XXXV Reunião da Comissão Brasileira de Pesquisa de Aveia
Universidade Federal do Rio Grande do Sul
07 a 09 de abril de 2015, Porto Alegre, RS
40 anos do Programa de Melhoramento Genético de Aveia da UFRGS
ESTUDO DO MECANISMO DE TOLERÂNCIA AO HERBICIDA IODOSULFURONMETHYL EM GENÓTIPOS DE AVEIA BRANCA (Avena sativa L.)
Andrew Rerison Silva de Queiroz1, Elouize Xavier2, Marisa de Cacia Oliveira3, Ribas
Antonio Vidal4
Os inibidores da enzima ALS são herbicidas que atuam na inibição da acetolactato
sintase (ALS), também conhecida como acetohidroxiácido sintase (AHAS), essencial na
biossíntese dos aminoácidos de cadeia ramificada (valina, leucina e isoleucina) (DUGGLEBY
et al., 2008). Compartilham este mecanismo de ação os herbicidas de diversos grupos
químicos, incluindo imidazolinonas, sulfoniluréias, triazolopirimidinas, pirimidiniltiobenzoatos e sulfonilaminocarbonil-triazolinona (HEAP, 2015), sendo os quatro primeiros
utilizados no Brasil. O iodosulfuron-methyl é um inibidor da ALS, pertencente ao grupo das
sulfoniluréias, que começou a ser comercializado no mundo no final da década de 1990. Esse
herbicida controla plantas daninhas pertencentes às classes das Magnoliopsidas e Liliopsidas
nas culturas do trigo, triticale, centeio e cevada (KRAMER et al., 2012). Em aveia branca
relata-se certo nível de tolerância a esse herbicida em alguns genótipos (QUEIROZ et al.,
2014).Contudo, não se tem informações sobre o mecanismo envolvido. Sabe-se que em
muitos casos, a ocorrência de alteração no local de ação conduz a tolerância para vários
herbicidas que atuam num mesmo local. Porém, também há tolerância cruzada devido ao
aumento do metabolismo (detoxificação ou degradação) (COBB E READE, 2010). O
objetivo desse trabalho foi elucidar o mecanismo de tolerância de genótipos de aveia ao
herbicida iodosulfuron-methyl por meio da avaliação da tolerância aos diferentes grupos
químicos dos herbicidas inibidores da ALS e da análise da sensibilidade da enzima ALS de
aveia.
Durante o outono/inverno de 2013 foi realizado um experimento em casa de vegetação
do Laboratório da Flora Ruderal (LAFLOR) pertencente à Faculdade de Agronomia da
Universidade Federal do Rio Grande do Sul, situada em Porto Alegre, RS. Além de um ensaio
com a atividade da enzima ALS de aveia no Laboratório de Bioquímica da Universidade
Tecnológica Federal do Paraná, Campus de Pato Branco, PR. Para o experimento em casa de
vegetação foi utilizado o delineamento inteiramente casualizado, em arranjo tri-fatorial, com
três repetições e duas plantas por unidade experimental. O fator A foi constituído de quatro
genótipos de aveia branca (‘UFRGS 14’, ‘URS Guará’, ‘URS Guria’ e ‘UFRGS 18’). O fator
B foi composto por herbicidas inibidores de ALS de quatro grupos químicos: imazethapyr
(imidazolinona), nicosulfuron (sulfoniluréia), penoxsulam (triazolopirimidina) e bispyribacsodium (pirimidinil-tiobenzoatos). O fator C pelas doses dos herbicidas: imazethapyr (0 e 212
g ha-1), nicosulfuron (0 e 100 g ha-1), penoxsulam (0 e 120 g ha-1) e bispyribac-sodium (0 e
100 g ha-1).
No experimento conduzido em casa de vegetação, a aveia foi semeada em recipientes
plásticos drenáveis com capacidade para 500 mL, contendo substrato na proporção de 1:1
(50% de Argissolo vermelho + 50% de areia) mais a adição de 24 g da formulação 5-20-30 de
N-P-K e 10 g de uréia para cada 20 kg de substrato mais 5 kg de substrato comercial (Beifort
A-100, Classe A). Em cada vaso foram colocadas seis sementes e quando as plântulas
apresentavam duas folhas foi realizado o desbaste, deixando-se duas plantas por recipiente. A
aspersão dos herbicidas foi realizada nas plantas quando se encontravam no estádio de 4-5
folhas, sendo utilizada câmara de aspersão regulada para um volume de calda equivalente a
1
Eng. Agr.,M.Sc., Estudante de Doutorado, UFRGS, Porto Alegre, RS. E-mail: [email protected]
Eng.ª Agr.ª, M.Sc., Estudante de Doutorado, UTFPR, Pato Branco, PR. E-mail: [email protected]
3
Eng.ª Agr.ª, Dr.ª, Prof.ª, UTFPR, Pato Branco, PR. E-mail: [email protected]
4
Eng. Agr.,Dr., Prof., UFRGS, Porto Alegre, RS. E-mail: [email protected]
2
200 L ha-1. O herbicida imazethapyr (Imazetapir Plus Nortox, 106 g L-1) foi aplicado em
conjunto com 0,5% v /v de Assist; nicosulfuron (Nicosulfuron Nortox, 40 g L-1) sem adição
de adjuvante; penoxsulam (Ricer, 240 g L-1) com adição de 0,5% v /v de Óleo vegetal;
bispyribac-sodium (Agribac-S, 20 g L-1) com 0,25% v /v de Fixade.
As variáveis avaliadas foram: tolerância relativa e massa da parte aérea seca aos 30
dias após a aplicação (DAA) do herbicida. Para avaliação da tolerância relativa utilizou-se
escala visual, atribuindo-se notas conforme o sintoma apresentado pelas plantas. As notas de
tolerância relativa estavam compreendidas entre 0 (ausência de tolerância) e 100 (tolerância
total). Entre esses valores extremos, os demais valores corresponderam à magnitude dos
sintomas: redução das dimensões dos entrenós e folhas das plantas, descoloração, clorose e
necrose dos tecidos foliares e meristemas.
Para o ensaio in vitro da enzima ALS, as concentrações do herbicida iodosulfuronmethyl (Hussar, 50 g kg-1), nos microtubos, foram de 0 (100% da atividade da enzima), 5, 25
e 50 µM. Todos os tratamentos foram realizados com três repetições. Os procedimentos
utilizados para a extração da enzima ALS de aveia e avaliação da sua atividade seguiram a
mesma metodologia descrita por Xavier et al. (2013).
Todos os resultados foram submetidos à análise de variância, assumindo até 5% de
probabilidade de erro experimental. O teste de médias utilizado foi o Teste t a 5% de
probabilidade.
Nos dados de tolerância relativa avaliada aos 30 DAA, foi observada maior
sensibilidade das plantas dos genótipos de aveia branca, em ordem decrescente, aos herbicidas
nicosulfuron, imazethapyr e bispyribac-sodium quando em comparação com sua respectiva
testemunha. Não houve diferença no nível de tolerância relativa das plantas dos genótipos
UFRGS 14 e UFRGS 18 em relação a suas respectivas testemunhas para o penoxsulam
(Figura 1 C). Quando realizada a comparação dentro da mesma condição de dose do
herbicida, todas as plantas dos genótipos testados se mostraram sensíveis ao imazethapyr e
nicosulfuron (Figura 1 A e B). Nas plantas tratadas com o herbicida penoxsulam foi
verificada maior sensibilidade nas plantas dos genótipos URS Guará e URS Guria em relação
aos genótipos UFRGS 14 e UFRGS 18 (Figura 1 C). A menor sensibilidade ao herbicida
bispyribac-sodium foi obtida nas plantas do genótipo UFRGS 14 em comparação com os
demais genótipos na mesma dose (Figura 1 D). Na variável de massa da parte aérea seca não
foi verificada diferença na massa de plantas secas (na média de quatro genótipos) apenas no
tratamento com penoxsulam, quando comparado com a testemunha. Para a mesma condição
de herbicida se observaram maiores reduções na massa seca média (quatro genótipos) nos
tratamentos com nicosulfuron, imazethapyr e bispyribac-sodium (dados não mostrados).
Na literatura, em experimento realizado com espécies de inverno também foi
observada tolerância de aveia e de cevada apenas ao herbicida do grupo das
triazolopirimidinas (cloransulam) (NUNES et al., 2007). No genótipo de aveia Albasul,
evidenciou-se situação similar, mas com tolerância cruzada aos herbicidas dos grupos das
triazolopirimidinas penoxsulam e pirimidinil-tiobenzoatos bispyribac-sodium (HARTWIG et
al., 2008). Na avaliação da seletividade de herbicidas a aveia branca também se observou alta
sensibilidade ao herbicida imazethapyr e tolerância cruzada das plantas aos herbicidas
inibidores da ALS dos grupos das sulfoniluréias (chlorimuron-ethyl e metsulfuron-methyl) e
das triazolopirimidinas (diclosulam) (DALAZEN, 2012). Apesar de não confirmarem o
mecanismo de tolerância, alguns desses estudos especularam o envolvimento de enzimas de
detoxificação. Porém, determinadas pesquisas mostram que algumas modificações de
nucleotídeos no gene als também podem promover tolerância a um ou mais grupos químicos
de herbicidas inibidores da enzima ALS devido à redução da sensibilidade da enzima aos
herbicidas (WHALEY et al., 2007; LEE et al., 2011). Neste aspecto, os resultados do ensaio
enzimático com a ALS de aveia possibilitaram um maior esclarecimento do mecanismo de
tolerância ao iodosulfuron-methyl. Constatou-se redução da atividade da enzima ALS
proporcional ao incremento das concentrações do herbicida iodosulfuron-methyl (dados não
mostrados). Um indicativo de que a enzima ALS de aveia é sensível ao herbicida
iodosulfuron-methyl.
Os resultados dos experimentos dessa pesquisa indicam que o mecanismo de
tolerância ao iodosulfuron-methyl em aveia não está relacionado à menor sensibilidade da sua
enzima ALS ao herbicida. As informações obtidas nesse estudo também contribuem para o
entendimento do comportamento das plantas de aveia em relação a outros herbicidas
inibidores da ALS, indicando possíveis produtos que poderiam ser seletivos para a cultura.
Referências:
COBB, A. H.; READE, J. P. H. Herbicides and plant physiology. 2. ED. Chichester: John Wiley &
Sons Ltd, 2010. 295p.
DALAZEN, G. Estratégias de controle e artropodofauna de buva (Conyza bonariensis) associada
em lavoura de soja e em pastagem de inverno. 2012. 101f. Dissertação (Mestrado em Agronomia)Programa de Pós-Graduação em Agronomia, Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, 2012.
DUGGLEBY, R. G.; MCCOURT, J. A.; GUDDAT, L. W. Structure and mechanism of inhibition of
plant acetohydroxyacid synthase. Plant Physiology and Biochemistry, Paris, v. 46, n. 3, p. 309-324,
2008.
HARTWIG, I., et al. Tolerância de trigo (Triticum aestivum) e aveia (Avena sp.) a herbicidas
inibidores da enzima acetolactato sintase (ALS). Planta Daninha, Viçosa, v. 26, n. 2, p. 361-368,
2008.
HEAP, I. The international survey of herbicide
www.weedscience.org. Acesso em: 01 de janeiro de 2015.
resistant
weeds.
Disponível
em:
KRAMER, W. et al. Modern crop protection compounds. 2. ED. Weinheim: Wiley-VCH Verlag &
Co. KGaA, 2012. v. 1-3. 1550p.
LEE, H. et al. Single nucleotide mutation in the barley acetohydroxy acid synthase (ahas) gene confers
resistance to imidazolinone herbicides. Proceedings of the National Academy of Sciences of the
United States of America, Washington, v. 108, n. 21, p. 8909-8913, 2011.
NUNES, A. L. et al. Tolerância de espécies de inverno a herbicidas residuais. Scientia Agraria,
Curitiba, v. 8, n. 4, p. 443-448, 2007.
QUEIROZ, A. R. S. et al. Determinação da seletividade do herbicida iodosulfuron-metil em cultivares
de aveia branca (Avena sativa L.). In: Reunião da Comissão Brasileira de Pesquisa de Aveia, 34.
Castro, PR. 2014. Resumos... Castro: RCBPA, 2014. p. 1-4.
WHALEY, C. M.; WILSON, H. P.; WESTWOOD, J. H. A new mutation in plant als confers
resistance to five classes of als-inhibiting herbicides. Weed Science, Lawrence, v. 55, n. 2, p. 83-90,
2007.
XAVIER, E. et al. Acetolactate synthase activity in Euphorbia heterophylla resistant to als - and
protox- inhibiting herbicides. Planta Daninha, Viçosa, v. 31, n. 4, p. 867-874, 2013.
(A)
(B)
125
aA aA aA aA
Tolerância relativa (%)
Tolerância relativa (%)
100
75
50
aB aB aB
25
125
UFRGS 14
URS GUARÁ
URS GURIA
UFRGS 18
100
50
25
aB
0
aB aB
0
212
0
aB
100
nicosulfuron (g ha-1)
imazethapyr (g ha-1)
(C)
(D)
100
UFRGS 14
URS GUARÁ
URS GURIA
UFRGS 18
125
aA
100
aA aA aA aA
aA
bB bB
75
50
25
Tolerância relativa (%)
125
Tolerância relativa (%)
aA aA aA aA
75
aB
0
UFRGS 14
URS GUARÁ
URS GURIA
UFRGS 18
UFRGS 14
URS GUARÁ
URS GURIA
UFRGS 18
aA aA aA aA
75
aB
50
bB
25
bB bB
0
0
0
120
penoxsulam (g ha-1)
0
100
bispyribac-sodium (g ha-1)
Figura 1.Tolerância relativa de plantas de quatro genótipos de aveia (UFRGS 14, URS
Guará, URS Guria e UFRGS 18) a quatro herbicidas inibidores da ALS
(imazethapyr (A), nicosulfuron (B), penoxsulam (C) e bispyribac-sodium (D)),
determinada aos 30 dias após a aplicação dos herbicidas. Genótipos com a mesma
letra minúscula numa mesma dose não são diferentes. Genótipo com mesma letra
maiúscula nas duas doses não difere (P>0,05) da testemunha, pelo teste t. UFRGS,
Porto Alegre, RS, Brasil, 2013.