Silício como indutor de resistência de plantas a

insetos

UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁCENTRO DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS

CURSO DE PÓS-GRADUAÇÃO EM AGRONOMIA/FITOTECNIADISCIPLINA: RESISTÊNCIA DAS PLANTAS AOS INSETOS

PROFESSORA: DRA. NIVIA DIAS-PINI

Discente: Elaine Silva dos Santos

Fortaleza-CE, 06 de abril de 2015

Introdução

A problemática de pragas nas cultivares

Introdução

O controle de insetos-praga exclusivamente com inseticidas sintéticos ocasiona diversos efeitos colaterais.

Introdução

A resistência de plantas consiste basicamente em características genéticas herdadas que fazem com que uma planta seja menos danificada que outra susceptível, em igualdade de condições (GULLAN & CRANSTON, 2007).

Introdução

Pseudoresistência: Escape; Evasão hospedeira; Resistência induzida.

Introdução

A resistência induzida trata-se de uma manifestação temporária de resistência, em que a planta se revela menos adequada ao inseto devido a uma condição especial que pode alterar a sua fisiologia (LARA, 1991).

Ex: Adubação com silicato de potássio (via foliar) que confere proteção ao ataque de insetos.

Introdução

A indução de resistência em plantas pode ser obtida por meio da aplicação de produtos químicos ou minerais;

Envolve a ativação de mecanismos de defesa latentes existentes nas plantas em resposta ao tratamento com agentes abióticos ou bióticos – modificações celulares, fisiológicas e morfológicas (DIXON et al., 1994).

Figura 1. Corte tranversal da epiderme de tubérculo de batata-doce. (A) Tratamento sem silício e (B) Tratamento com silício.

Introdução

Vantagens da indução de resistência em plantas: Causa menor impacto ambiental do que o

uso de inseticidas; Baixo custo; Não deixa resíduos em alimentos e no

ambiente; Pode ser utilizada em genótipos susceptíveis; Pode ser integrado com outras práticas de

manejo (Ex: Controle Biológico).

Introdução

Potencial de uso do silício na indução de resistência de plantas: Promove melhorias no metabolismo das

plantas; Ativa genes envolvidos na produção de

enzimas relacionadas com os mecanismos de defesa contra insetos.

Objetivo

Esta revisão de literatura objetiva apresentar informações sobre o uso do silício como indutor de resistência de plantas a insetos, destacando as principais fontes do mineral utilizadas, as metodologias de avaliação do efeito do silício na resistências das plantas, bem como a ação deste mineral na resistência de plantas.

1. O silício e as plantas

O elemento é imóvel na planta e é depositado nas lâminas foliares, bainhas foliares, colmos, cascas e raízes (YOSHIDA et al., 1962).

A sílica se deposita nos tecidos das plantas: Células epidérmicas, estômatos e tricomas Confere maior resistência das plantas a pragas e

doenças e, Também a estresses abióticos (como estresse

salino, toxicidade a metais, falta d’água, danos devido à radiação, balanço de nutrientes, altas temperaturas e geadas)

1. O silício e as plantas

Raízes: Absorção de silício como ácido monossilícico (H4SiO4 ) com água (JONES & HANDRECK, 1967);

A quantidade de Si absorvido depende da necessidade da planta (plantas acumuladoras de Si) e do teor do elemento no solo (MARSCHNER, 1995).

Si é transportado como H4SiO4 no xilema e sua distribuição na planta está relacionada com a taxa transpiratória das partes da planta (No arroz, 90% do elemento encontra-se na parte aérea) (MALAVOLTA, 1980).

1. O silício e as plantas

Adatia & Besford (1986) observaram, em pepineiros, vários efeitos devido à adição de Si ao meio nutritivo: Aumento no teor de clorofila, Maior massa foliar (fresca e seca) específica, Atraso na senescência e Aumento da rigidez das folhas maduras, as

quais mantinham-se mais horizontais. A melhor arquitetura foliar permite maior penetração de luz solar, maior absorção de CO2 e diminuição da transpiração excessiva, o que permite o incremento da taxa fotossintética.

1. O silício e as plantas

Benefícios da nutrição do Si em arroz: O aumento no crescimento e na produção; Interações positivas com fertilizantes

nitrogenados, fosfatados e potássicos; Aumento na resistência a estresses bióticos

(doenças e pragas) e Abióticos (seca, salinidade, acamamento) e Aumento na produtividade em solos

problemáticos, como os solos orgânicos e solos ácidos com níveis tóxicos de Al, Fe e Mn (SAVANT et al., 1997).

2. Fontes de silício

Resíduos vegetais (casca de arroz e bagaço de cana);

Cinzas de resíduos vegetais. Lenta liberação no solo e insuficientes

para atender a demanda de Si na agricultura.

2. Fontes de silício

Escórias de siderurgia: silicatos de cálcio, potássio, magnésio (apresentam baixíssimos teores de silício solúvel). Aplicado via adubação de semeadura e de cobertura.

Em algumas pesquisas são utilizados metassilicatos de sódio e potássio, além do ácido silícico, com efeito semelhante.

O metassilicato de potássio é utilizado na Europa, principalmente por produtores de pepino e roseiras, para o controle de míldio, por meio de pulverização foliar (BÉLANGER et al., 1995).

2. Fontes de silício

Produtos à base de sílica usados na indução de resistência de plantas a insetos: Blocksi® Maxii® Silício Bugran® Sili-K®

2. Fontes de silício

Acibenzolar-S-metil (ASM), análogo do ácido salicílico é o indutor de resistência mais conhecido liberado para uso comercial. Pode levar a ativação de genes que

codificam a resistência contra agentes bióticos (insetos ou patógenos). Alem de não apresentar fitotoxidez em vegetais e ser facilmente translocado pelos tecidos da planta (FRIEDRICH et al., 1996).

Tabela 2. Número de ovos e ninfas/2 folhas (m ± EP) de Bemisia tabaci biótipo B, em feijoeiro submetido a diferentes tratamentos.

2. Fontes de silício

O silicato de cálcio (CaSiO3) - fonte para aplicação direta no solo : Efeito positivo sobre o crescimento e

desenvolvimento das plantas, Efeito corretivo da acidez do solo, Redução do acúmulo de elementos tóxicos e Melhor nutrição de plantas.

2. Fontes de silício

Silicato de potássio (K2SiO3) via foliar: Menor consumo de fertilizante, Facilidade de aplicação, boa qualidade

de matéria-prima do fertilizante (sem impurezas), fertilizantes de alta solubilidade em água e disponibilidade no mercado (RODRIGUES et al., 2007).

2. Fontes de silício

Aplicação via foliar: Si deposita-se nas folhas Efeito protetor contra estresses bióticos,

prevenindo o ataque por insetos.

Aplicação no solo: mais utilizado

Aplicação via foliar X Aplicação no solo

Tabela 3. Média (± erro padrão) do número de pulgões/folha, injúrias de Diabrotica spp. na 3ª e 4ª folha e folíolos minados por planta em batateira tratada com diferentes fontes de silício.

3. Avaliações do efeito do uso do silício na resistência de plantas

Testes para oviposição e alimentação: Múltipla escolha ou com livre chance de

escolha; Confinamento ou sem livre chance de

escolha

3. Avaliações do efeito do uso do silício na resistência de plantas

Nível de dano provocado por insetos-praga: Ex: Determinada pela contagem de folhas que

apresentavam lesões provocadas por insetos, antes da primeira e após última aplicação dos tratamentos.

Mortalidade das plantas; Proporção das áreas foliares destruídas ou

danificadas; Número de órgãos vegetais danificados; Produtividade; Qualidade do produto.

3. Avaliações do efeito do uso do silício na resistência de plantas

Teor de silício na planta: O processo de extração de silício na planta é feito

através da oxidação da matéria orgânica, isto é, eliminação do carbono do tecido vegetal com água oxigenada (digestão).

O hidróxido de sódio adicionado à solução digestora tem a finalidade de melhorar a eficiência do oxidante (H2O2) e aumentar o pH da solução visando manter o silício do tecido vegetal em solução.

O procedimento de análise e determinação de silício no tecido vegetal foi descrito por Elliott et al. (1991).

3. Avaliações do efeito do uso do silício na resistência de plantas

Determinação do teor de metabólitos secundários: Teor de tanino: extrato obtido segundo a

metodologia de Deshpand et al. (1986) e determinação pelo método colorímetro de Folin-Denis (1990).

Teor de lignina: método Van Soest (1967).

3. Avaliações do efeito do uso do silício na resistência de plantas

Avaliação dos teores de clorofila: realizada com auxílio do clorofilômetro

portátil;

4. O silício na indução de resistência de plantas a insetos

Indução na defesa química: Aumento da produção de enzimas de

defesa; Liberação de voláteis responsáveis pela

atração de inimigos naturais.

Indução na defesa morfológica: Aumento da espessura da parede celular; Aumento do teor de lignina; Alta densidade de armações de Si na

epiderme foliar.

Figura 2. Mecanismos de defesa induzida pelas plantas após a herbivoria

Ação direta : Redução do crescimento e da

reprodução dos insetos; Redução do dano na cultura.

4. O silício na indução de resistência de plantas a insetos

Tabela 4. Número de ovos e de ninfas/folha (m ± EP) de Bemisia tabaci biótipo B, em teste com chance de escolha, em feijoeiro tratado e não tratado com silício.

Tabela 5. Número médio (± erro padrão) de S. graminum adultos em seções foliares de plantas de trigo, 10 a 18 dias após serem submetidas à aplicação de acibenzolar-S-methyl, 72 h após a infestação.

Tabela 6. Porcentagem de folhas atacadas por insetos, nível de dano foliar lesionada de três genótipos de T. cacao em função da aplicação de doses de silicato de potássio e o controle.

Plantas tratadas com silício, provavelmente desencadeiam mecanismos naturais de defesa, como por exemplo, a produção de compostos fenólicos, quitinases, peroxidases e acúmulo de lignina (GOMES et al.,2008).

Os compostos fenólicos são convertidos em vários derivados: Fitoalexinas (ação antimicrobiana), Taninos (deterrentes de alimentação), Lignina (rigidez a parede celular) (ROSS, 1992).

4. O silício na indução de resistência de plantas a insetos

O tanino reduz significativamente o crescimento e a sobrevivência de muitos herbívoros quando adicionado às suas dietas, agindo como repelente alimentar (STRACK, 1997).

4. O silício na indução de resistência de plantas a insetos

Tabela 7. Teores de taninos e lignina (média ± erro padrão) em folhas de plantas de batata tratadas com diferentes fontes de silício

Ação indireta : Diminuição da penetração do inseto na

planta; Aumento da tolerância da planta a

estresses abióticos (hídrico); Atração de inimigos naturais do inseto-

praga (KVEDARAS et al., 2007).

4. O silício na indução de resistência de plantas a insetos

Mudanças anatômicas: Surgimento de células epidérmicas mais

espessas; Elevado grau de lignificação; Barreira mecânica dificultando o ataque

dos insetos (sugadores e mastigadores);

4. O silício na indução de resistência de plantas a insetos

Tabela 8. Excreções de “honeydew” do pulgão Ropalosiphum maidis (média ± erro padrão) em plantas de milho após 12 horas da liberação.

Ativador da defesa natural das plantas: Produção de compostos fenólicos; A síntese e o acúmulo de taninos nos

tecidos foliares são muito importantes na indução de resistência das plantas aos insetos herbívoros, podendo ser regulada por fatores ambientais como composição mineral (BIALCZYK et al., 1998).

4. O silício na indução de resistência de plantas a insetos

Figura 3. Estímulos químicos envolvidos na interação inseto planta

Fatores que influenciam a deposição de silício absorvido: Idade da planta; Tipo de localização dos tecidos envolvidos e Absorção através das raízes, além da transpiração.

A variação ampla dos teores de silício no tecido vegetal é resultado tanto da fisiologia das diferentes espécies, quanto do ambiente onde as plantas se desenvolvem (CHAGAS, 2004).

4. O silício na indução de resistência de plantas a insetos

Controle por resistência X controle biológico

MORAES et al., (2004) avaliaram a influência do Si na relação do pulgão-do-trigo e dois importantes inimigos naturais, um predador e um parasitóide. Apesar do Si ter aumentado o grau de resistência da planta ao pulgão verde, não se observaram alterações nas características biológicas tanto do predador quanto do parasitóide.

Considerações finais

O silício é um produto natural com alto potencial de uso na agricultura, pois além de promover melhorias no metabolismo de plantas, ativa genes envolvidos na produção de enzimas relacionadas com o mecanismo de defesa contra os insetos.

Apesar do crescente interesse pelas fontes de Si, esse elemento ainda é pouco utilizado, devido à falta de oferta de fertilizantes silicatados no Brasil.

A baixa aplicação de Si também decorre do fato de ainda existir um desconhecimento sobre as vantagens do seu uso na agricultura, tanto por parte dos técnicos quanto dos produtores.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

JONES, L.H.P.; HANDRECK, K. A. Silica in soils, plant and animals. Advances inAgronomy, v.19, p.107-149, 1967.

MARSCHNER, H. Mineral nutrition of higher plants. Berlin: Academic, 1995. 674 p.MALAVOLTA, E. Elementos de nutrição mineral de plantas. São Paulo: AgronômicaCeres, 1980, 251 p.

ADATIA, M. H.; BESFORD, R. T. The effects of silicon on cucumber plants grown inrecirculating nutrient solution. Annals of Botany, London, v. 58, n. 3, p. 343-351, Sept. 1986.

SAVANT, N.K.; SNYDER, G. H., DATNOFF, L. E. Silicon management and sustainablerice production. Advances in Agronomy. v. 58, p.151-199, 1997.

KVEDARAS, O. L. Silicon impedes stalk penetration by the borer Eldana saccharina in sugarcane. Entomologia Experimentalis et Applicata, Hoboken, v. 125, p. 103-110, 2007.

Bialczyk, J., Z. Lechowski & A. Libik. 1998. Modifi cation of tannin concentration by abiotic factors in Lycopersicon esculentum Mill. Seedlings. Z. Pfl anzenkr. Pfl anzenschutz. 105: 264-273.

LARA, F. M. Principios de resist~encia de plantas a insetos. São Paulo. Icone. 1991, 33 p.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Strack, D. 1997. Phenolic metabolism, p.387-416. In P.M. Dey & J.B. Harborne (eds.), Plant biochemistry. London, AcademicmPress, 554p.

YOSHIDA, S.; OHNISHI, Y.; KITAGISHI, K. Histochemistry of silicon in rice plant. SoilScience and Plant Nutition, Tokyo, v. 8, p. 107-111, 1962.

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