USO DE AMINOÁCIDOS NA AGRICULTURA

USO DE AMINOÁCIDOS NA
AGRICULTURA
Paulo Roberto de Camargo e Castro
05/04/2017
Apresentação realizada durante o VII Fórum e Exposição Abisolo
DEFINIÇÕES
Apresentação realizada durante o VII Fórum e Exposição Abisolo
OS AMINOÁCIDOS SÃO OS BLOCOS ESTRUTURAIS DAS
PROTEÍNAS
H+
R´
C
NH2
COOH
H
Uma grande variedade de aminoácidos é teoricamente possível, mas do ponto de vista
prático só nos interessam os L--aminoácidos. Apenas 20 tipos são usados para a
construção de proteínas.
Apresentação realizada durante o VII Fórum e Exposição Abisolo
M.O.
AAs
C
CONCEITOS
Carbono: substância quebradiça, cristalina, negra; carvão vegetal, coque e
fulígem são formas microcristalinas ou amorfas de carbono.
Aminoácidos: são ácidos carboxílicos nos quais um átomo de hidrogênio foi
substituído por um grupamento amino (-NH2).
Matéria orgânica do solo: é material complexo, constituído de substâncias
húmicas, compostos hidrolizáveis, aminoácidos, aminoaçúcares, carboidratos,
compostos ligados às argilas, compostos livres, graxas, ceras e resinas.
Apresentação realizada durante o VII Fórum e Exposição Abisolo
CONCEITOS
Péptidos: cadeia de dois ou mais aminoácidos unidos mediante ligações
peptídicas
Proteina: união de muitas cadeias polipeptídicas.
Aminoácidos livres: são aqueles que se encontram individualizados. Seu peso
molecular é baixo e são assimiláveis pela planta.
Aminoácidos totais: engloba tanto aminoácidos livres como aminoácidos
ligados em forma de peptídios ou proteínas.
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20 AMINOÁCIDOS ENCONTRADOS EM PROTEÍNAS
Polares não-carregados
(hidrofílicos)
Não-polar
(hidrofóbicos)
Tendem-se a agregar no interior da estrutura proteica
Ser
Gly
Leu
Met
Ala
Ile
Phe
Val
Pro
Trp
Cys
Asn
Polares,
Negativam.
carregados
(hidrofílicos)
Thr
Tyr
Gln
Asp
Glu
Polares, positivam. carregados
(hidrofílicos)
Lys
Arg
His
CARACTERÍSTICAS DOS AMINOÁCIDOS
• Ácidos orgânicos com um ou mais grupamentos
amínicos na molécula. Eles são constituíntes de
proteínas e precursores de diversas substâncias que
regulam o metabolismo vegetal (alfa-aminoácidos
livres).
• Aplicação em cultivos não é com o objetivo de suprir de
aminoácidos para síntese proteica mas como ativadores
do metabolismo fisiológico.
• Triptofano é precursor do IAA, metionina produz etileno
e arginina é o principal grupo de aminoácidos em
plantas de videira e de cana-de-açúcar.
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CARACTERÍSTICAS DOS AMINOÁCIDOS
• Tirosina e fenilalanina são precursores de
compostos fenólicos como ácido cinâmico, flavonas
e ácido cumárico, relacionados com as defesas das
plantas contra doenças e pragas. Também são
precursores da síntese de lignina nos vegetais,
aumentando a resistência contra as condições de
vento e chuva.
• Alguns resultados mostraram que os aminoácidos
protegem as plantas contra estresses
principalmente de herbicidas.
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HIPÓTESES DE ATUAÇÃO
• Precursores de hormônios
Ex: Zn – Triptofano – Auxina (IAA)
Metionina – ACC e Etileno
• Nutrição mineral de plantas
• Efeito complexante de nutrientes
• Maior resistência ao estresse hídrico e alta temperatura
• Maior resistência ao ataque de doenças e pragas
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COMPLEXAÇÃO
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AÇÃO COMPLEXANTE
H
C
NH2
COOH
R
Metal
H
C
NH2
COOH
R
Molécula de um complexo metal-aminoácido
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PRINCIPAIS DIFERENÇAS
QUELATO-COMPLEXO
QUELATO
COMPLEXO
Estabilização mediante ligações fortes
Estabilização mediante ligações fracas
O termo só é associado a agentes de
sínteses químicas (sintéticos)
O termo associa-se a agentes
naturais
Podem produzir fitotoxicidades, a
planta não reconhece como naturais
Não produzem fitotoxicidade já que a
planta os reconhece como naturais
Atuam em níveis de pH estritos
Atuam em níveis de pH amplos
EDTA, EDDHA, DTPA, etc....
AMINOÁCIDOS, etc...
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ABSORÇÃO
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MECANISMOS DE ABSORÇÃO
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MECANISMOS DE ABSORÇÃO
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ABSORÇÃO DE NITROGÊNIO PELA PLANTA
• NO3-N – Parte aérea da planta.
• NH4-N – Incorporado em AAs antes do
transporte.
• AAs-N – Alocado à parte aérea mais
lentamente que NO3-N e a curto
prazo alocado semelhantemente
ao NH4-N.
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• Amidas
– L-Gln e L-Asn mantém bom
crescimento das plantas,
outros AAs não mantém,
podendo restringí-lo.
• Micorrizas – aumentam a capacidade das
plantas de utilizarem AAs-N.
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RAIZ INFECTADA COM FUNGO
MICORRÍZICO ECTOTRÓFICO
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• Em florestas temperadas, AAs-N e NH4-N são
semelhantemente utilizados pelas árvores.
• AAs sofrem transaminação, diaminação e
descarboxilação antes de serem translocados
à parte aérea.
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• Microrganismos são competidores mais
eficientes do que plantas para as várias fontes
de nitrogênio.
• Enantiômeros D de AAs não são
metabolizados eficientemente pelas plantas.
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• NH4-N ou NO3-N como nutrientes, são afetados
pelo pH; NH4-N resulta numa produção excessiva
de prótons e NO3-N resulta num excesso de
consumo de prótons nas raízes, afetando os
processos de absorção de nutrientes.
• AAs são absorvidos através de simporte de
prótons, com 1 ou 2 prótons transportados
simultaneamente com o AA.
Apresentação realizada durante o VII Fórum e Exposição Abisolo
Plantas não micorrizadas absorvem AAs pelas raízes: transportador LisinaHistidina 1 (LHT1) e Aminoácido Permease 5 (AAP5) respondem pela entrada
de 2 grupos de AAs, neutro/ácido e básico (L-Arg/L-Lys). Aminoácido
Permease 1 também está envolvida no processo. Enquanto LHT1 e AAP5
estão relacionadas com baixas concentrações de AAs, AAP1 controla altas
concentrações. AAP2 e AAP3 estariam envolvidas no carregamento do floema
por AAs.
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APLICAÇÃO FOLIAR
FATORES DE INFLUÊNCIA NA ABSORÇÃO
Tricomas
Pêlos
Cutícula
Umidade superficial
Idade da folha
Estado iônico interno
Estágio de crescimento
Temperatura
Umidade relativa do ar
Disponibilidade de água
Vento
Ângulo de contato
Surfatantes
Fonte: Castro (2009).
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CUTÍCULA E EPIDERME FOLIAR
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HIPÓTESE DE ATUAÇÃO
AMINOÁCIDOS
Produtividade
Clima
Solo
Cultivar
Tolerância/Suscetibilidade
Expressão /
repressão gênica
Bioquímicas
Funcionais
Estruturais
Síntese proteica
Alterações
Alteração níveis
hormonais
Ação hormonal
Novas
proteínas
Atividade
enzimática
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Transporte
iônico
MATERIAL E MÉTODOS
Instalação de experimento
Novembro / 2009
Horto Experimental
Piracicaba (SP)
Altitude de 546 m
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APLICAÇÃO FOLIAR
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APLICAÇÃO FOLIAR
Apresentação realizada durante o VII Fórum e Exposição Abisolo
APLICAÇÃO FOLIAR
Apresentação realizada durante o VII Fórum e Exposição Abisolo
Fonte: Taiz & Zeiger (2009).
ADJUVANTES EM PLANTAS
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ANATOMIA DA CUTÍCULA FOLIAR
Fonte: Castro (2009).
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ABSORÇÃO FOLIAR
 Simplasto
• plasmodesmos
• citoplasmas
• ectodesmos
• membranas
• organelas
• floema
 Apoplasto
• espaço intercelular
• parede celular
• xilema
•cutículas
• paredes celulósicas
• tecidos suberificados
• tecidos lignificados
• colênquima
• esclerênquima
Fonte: Heldt (2005)
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MATERIAL E MÉTODOS
Acompanhamento das fases vegetativas
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MATERIAL E MÉTODOS
Época de aplicação
Estádio fenológico V5 (Fehr & Caviness, 1977)
35 DAE (dias após a emergência)
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MATERIAL E MÉTODOS
Coleta de dados – Parâmetros biométricos
Estádio vegetativo: 7, 15 e 30 DAA (dias após a aplicação)
Altura das plantas (cm)
Conteúdo de clorofila (SPAD)
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MATERIAL E MÉTODOS
Coleta de dados – Parâmetros biométricos
Estádio R1 (início do florescimento)
Área foliar
Biomassa fresca
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Apresentação realizada durante o VII Fórum e Exposição Abisolo
MATERIAL E MÉTODOS
Coleta de dados – Parâmetros de produção (quantitativos)
Estádio R9 (maturação plena)
Número de vagens
Massa fresca de vagens
Massa seca de vagens
Massa média de 100 grãos
Massa total de grãos
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PARÂMETROS BIOMÉTRICOS
ALTURA (cm) DA PLANTA
60
A
50
40
B
B
Controle
Produto 1
B
30
20
10
0
Adubação do Solo
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Produto 1 +
Adubação do solo
PARÂMETROS BIOMÉTRICOS
TEORES DE K (g kg-1 ) NA PLANTA
25
A
AB
20
BC
C
15
10
5
0
Controle
Produto 1
Adubação do Solo
Apresentação realizada durante o VII Fórum e Exposição Abisolo
Produto 1 +
Adubação do solo
PARÂMETROS BIOMÉTRICOS
TEORES DE B (g kg-1 ) NA PLANTA
160
A
140
120
AB
BC
BC
Controle
Glifosato
100
80
60
40
20
0
Produto 1 +
Glifosato
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Adubação do Solo
+ Glifosato
PARÂMETROS METABÓLICOS
ATIVIDADE DA ENZIMA NITRATO REDUTASE (NR)
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PARÂMETROS METABÓLICOS
ATIVIDADE DA ENZIMA GLUTAMINA SINTETASE (GS)
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PARÂMETROS METABÓLICOS
CONCENTRAÇÃO DE PROTEÍNAS TOTAIS SOLÚVEIS
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BENEFÍCIOS
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AMINOÁCIDOS NA AGRICULTURA
• Começaram a ser utilizados no final dos anos 60,
especialmente para atenuar os efeitos adversos do
estresse.
• Foram aplicados também como fertilizantes foliares,
aportando especialmente nitrogênio.
• Geralmente são utilizados em misturas com outros
compostos
orgânicos
molecular
(polinucleotideos,
polipeptídeos)
que
essenciais,
são
de
baixo
peso
derivados púricos e
produzidos durante o
processo de elaboração dos produtos comerciais.
Adição de Arginina 20 ppm na solução nutritiva
Cultura da cana-de-açúcar
- Aumento da emergência
- Forte efeito positivo no crescimento
- Estimulou desenvolvimento de células
NICKELL e KORTSCHAK (1964)
Apresentação realizada durante o VII Fórum e Exposição Abisolo
SALINIDADE
Água
NaCl
Inclusoras
Desidratação
parcial
Ajuste
osmótico
Hidratação
Exclusoras
Água
Aminoácidos
Hidratação
(Prolina)
Potencial hídrico = Potencial pressão + Potencial osmótico
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REGULAÇÃO HORMONAL DURANTE O ESTRESSE HÍDRICO: (+) RESPOSTAS AUMENTADAS, (-)
RESPOSTAS REDUZIDAS, SEGUNDO TIETZ & TIETZ (1982)
ESTRESSE HÍDRICO
ETILENO
(aumento)
ÁCIDO ABSCÍSICO
(aumento)
Abertura
estomática
Conteúdo de
prolina e açúcares
-
+
+
+
Senescência
+
+
Abscisão foliar
Aumento no
diâmetro do
caule
Senescência
SIGNIFICADO PARA A PLANTA:
Decréscimo da transpiração
Maior estoque de água, maior
transporte de água
Aumento na tolerância à dessecação
Estoque de assimilados para os
orgãos perenes e estádio
dormente
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RESULTADOS
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MAÇÃ
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Porcentagem de Sarna (Venturia inaequalis) nos frutos
de maçã ‘Gala’, tratada com 9 aplicações de
agroquímicos, São Joaquim, SC 2011/2012
100
90
Teste Duncan 5%
A
80
70
60
50
40
30
B
20
10
C
0
Controle (água)
Produto 2 (0,14 mL/L)
Produto 3 (1,0 mL/L) +
Produto 2 (0,14 mL/L)
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UVA
Apresentação realizada durante o VII Fórum e Exposição Abisolo
•
•
•
•
Local: Pilar do Sul (SP)
Uva: ‘Rubí’
Data: 2013
Tratamentos: Na brotação da videira
(setembro) 6 aplicações semanais no solo de
Produto 3 5L ha-1; a partir do início da
frutificação 10 pulverizações foliares de
Produto 3 1L ha-1 até a maturação dos frutos
• Estatística: 4 tratamentos (a) Controle; b) AP
fase vegetativa; c) AP fase reprodutiva; d) AP
fase vegetativa e reprodutiva) com 10
repetições, perfazendo 40 parcelas
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UVA
A
A
0,68
B
B
0,70
0,63
CACHO UVA (L/C)
0,61
Controle
C
F. Veg
F. Rep
V
R
F. Veg + Rep
VR
Produto 3
Apresentação realizada durante o VII Fórum e Exposição Abisolo
UVA
20,00
Teor de sólidos solúveis totais
18,00
16,00
14,00
12,00
10,00
8,00
6,00
4,00
2,00
0,00
Controle
F. Veg
F. Repr
F. Veg + Repr
Produto 3
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UVA
0,5000
0,4500
0,4000
0,3500
Acidez total
0,3000
0,2500
0,2000
0,1500
0,1000
0,0500
0,0000
Controle
F. Veg
F. Repr
Produto 3
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F. Veg + Repr
CAFÉ
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•
•
•
•
Local: Torrinha (SP)
Café: ‘Icatú’
Data: 2013
Tratamentos: Após colheita, no início das chuvas
(outubro) 3 aplicações mensais no solo de Produto 3
30L ha-1; a partir da fase de chumbinho 3
pulverizações foliares de Produto 3 1L ha-1 até a
maturação dos frutos
• Estatística: 4 tratamentos (a) Controle; b) AP fase
vegetativa; c) AP fase reprodutiva; d) AP fase
vegetativa e reprodutiva) com 10 repetições,
perfazendo 40 parcelas
• Colheita: 348 dias após o início das aplicações
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CAFÉ
A
12,3
PRODUÇÃO CAFÉ (Kg/cova)
AB
11,26
AB
10,56
B
9,78
C
V
R
Produto 3
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VR
FEIJÃO
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• EXPERIMENTO: Em condições de vaso as
plantas de feijão foram pulverizadas com
Produto 3 em diferentes fases fenológicas
para se verificar os efeitos do agroquímico no
desenvolvimento e produtividade. Foram 5
tratamentos com 10 repetições perfazendo 50
parcelas. Os tratamentos foram inteiramente
casualizados e a comparação de médias foi
pelo teste de Duncan (5%). Cultivar ‘Carioca’.
Semeadura 19/07/2013. Colheita 30/10/2013.
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• TRATAMENTOS:
• Controle (1-10)
• Produto 3 1 L ha-1 (1x) fase vegetativa – 5 mL
L-1 (11-20)
• Produto 3 1 L ha-1 (2x) fase vegetativa e antese
(21-30)
• Produto 3 1 L ha-1 (3x) fase vegetativa, antese
e canivete (31-40)
• Produto 3 1 L ha-1(4x) fase vegetativa, antese,
canivete e granação (41-50)
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A
AB
AB
B
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B
FATORES DA PRODUÇÃO VEGETAL
De ação INDIRETA
De ação DIRETA
PROCESSOS
FISIOLÓGICOS
AFETADOS
RADIAÇÃO SOLAR
LATITUDE
FOTOSSÍNTESE
ALTITUDE
COMPRIMENTO
DO DIA
CRESCIMENTO
CHUVA
TEMPERATURA
FLORAÇÃO
TOPOGRAFIA
ÁGUA NO SOLO
BALANÇO HÍDRICO
TEXTURA
DO SOLO
AERAÇÃO
DO SOLO
RESPIRAÇÃO
COMPOSIÇÃO
DO SOLO
MINERAIS
DO SOLO
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ABSORÇÃO
DE MINERAIS
OBRIGADO
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