Modo de ação dos herbicidas
e mecanismos de resistência
das plantas daninhas
Engª Agrª Drª Taísa Dal Magro - UCS-CAMVA
Engª Agrª Liese de Vargas Pereira - UDESC
Sequencia da apresentação
•
•
•
•
•
•
Introdução
Mecanismos de ação
Resistência
Alterações em plantas daninhas resistentes
Mecanismos de resistência
Considerações finais
2
Introdução
Métodos
físicos
Método
cultural
MIPD
Método
preventivo
Método
biológico
Métodos
químico
Método
mecânico
3
Introdução
• Controle químico
– Mecanismos de ação dos herbicidas
– Resistência de plantas daninhas a herbicidas
– Mecanismo de resistência
4
Como a planta “morre”? Ação dos
herbicidas
5
Inibidores de ALS
Luz + CO2 + H2 O
Glicose
3 – fosfoglicerato
Fotossíntese
PEP
Leucina
Valina
Acetolactato
ALS
Piruvato
+
Cetobutirato
ALS ou AHAS
Acetohidroxibutirato
Isoleucina
Inibidores de ALS
Luz + CO2 + H2 O
Glicose
3 – fosfoglicerato
Fotossíntese
PEP
Leucina
Valina
Acetolactato
Piruvato
ALS
+
Cetobutirato
ALS ou AHAS
Acetohidroxibutirato
Isoleucina
Mecanismos de ação
Local de aplicação
MOA
(preferencialmente)
Folhas
PD controlada
(preferencialmente)
Inibidores de ACCase
M
Inibidores de ALS
M, D (c)
Inibidores de EPSPs
MeD
Inibidores de GS
MeD
Mimetizadores de auxinas
D
Inibidores de PROTOX
D
Inibidores de Fotossistema I
MeD
Fonte: Adaptado de Roman et al., 2007; Vidal; Mertotto Jr., 2001.
8
Mecanismos de ação
Local de aplicação
PD controlada
(preferencialmente)
MOA
(preferencialmente)
Solo
Inibidores de Fotossistema II
D
Inibidores de Carotenos - HPPD
MeD
Inibidores da síntese
nucleicos e proteínas
de
ácidos
M
Inibidores de polimerização de Tubulina
M
Inibidores de ácidos graxos de cadeia
longa
M
Fonte: Adaptado de Roman et al., 2007; Vidal; Mertotto Jr., 2001.
9
Resistência
“é a capacidade herdável de uma planta sobreviver
e reproduzir após à exposição a um herbicida, que
normalmente seria letal para a população original”
(Vargas et al., 1999)
Aplicação de herbicidas por vários anos
Suscetível
(99,009%)
Suscetível
(0,001%)
Fonte: Adaptado de Santhakumar, 2003.
Resistente
(0,001%)
Resistente
(99,009%)
População
inicial da
espécie “X”
População
final da
espécie “X”
429 biótipos
234 espécies
138 dicotiledôneas
96 monocotiledôneas
154 herbicidas
80 culturas
65 países
Número de biótipos
Brasil
Anos
Fonte: Adaptado de Heap, 2014
21
Brasil
Fonte: Heap, 2014
22
Brasil
Fonte: Heap, 2014
Alterações em plantas daninhas
resistentes
• Ausência de controle
• Dose de herbicida para controle
• .......
24
Ausência de controle
Dose para controle
Resistente
Suscetível
26
Dose para controle
Resistente
Suscetível
27
Alterações em plantas daninhas
resistentes
•
•
•
•
Ausência de controle
Dose de herbicida para controle
Valor adaptativo/habilidade competitiva
.....
28
Mecanismo de resistência
“forma pela qual a planta não é controlada após
a aplicação de herbicidas que, em condições
normais, controla os integrantes da população”
29
Mecanismo de resistência
Perda de afinidade do herbicida
pelo local de ação
Metabolização e
desintoxicação do
herbicida
Redução da concentração
do herbicida no local de
ação
Super expressão da enzima
Absorção e translocação
Compartimentalização
30
Mecanismos de resistência e
implicações no manejo
31
Perda de afinidade do herbicida
pelo local de ação
PEP
Leucina
Valina
Atetolactato
Piruvato
ALS
+
Cetobutirato
ALS ou AHAS
Acetohidroxibutirato
Isoleucina
Alteração do local de ação
Planta suscetível
Planta resistente
Herbicida
Herbicida
Enzima
Enzima
33
Alteração do local de ação
Planta suscetível
Planta resistente
Herbicida
Herbicida
Enzima
Enzima
34
Cyperus difformis
FR: >103,2
Figura 1 - Controle de biótipos de Cyperus difformis resistente ( . ) e suscetível (o) ao herbicida
pyrazosulfuron-ethyl, pelos herbicidas bentazon, bispyribac-sodium, cafentrazone-ethyl,
penoxsulam e pyrazosulfuron-ethyl aos 28 dias após a aplicação dos tratamentos. UFPel,
Capão do Leão-RS, 2006-2007. (Os pontos representam os valores médios das repetições e as
barras verticais os intervalos de confiança).
37
Bidens pilosa
FR: 40,92
FR: 40,92
FR: 57,47
FR: 57,47
FR: 173,84
FR: 173,84
FR: 57,16
FR: 57,16
Figura 2– Curva de dose-resposta da porcentagem de fitotoxidade dos biótipos resistente (R) e
sucetível (S) de B. pilosa com os herbicidas chlorimuron-ethyl, nicosufuron, metsulfuron-methyl
e imazethapyr usando o modelo log-logístico.
38
Fonte: Christoffoleti,
2002
Bidens subalternans
FR: 498
FR: 797
Alteração: triptofano por
leosina na posição 574
Thr574Leu
FR: 726
FR: 877
Figura 3. Controle dos biótipos de Bidens subalternus suscetível e resistente aos herbicidas
inibidores De ALS com os herbicidas chlorimuron – ethyl (A), imazethapyr (B), cloransulanmethyl (C ) e bispyribac-sodium (D), 21 dias após a aplicação dos tratamentos. Ensaio 1.
39
UFRGS. Porto Alegre – RS. 2006.
Fonte: Lamego, 2006
Fimbristylis
miliacea
FR: 116,8
FR: 22
FR: 275,3
FR: 435,4
Alteração:
asparagina por
glutamina
Asp376Glu
FR: 78,7
FR: 3,29
FR: 185,2
FR: 3,29
Figura 4. Controle de biótipos suscetível (◊FIMMI 13) e resistente (●FIMMI 10 e ○FIMMI 12) de
Fimbristylis miliacea aos 28 DAA de pyrazosulfuron-ethyl (A), bispyribac-sodium (B),
40
Fonte:
Schaedler,
2012
Penoxsulam (C ) e (imazethapyr + imazapic) (D).
Echinochloa spp.
Alterações:
MOSTS51
Thr574Leu
maior nível de resistência
FR: 16,375
PALMS01
FR: 183,06
Ser653Asn
menor nível de resistência
Figura 5- Controle visual (%) de seis biótipos de capim-arroz em função de diferentes
concentrações do herbicida imazethapyr, aos 23 DAA (D). Porto Alegre. RS. 2013.
Fonte: Bortoly, 2013
41
Metabolização e desintoxicação
do herbicida
•
Decomposição da molécula rapidamente pela planta
resistente
•
Formas: hidrólise, oxidação e conjugação
42
METABOLISMO DE
MOLÉCULAS HERBICIDAS
O
O
CH2
C
R
Where R= Ala. Val. Leu. Asp.
Glu. Phe. Trp.
Cl
O
O
CH2
C
R
Cl
Cl
OH
?
?
Cl
Cl
Amino acid
conjugation
O
O
CH2
2,4 - Dichlorophenol
OH
O
CH2
Cl
side-chain
oxidation
Cl
C
CH2OH
O
C
O
O
OH
Cl
OH
sugar
conjugation
OH
Glucose ester of 2,4 -D
Cl
2,4 - D
Cl
O
O
O
CH2
C
O
OH
CH2
sugar
conjugation
Cl
O
2,5 - D, 4 - OH
2,5 - D, 4 - -glucoside
Glucose
O
CH2
Cl
Cl
OH
2,3 - D, 4 - OH
C
Vacúolo
Cl
OH
O
OH
Cl
Cl
NIH Shift
2,4 - D  -hydroxylase
C
O
OH
O
CH2
C
OH
Cl
sugar
Cl
conjugation
O
glucose
2,3 - D, 4 - -glucoside
43
O
O
COOH-CH2-NH-P-OH
NH2-CH2-P-OH
OH
OH
AC AMINOMETILFOSFÓNICO
GLYPHOSATE
AMPA
C-P LIASE
NH2-CH3
O
METILALANINA
C
H
H
METILALANINA
DEHIDROGENASE
FORMALDEIDO
44
Echinochloa spp.
FR: 0,002
Alterações:
metabolização
menor nível de resistência
Figura 6- Controle visual (%) de seis biótipos de capim-arroz em função de diferentes
concentrações do herbicida imazethapyr, aos 23 DAA (D). Porto Alegre. RS. 2013.
Fonte: Bortoly, 2013
45
Redução da concentração do
herbicida no local de ação
• Armazenamento em locais
(compartimentalização);
inativos
como
vacúolo
• Quantidade que atinge o local de ação é reduzida, não
sendo letal (absorção e translocação).
46
Absorção
Cera epicuticular
Estômato
Euphorbia heterophyla
Fonte: Procópio et al. 2002
47
Figura 7. Detalhe de uma planta de azevém resistente, tratada com 2.280 g e.a.
ha-1 de glyphosate, rebrotando aos 60 dias após tratamento com o herbicida –
48
Vacaria/RS, 2004.
Fonte: Vargas et al., 2005
Resistente
100
Sensível
90
14
C-Glyphosate (%)
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Folha de
aplicação
Perfilho
plincipal
Perfilho 2
Perfilho 3
Raízes
Exsudação
radicular
Figura 8. Translocação de glyphosate em azevém resistente e
suscetível a glyphosate.
Fonte: Ferreira et al., 2006
49
Lolium multiflorum
Figura 9- Porcentagem de 14 C-glyphosate presente nas raízes em relação ao total
presente na planta, nos biótipos resistente (R)e suscetível (S).
Fonte: Ferreira, 2008
50
FR: >17
Figura 9- Acúmulo de matéria seca de biótipos de azevém resistentes em resposta a
doses crescentes de glyphosate.
Fonte: Roman et al., 2004
51
Raízes
S
R
25
15
10
14
C-Glyphosate (%)
20
5
0
6
12
36
72
Tempo (horas)
Figura 10. Distribuição do glyphosate em biótipos de buva suscetível e resistente ao
glyphosate
52
Fonte: Ferreira et al., 2008
Tabela 1- Acúmulo de ácido shiquímico (mg e g massa fresca-1) no período após aplicação do
tratamento (HAT) com glyphosate (420 g e.a. ha-1) nos biótipos de Lolium multiflorum
resistente (R) e suscetível ao herbicida glyphosate
Fonte: Ribeiro, 2009
53
Figura 11. Mecanismo proposto pelo qual o herbicida glyphosate limita sua própria translocação devido aos efeitos no
metabolismo do carbono nas folhas do tipo fonte. 1. Bloqueio da síntese de aminoácidos aromáticos. 2. desvio do carbono
para formação do shiquimato-3-fosfato; 3. redução do carbono disponível para o ciclo de Calvin; 4. Decréscimo da síntese
de amido e decréscimo da exportação da triose para o citoplasma; 5. Decréscimo do transporte de fotoassimilados para o
floema; Rubp. Ribulosa 1,5 bifosfato; RuMP, ribulosa 5 fosfato; TP, ácido 1.3 bisfosfo-glicérico; 3PGA, gliceraldehido 3
fosfato; E4P. Eritrose-3-fosfato; PEP. phoenolpyruvate; DAHP. 3-desoxi-arabinoheptulsonato-7-fosfato; SHK3P. shiquimato;
AROAA ;Aminoácidos aromáticos. Adaptado de Geiger e Bestman (1990).
54
Fonte: Ribeiro, 2009
55
Fonte: Ribeiro, 2009
Conyza bonariensis
Tabela 2- Porcentagem da radioatividade absorvida em Conyza bonariensis resistente e
suscetível (S) nos diferentes tempos de coleta.
Fonte: Cardinali et al., 2012
56
Fonte: Cardinali et al., 2012
Figura 12. Autoradiografias da translocação do 14C-glyphosate pelos tecidos vegetais 57
57
de C. bonariensis resistente (R) e suscetível (S) ao herbicida glyphosate.
Figura 13. Predição do surgimento da resistência de plantas daninhas aos
herbicida “A” e “B” quando aplicados continuamente isolados, em rotação ou em
misturas.
Fonte: Powles et al., 1997 citado por Merotto Jr, 1998
Considerações finais
•
•
•
•
Aumento dos casos de resistência
Resistência múltipla
Mecanismos de resistência X manejo
Mudanças no sistema de produção
59
Engª Agrª Drª Taísa Dal Magro - UCS-CAMVA
E-mail: [email protected]
Fone: (54) 32318104 e (54) 91196773