Interferência entre plantas daninhas e cultivadas - Esalq

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Referências para próxima aula (controles biológico e químico, e
tecnologia de aplicação de herbicidas)
Referência 13 Pitelli, R.A.; Nachtigal, G.F.; Pitelli, R.L.C.M. Controle biológico de plantas daninhas.
CBCPD, Brasília, 2005. 11 p.
Referência 14 Oliveira Jr., R.S. Introdução ao controle químico. UEM, Maringá – PR, 2004, Apostila,
13 p.
Referência 15 Shiratsuchi, L.S.; Fontes, J.R.A. Tecnologia de aplicação de herbicidas. Documentos
Embrapa 78, Embrapa Cerrados, 2002, 30 p.
Estratégias de manejo químico e período crítico de controle em soja convencional
Período crítico de controle
(mato-competição)
S
VE VC
V1
Pré-emergente
Dessecação
V2
V3
V5
V6
V7
V8...
R
Pós-normal
C - Até 2 a 3 folhas
FL - 4 a 6 folhas
G - 1 a 3 perfilhos
Pós-precoce
C - Até 1 folha
FL - Até 2 folhas
G - Não perfilhada
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V4
Pós-Tardia
C - Até 5 a 6 folhas
FL - > 6 folhas
G - > 3 perfilhos
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6. Características das plantas e competitividade
6.1. Parte aérea
 Desenvolvimento rápido da parte aérea
 Folhas horizontais/oblíquas
 Folhas bem desenvolvidas
 Via C4 de fixação do carbono
 Folhas arranjadas de forma a obter o máximo de luz
 Plantas de hábito trepador
 Alta/rápida produção de biomassa
 Rápido estiolamento em resposta ao sombreamento
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[email protected]
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6.2. Sistema radicular
 Enraizamento precoce e penetração rápida em um grande volume
de solo
 Alta densidade de raízes
 Alta relação raiz/parte aérea
 Grande quantidade de raízes crescendo ativamente
 Pelos absorventes compridos e abundantes
 Alto potencial de absorção de nutrientes
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[email protected]
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Alelopatia na agricultura
1. Introdução
 Theophrastus (300 A.C.), um estudante e sucessor de Aristotle, escreveu sobre
alelopatia
 DeCandole (1832) foi a primeira pessoa a sugerir a possibilidade que muitas
plantas podem excretar alguma coisa pela raiz, que é danoso para outra planta
 Em 1907 a 1909, dois pesquisadores, Schreiner e Reed investigaram e isolaram
diversos compostos químicos fitotóxicos a partir do solo e das plantas
 Molish (1937) propôs o termo Alelopatia para expressar o efeito que uma planta
pode exercer sobre outra
 Whittaker e Feeny (1971) criaram o termo alelo químico de plantas
 allelon = mútuo
pathos = prejuízo
Molish (1937)
OH
O
 estudou florestas de nogueira na Ásia
 descobriu a presença de Juglone
O
Muller & Muller (1964)

outro exemplo clássico da literatura

“Chaparrais” da Califórnia - USA

formação de um halo sem plantas daninhas ao lado dos arbustos

cânfora e cineole
Elroy L. Rice – pioneiro no estudo da alelopatia
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Efeito alelopático em ambientes naturais
Ecologia química
Alelopatia
 Desempenha um papel importante no padrão de distribuição das
espécies na natureza
 É aceita amplamente como um importante fenômeno ecológico
 Tem uma ampla gama de influências em várias disciplinas da
agricultura como em grandes culturas, horticultura, florestas,
fitopatologia e Plantas Daninhas
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Maneiras mais prováveis de liberação de
compostos alelopáticos pelas plantas
Voláteis a partir das folhas
Liberação
direta pela
parte aérea
Lixiviação a partir das partes
aéreas por orvalho, chuva ou
neblina
Exsudação
radicular
Decomposição
Transformação física/química e biodegradação
Maneiras mais prováveis de liberação de
compostos alelopáticos pelas plantas
Volatilização a
partir das folhas
Lixiviação a partir das folhas
pela chuva, cerração ou orvalho
Decomposição dos
resíduos de plantas
ou transformação
Lixiviação dos resíduos
de plantas no solo
Decomposição dos resíduos de
tecido do sistema radicular
Transformação pelos
microrganismos do solo
Exudação
direta pela raíz
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Possibilidades de uso dos alelo químicos
como pesticidas na agricultura
Exploração dos
efeitos alelopáticos
Alelo químicos
sintetizados
diretamente
Transformação sintética dos
alelo químicos
Isolamento natural
dos alelo químicos
Alelopatia moderna
Descoberta de novas moléculas
Cerca de 10.000 alelo químicos já são conhecidos e identificados, porém
estima-se que existem outros 40.000 a serem descobertos
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2. Natureza das substâncias alelopáticas
Fitoinibidores: substâncias alelopáticas produzidas por plantas
superiores e que inibem outras plantas
Saproinibidores: substâncias de origem microbiana e tóxicas para
plantas superiores
 substâncias do metabolismo secundário
 não têm função metabólica
 função de defesa contra agentes externos
 são produzido quando necessário, normalmente sob condições de estresse
Putnam (1985) – 11 grupos químicos
1 - Gases Tóxicos
2 - Ácidos Orgânicos e Aldeidos
3 - Ácidos Aromáticos
4 - Lactonas Simples Insaturadas
5 - Coumarinas
6 - Quinonas
7 - Flavonóides
8 - Taninos
9 - Alcalóides
10 - Terpenóides e Esteróides
11 - Diversos
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3. Comprovação da alelopatia
Postulados da alelopatia (semelhantes ao postulados de Koch
fitopatologia)
a. Observação e descrição dos sintomas no campo
b. Isolamento, caracterização e síntese
c. Sintomas observados devem ser repetidos
d. Estudos da liberação, movimentação e absorção em condições de
campo
4. Liberação dos aleloquímicos no ambiente

Associado ao estresse ambiental

Regulado geneticamente

Maior produção em plantas mais velhas

Pode ser compartamentalizado para evitar a autolalelopatia
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4.1. Volatilização
 Comum em plantas aromáticas (mentrasto, fedegoso,
eucalipto)
4.2. Exsudação de raízes
 Difícil de ser identificado
 Exemplo de juglone nas nogueiras
 Envelhecimento de pastagens com trifólio
4.3. Lixiviação
 Remoção das substâncias alelopáticas através da água das chuvas,
orvalho ou neblina (plantas vivas ou em decomposição)
5. Função nos organismos
 Servem para as plantas se comunicarem entre si
 Função principal é de proteção
 Compostos aromáticos voláteis para proteção das plantas contra o
ataque de microrganismos e insetos
 Plantas de baixa palatabilidade e tóxicas - HCN
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6. Mecanismos de ação das substâncias alelopáticas
 Embora muito estudado, ainda é pouco conhecido
 Semelhantes aos mecanismos de ação dos herbicidas
 Dificuldade de estudo devido a multiplicidade de mecanismo de ação
 Putnam (1985) e Thompson (1985)
 assimilação de nutrientes
 crescimento inicial das plantas
 Fotossíntese
 Respiração
 permeabilidade das membranas
 atividades enzimáticas
N
í
v
e
l
1
Interação com os
hormônios da planta
Distúrbios da
membrana celular
Funções específicas das
enzimas são alteradas
Possíveis efeitos
fisiológicos de
Respiração
N
í
v
e
l
2
Stress hídrico
Absorção de
nutrientes
um aleloquímico,
de acordo com o
Sintese de
proteinas e
pigmentos
Fotossíntese
Funcionamento
dos estômatos
esquema geral
proposto por
Einhellig (1986)
N
í
v
e
l
Divisão celular e elongação
3
Alterações do desenvolvimento e crescimento da planta
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7. Alelopatia nas comunidades naturais
-
Produção de substâncias alelopáticas durante o
processo de sucessão ecológica
8. Alelopatia nas culturas agrícolas
-
Fenômeno das “terras cansadas”
-
Trevo forrageiro libera isoflavonóides autoalelopatia
Alelopatia nas culturas
Auto-alelopatia em alfafa - Klein & Miller (1980)
solos não cultivados
com alfafa
plântulas normais
solos de áreas
cultivadas com alfafa
vigor de plântulas
bem mais reduzido
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9. Alelopatia das plantas daninhas
sobre as culturas agrícolas
Influência da irrigação de soja com extratos aquosos da parte aérea de
capim-marmelada na nodulação da da soja, 45 DAS (Almeida et al., 1986)
Concentração
do extrato (%)
Parâmetros da nodulação
Número
Peso (mg)
Peso unitário (mg)
0,0
27,2 a
56,0 a
1,9 a
1,0
20,7 a
23,0 a
1,1 ab
5,0
10,0 b
2,2 b
0,3 b
10,0
0,0 c
0,0 c
0,0 c
13,3
0,0 c
0,0 c
0,0 c
Influência de extratos aquosos de
Parthenium hysterophorus em
seedlings de alface
Concentrações do extrato aquoso
Sistema radicular da alface crescendo na
presença de Parthenium hysterophorus
Testemunha
2 parthenium
4 parthenium
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10. Alelopatia das culturas sobre as plantas daninhas
Influência de extratos aquosos da parte aérea de algumas culturas na % de
germinação de algumas plantas daninhas (Almeida et al., 1984)
% de germinação
extrato
água
trigo
triticale
aveia
centeio
nabo
tremoço
colza
Cap. Marm.
100
73
98
63
84
22
19
9
Cap. Carrap. Amendoim-bravo Picão-preto
100
81
75
75
63
50
6
18
100
106
106
110
106
88
110
0
100
47
40
40
20
0
0
0
Potencial alelopático do girassol
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Bioensaios com extrato aquoso
Netzly & Butler (1986) isolaram e determinaram a estrutura do
aleloquímico sorgoleone (exudato dos pêlos radiculares do sorgo).
Einhellig & Rasmussen (1989) descreveram o efeito alelopático
do sorgo na cobertura e na biomassa das plantas daninhas.
Sorgoleone
(bloqueia a cadeia de transporte de elétrons do fotossistema II)
Mesmo mecanismo de ação da atrazina
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Sorgoleone produzido por pelos
radiculares de Sorghum sp.
11. Efeito das coberturas mortas
Cobertura morta: resíduos de plantas que permanecem sobre o terreno
não mobilizado, cobrindo-o de maneira uniforme
Dias após a formação da cobertura
Extrato
9
21
85
% de solo
coberto por
infestantes
Núm. de
plantas/m2
Biomassa
verde (g/m2)
Pousio
67ª
83ª
1540ª
Trigo
14b
13bc
1350ª
Triticale
10b
31b
1270b
Centeio
3c
6c
700d
Aveia
0c
5c
360e
21b
9bc
1610ª
Nabo forrageiro
0c
2c
860dc
Colza
1c
6c
990c
Tremoço azul
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12. Aplicações da alelopatia na agricultura
 Isolamento e produção de substâncias como herbicidas
 Uso de coberturas mortas
 Uso de rotação de cultura/culturas intercalares
 Produção de super cultivares
 Plantas companheiras e introdução voluntária de espécies
selvagens
 Biotecnologia incorporando genes de alelopatia nas plantas
Herbicida
Genes
Enzimas
Metabólitos
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Desenvolvimento de um
herbicida a partir de um
alelo químico de plantas
O alelo químico leptospermone foi identificado em Callistemum citrinus
Leptospermone inibe a enzina fenilpiruvato dioxigenase (biossíntese de carotenos)
Leptospermone foi usado para o desenvolvimento de um herbicida análogo - Mesotrione
Plantas daninhas com suposta atividade alelopática no ecossistema
Nome científico
Nome comum
Espécie suscetível
Amaranthus spinosus
Caruru-de-espinho
Café
Cynodon dactylon
Grama-seda
Café
Cyperus esculentus
Tiriricão
Milho
Cyperus rotundus
Tiririca
Sorgo e soja
Digitaria sanguinalis
Capim-colchão
Plantas daninhas pioneiras
Parthenium hysterophorus
Losna-branca
Algumas
Poa sp.
Capim-mimoso
Tomate
Polygonum persicaria
Erva-de-bicho
Batata, linho
Portucca oleracea
Beldroega
Ervilha, trigo
Setaria faberii
Capim-rabo-de-raposa
Milho
Sorghum halepense
Capim-massambará
Plantas daninhas pioneiras
Adaptado de: Putnam (1985).
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Planta sem atividade alelopática
Planta produzindo alelo químico
Extração do RNAm
Determinação da expressão gênica
Identificação do gene clonado
Seqüenciamento do gene e
comparação do os databases
Transformação da planta ou
construir super expressão
determinar a função do gene
Expressão genética para determinar
a função do gene produto
Identificação do gene apropriado
para a transformação de plantas
Herbicidas comerciais desenvolvidos com base em compostos
produzidos por microrganismos
Compostos
Microrganismos
Herbicida
Referência
Anisomycin
Streptomyces sp.
NK-046, methoxyphenone
Fisher & Bellus, 1983
Phosphinothricin
S. Hygroscopicus
S. Viridochromogenes
Phosphinothricin
(glufosinato) Bialophos
Rupp et al., 1977
Moniliformin
Fusarium moniliforme
Nenhum comercial
Meiji Seika Kaisha, 1979
Irpexil
Irpex pachyodon
Alguns análogos
sintetizados
Fisher & Bellus, 1983
Fonte: Hoagland (2001)
.
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