasmonatosPoliaminas1-metilciclopropeno

Auxinas

Giberelinas

Citocininas

Ácido abscísico

Etileno

• Deve haver aumento da concentração do biorregulador no tecido vegetal

• síntese • transportado de outras partes• aplicação

• O tecido tem que ter sensibilidade ao biorregulador (receptores)

• Levar em consideração o um balanço hormonal

MECANISMO DE AÇÃO DOS BIORREGULADORES

MECANISMO DE AMECANISMO DE AÇÇÃO DOS ÃO DOS BIORREGULADORESBIORREGULADORES

ETILENO

C = CH

H

H

HC2H4

- Hormônio vegetal gasoso, sendo ativo a 0,005 ppm

- Considerado o hormônio do amadurecimento

- Está envolvido com estresses

0

20

40

60

80

100

Varia

ção

rela

tiva

(%)

Divisão celular Alongamento celular Climatérico

Maturação Amadurecimento Senescência

Intensidade

respiratória

Crescimento

do fruto

EtilenoAuxina

Ácido abscísico

Giberelina

Citocinina

0

20

40

60

80

100

Varia

ção

rela

tiva

(%)

Divisão celular Alongamento celular Climatérico

Maturação Amadurecimento Senescência

Intensidade respiratória

Crescimento do fruto

EtilenoAuxina

Ácidoabscísico

Giberelina

Citocinina

ALTERAÇÕES HORMONAIS DURANTE O AMADURECIMENTO DE FRUTOS CLIMATÉRICOS

ALTERAALTERAÇÇÕES HORMONAIS DURANTE O AMADURECIMENTO ÕES HORMONAIS DURANTE O AMADURECIMENTO DE FRUTOS CLIMATDE FRUTOS CLIMATÉÉRICOSRICOS

metionina

S-adenosilmetionina(SAM)

Ácido 1-aminociclopropano

1-carboxílico(ACC)

Etileno

Ciclo da metionina(Yang)

SISTEMAS DE PRODUÇÃO DE ETILENO

• Sistema 1 (pré-climatérico): – Todos os frutos possuem– Baixa produção de etileno– Pouca atividade da ACC sintase (pouco ACC formado)

• Sistema 2 (climatérico):– Alguns frutos possuem (frutos climatéricos)– Alta produção de etileno (autocatálise)– Alta atividade da ACC sintase (mais ACC formado)

Membrana do

retículo endoplasmático

Núcleo

Novo mRNA

Síntese de proteína

MODO DE AÇÃO CELULAR DO ETILENO

1- Ligação ao síto

Receptores(ETR1, ETR2, ERS1, ERS2, EIN4)

Ribossomo

C2H4

2 –Transdução(EIN2, CTR1, EIN3)

3- Alteração na expressão gênica

4 –Transcrição(ERF1, EIN3)

5 -Tradução

Sinal

Genes de amadurecimento e síntese de etileno

EFEITOS DO ETILENO

• Aumenta expressão gênica de enzimas do amadurecimento: – Clorofilase– Celulase– Poligalacturonase (PG)– Pectinametilesterase (PME)– Fenilalanina amônio-liase (PAL)– ACC oxidase– Piruvato dehidrogenase

PRODUÇÃO DE ETILENO POR PRODUTOS HORTÍCOLAS

Classe μl C2H4 /kg/h à20oC

Produto

Muito baixo 0.01-0.1 Cereja, citros, uva,morango, hortaliças

folhosas, raízes,batata, flores cortadas

Baixo 0.1-1.0 Pepino, quiabo,pimentão, caqui,

abacaxiModerado 1.0-10.0 Banana, figo, melão

honeydew, manga,tomate

Alto 10-100 Maçã, damasco,abacate, melão

cantaloupe, necterina,mamão, pêssego, pêra,

ameixaMuito alto >100 Kiwi, cherimóia,

maracujá

Classe μl C2H4 /kg/h à20oC

Produto

Muito baixo 0.01-0.1 Cereja, citros, uva,morango, hortaliças

folhosas, raízes,batata, flores cortadas

Baixo 0.1-1.0 Pepino, quiabo,pimentão, caqui,

abacaxiModerado 1.0-10.0 Banana, figo, melão

honeydew, manga,tomate

Alto 10-100 Maçã, damasco,abacate, melão

cantaloupe, necterina,mamão, pêssego, pêra,

ameixaMuito alto >100 Kiwi, cherimóia,

maracujá

Classe μl C2H4 /kg/h à20oC

Produto

Muito baixo 0.01-0.1 Cereja, citros, uva,morango, hortaliças

folhosas, raízes,batata, flores cortadas

Baixo 0.1-1.0 Pepino, quiabo,pimentão, caqui,

abacaxiModerado 1.0-10.0 Banana, figo, melão

honeydew, manga,tomate

Alto 10-100 Maçã, damasco,abacate, melão

cantaloupe, necterina,mamão, pêssego, pêra,

ameixaMuito alto >100 Kiwi, cherimóia,

maracujá

Kader (1992)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

Etile

no (μ

L kg

-1h-1

)

Etileno

CO2

0

50

100

150

200

250

0 2 4 6 8 10 12 14

Dias após a colheita

Ativ

idad

e da

cel

ulas

e(u

nida

des/

mg

prot

eína

)

0

2

4

6

8

10

12

Firm

eza

da p

olpa

(Kg)

Celulase

FirmezaTa

xa re

spira

tória

(mg

CO

2kg

-1h-1

)Produção de etileno, respiração, atividade da celulase e firmeza de polpa de abacate (Seymour & Tucker, 1993)

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

Verde Verde-maduro

Breaker Rosa Laranja Vermelho

Estádios de maturação

Firm

eza

(kg)

0

10

20

30

40

50

60

Lico

peno

(μg/

g)

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

Verde Verde-maduro

Breaker Rosa Laranja Vermelho

Estádios de maturação

Etile

no (n

L/h/

g)

0

5

10

15

20

25

30

CO 2

(ml/h

/kg)

firmezalicopeno

etileno

CO2

Alterações na firmeza, coloração, respiração e produção de etileno em

tomate

EFEITOS DESEJÁVEIS DO ETILENO

EFEITOS DESEJÁVEIS DO ETILENO

• Promove e uniformiza o amadurecimento – banana, tomate, manga

• Estimula a abscisão (facilita a colheita)

• Induz brotações em batata-semente e outros propágulos

• Desverdescimento dos citros

Limão Siciliano recém-colhido

Limão Siciliano tratado com etileno

Jacomino et al. (2002)

Aplicação do etileno: DESVERDECIMENTO DE CITROS

Aplicação do etileno: DESVERDECIMENTO DE CITROS

Foto: Irv Eaks

Ethylene (ppm)

Aceleração da maturação de tomate

Aceleração da maturação de pêra

MÉTODOS DE TRATAMENTOS COM ETILENO

• Adição de etileno em câmara– Azetil, Etil-5

• Geradores de etileno – Alax, Frutalax

C2H5OH – H2O C2H4

• Liberadores de etileno – Ethephon: ácido 2-cloroetilfosfônico

colheita

Distribuição

Máximo sabor

Duração da climatização em dias

Dia 4 5 6 7 8 10

------------------------------Temperatura (oC)------------------------------

Primeiro* 20-21 19 18 18 16,5-17 14,5

Segundo 20 19 18 18 16,5-17 14,5

Terceiro 19 19 18 16,5-17 15,5 14,5

Quarto 15,5 19 18 16,5-17 15,5 14,5

Quinto 13-13,5 15,5 14,5-15,5 15,5 14,5

Sexto 13-13,5 14,5 15,5 14,5

Sétimo 13-13,5 14,5 14,5

Oitavo 13-13,5 14,5

Nono 14,5

Décimo 13-13,5

Deve-se fazer a aplicação do gás ativador do amadurecimento (etileno ⇒ 1000ppm ou 1L por metro cúbico ou mistura nitrogênio/etileno 20000ppm ou 20L por metro cúbico)

CLIMATIZAÇÃO DE BANANA

Concentração de ethephon (mg/litro)

Dias para alcançar o estádio de “ponta verde”

0 19*

250 12*

500 9*

1000 6**

2000 6**

* Amadurecimento irregular** Amadurecimento uniforme

Efeito de diferentes concentrações de Ethrel (ácido 2-cloroetilfosfônico) no amadurecimento de bananas ‘Nanicão’ a 20oC.

COMPARAÇÃO DA EFETIVIDADE DO ETILENO COM OUTROS

HIDROCARBONETOS

Composto Atividade relativa Etileno 1 Propileno 2.370 Monóxido de C 2.900 Acetileno 12.500 Butano 140.000

C2H4

C3H6

CO

C2H2

C4H10

• Amarelecimento de produtos hortícolas (hortaliças folhosas e flores)

• Formação de compostos amargos e tóxicos (ex.: isocumarina)

• Abscisão (folhas e flores)• Brotamento (cebola, batata)

EFEITOS INDESEJÁVEIS DO ETILENO

EFEITOS INDESEJÁVEIS DO ETILENO

+ O2

MetioninaS-adenosiltransferase

Metionina

SAM

ACC

Etileno

ACC sintase

ACC oxidase

+ síntese de etileno

Amadurecimento, injúrias mecânicas, danos de frio, auxinas, etileno

REGULAÇÃO DA PRODUÇÃO DE ETILENO REGULAREGULAÇÇÃO DA PRODUÃO DA PRODUÇÇÃO DE ETILENO ÃO DE ETILENO

AmadurecimentoInjúrias

AminoetoxivinilglicinaÁcido aminooxiacético

- Síntese de etileno

AnaerobioseCobalto (Co+2)Ácido salicílicoTemperatura > 35oCCO2 alto

+ O2

MetioninaS-adenosiltransferase

Metionina

SAM

ACC

Etileno

ACC sintase

ACC oxidase

+ síntese de etileno

Amadurecimento, injúrias mecânicas, danos de frio, auxinas, etileno

REGULAÇÃO DA PRODUÇÃO DE ETILENO REGULAREGULAÇÇÃO DA PRODUÃO DA PRODUÇÇÃO DE ETILENO ÃO DE ETILENO

AmadurecimentoInjúrias

C2H4

BLOQUEIO DO SÍTIO DE LIGAÇÃO

1-MCP = 1-metilciclopropeno

- Bloqueador da ação do etileno

-retarda o amadurecimento de frutos e senescência de flores cortadas

C4H6C2H4

1-MCP

receptorCH3

- SmartFreshTM (0,14% i.a. 1-MCP)

1,6g = 1 μL L-1 de 1-MCP

BLOQUEIO DO SÍTIO RECEPTOR DO ETILENO COM 1-MCP

verde1/2 maduro

Sem 1-MCPSem 1-MCP

240ppb 1-MCP 240ppb 1-MCP

4 dias a 25oC

Jacomino & Kluge (2000)

7 dias a 24oC

Kluge et al. (2002)

Kluge et al. (2003)

Mamões ‘Golden’ (1-MCP - 7 dias a 10ºC)

+ 3 dias a 24ºC

1-MCP Controle1-MCP + etileno

Etileno

Bloqueio da ação do etileno: MELANCIA

Rhizopus

50

55

60

65

70

75

0 200 400 600 800 1000

1-MCP concentration (ppb)

Tim

e to

10%

des

ease

sev

erity

(h

)

0

1

2

3

4

5

6

7

PA

L ac

tivity

(O

D 2

90nm

/h/m

g pr

otei

n)

Time to 10% disease severity PAL activity Jiang et al. (2001)

Hor

as p

ara

atin

gir 1

0% d

e se

verid

ade

de d

oenç

aBloqueio da ação do etileno: MORANGO

GIBERELINAAlto nível em frutos e hortaliças jovens: retarda a senescência

Aplicação de ácido giberélico

Retarda desverdecimentode limão e tomate

Retarda amadurecimento de banana e manga

Diminui atividade da α-amilase, PG, PME,

celulase

Previne a degradação da clorofila

Reduz escurecimento da polpa em ameixa

Diminui atividade da PAL e PPO

-9,0

-8,0

-7,0

-6,0

-5,0

-4,0

-3,0

-2,0

-1,0

0,00 10 20 40 80 160

Índi

ce d

e co

rÁcido giberélico (mg.L-1)

verde

Amarelo

Lima ácida Tahiti

Fonte: Spósito et al. (2000)

CITOCININA• Retarda a degradação de clorofila

• Pode retardar a senescência de hortaliças de folhas

ÁCIDO ABSCÍSICO• Nível de ABA é constante durante a maturação

• ABA aumenta durante o amadurecimento e senescência

• Aplicação de ABA acelera o amadurecimento

POLIAMINAS• Putrescina, espermidina e espermina

• Efeitos antagônicos ao etileno

• Poliaminas e etileno possuem um precursor em comum: SAM

• Estão envolvidas na prevenção da degradação da membrana (controle de injúrias pelo frio)

JASMONATOS• ácido jasmônico e metil jasmonato

• A aplicação estimula a produção de etileno

• Acelera degradação da clorofila e síntese de carotenóides

• Mecanismo de defesa contra estresses

ÁCIDO SALICÍLICO• Inibidor da síntese de etileno (ACC etileno)

• Biossíntese a partir do ácido cinâmico(Metabolismo secundário)

• Ácido acetilsalicílico (preservação de flores)

Obrigado!

rakluge@esalq.usp.br