INTERAÇÃO NUTRIÇÃO DE PLANTAS E SANIDADE ANTONIO DE GOES PROFESSOR, UNESP JABOTICABAL

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1 INTERAÇÃO NUTRIÇÃO DE PLANTAS E SANIDADE ANTONIO DE GOES PROFESSOR, UNESP JABOTICABAL

2 INTERAÇÃO NUTRIÇÃO DE PLANTAS E SANIDADE

3 INTERAÇÃO NUTRIÇÃO DE PLANTAS E SANIDADE Estresse biótico e potencial de redução da produção (%) 37,4 40, ,2 31,2 26,3 28, Trigo Arroz Milho Batata Soja Algodão Wang et al., 2001

4 INTERAÇÃO NUTRIÇÃO DE PLANTAS E SANIDADE Agentes bióticos e redução na produção (%) Período: Plantas daninhas Pragas Fungos + Bactérias 3 Viroses Culturas Trigo, arroz, milho cevada, batata, soja beterraba e algodão Oerke & Dehne, 2003

5 Resistência de não hospedeiro. Sem sintomas. Resistência quantitativa. Possível presença de infecções e sintomas. Planta sobrevive e produz. Sadia Doente Resistência qualitativa. Plantas são resistentes e não exibem sintomas, ou são suscetíveis.

6 INTERAÇÃO NUTRIÇÃO DE PLANTAS E SANIDADE HOSPEDEIRO D O E N Ç A PATÓGENO AMBIENTE

7 INTERAÇÃO NUTRIÇÃO DE PLANTAS E SANIDADE Material de prop. sadio Plantio em áreas livres Erradicação do hospedeiro Eliminação hosp. alternativos Remoção de plantas voluntárias Barreira física Fumigação do solo Rotação de cultura Sanitização Eliminação de restos culturais Inundação da área de plantio D O E N Ç A Variedades resistentes Nutríção das plantas Densidade de plantio adequada Ciclo e porte das plantas HOSPEDEIRO Escolha do local e época de plantio Correção do solo Adição de matéria orgânica Densidade de plantio adequada Tipo e manejo do sistema de irrigação PATÓGENO AMBIENTE

8 Influência dos níveis de fósforo e do potássio na resistência parcial de duas cvs de soja a Ferrugem Asiática (Phakopsora pachyrhizi), avaliada nos estádios V2 e R5 Balardin et al., 2006

9 Grupos de Doenças Sementes (Damping-off ou tombamento) Raízes (Podridões radiculares) Vasculares ou murchas (Fusarium, Verticillium) Fotossíntese (Doenças foliares, Ferrugens, Míldio, Oídio) Utilização de produtos sintetizados (Viroses e carvões)

10 Grupos de Doenças Damping-off, Podridão de raiz Podridões radiculares/maceração Murchas vasculares, Manchas foliares DNA, RNA, divisão celular (Galhas, Vassouras, Super-crescimento) Viroses Podridão de frutos e armazenamento Efeitos na nutrição de Plantas Imobilização, absorção e distribuição Distribuição, depleção e mudança no metabolismo Translocação, distribuição, eficiência Eficiência metabólica de distribuição Depleção de nutrientes e redução da eficiência metabólica Distribuição e acúmulo de reserva de nutrientes

11 Nutrição e Expressão de Sintomas (Excesso/Deficiência) Aumenta a predisposição Reduz a Integridade e resistência natural dos tecidos Aumenta a intensidade e frequência de exposição do substrato Cria e mantém microclima favorável Otimiza inóculo (Disponibilidade e Eficiência)

12 Fatores de Virulência e/ou de agressividade dos patógenos Imobilização/mobilização dos nutrientes Ferimento Necroses Obstrução vascular Alteração na fisiologia (DNA, RNA, divisão celular (hipertrofia/hiperplasia) Toxinas Brusone, Mal-do-pé, doença francesa Fungos e nematoides Enzimas de fungos e bactérias Polissacarídeos; secreções bacterianas e enzimas (fungos e bactérias) Hormônios, alteração genética Específicas/Não específicas Ações múltiplas

13 Nutrição e Respostas (Defesa) EXPRESSÃO DA RESISTÊNCIA Defesa Estrutural Natureza celular (halo, papila, lignificação) Natureza histológica (camadas de cortiça, camadas de abscisão) Defesa Bioquímica

14 Bainha Hifa em avanço Hifa no citoplasma Mecanismos de defesa estrutural

15 A Área sadia Camada de cortiça Área doente B Camada de cortiça Camadas de cortiça entre tecidos sadios e infectados em área foliar (A) e em tubérculo (B)

16 Camadas de abscisão (A) e tiloses (B) NUTRIÇÃO DE PLANTAS E SANIDADE Tilose Camada de abscisão Área sadia Área doente A B Camada de abscisão

17 Nutrição e Respostas (Defesa) EXPRESSÃO DA RESISTÊNCIA Defesa Estrutural Natureza celular (halo, papila, lignificação) Natureza histológica (camadas de cortiça, camadas de abscisão) Defesa Bioquímica ESCAPE - Redução do tempo de exposição

18 Nutrição e Respostas (Defesa) EXPRESSÃO DA RESISTÊNCIA Defesa Estrutural Natureza celular (halo, papila, lignificação) Natureza histológica (camadas de cortiça, camadas de abscisão) Defesa Bioquímica ESCAPE - Redução do tempo de exposição TOLERÂNCIA Compensação*

19 Nutrição e Respostas (Defesa) EXPRESSÃO DA RESISTÊNCIA Defesa Estrutural Natureza celular (halo, papila, lignificação) Natureza histológica (camadas de cortiça, camadas de abscisão) Defesa Bioquímica ESCAPE - Redução do tempo de exposição TOLERÂNCIA Compensação* REDUÇÃO DA AGRESSIVIDADE Maior expressão da resistência parcial

20 Relação entre Níveis nutricionais e Intensidade de expressão Natureza genética da planta Forma, disponibilidade e frequência de emprego do fertilizante Dose e disponibilidade Momento da aplicação Fonte do elemento e íons associados Integração de fatores

21 Cultura Doença Patógeno Aspargo Murcha Fusarium Feijão Mancha Chocolate Botrytis Podridão Radicular Fusarium Podridão Radicular Rhizoctonia Beterraba Damping-Off Pythium Repolho Hérnia das brássicas Plasmodiophora Amarelecimento Fusarium Aipo Amarelecimento Fusarium NO 3, ph (6 a 6,5) Milho Podridão de Fusarium F. moniliforme Pepino Murcha Fusarium Ervilha Damping-Off Rhizoctonia Pimenta Murcha Fusarium Batata Cancro da Haste Rhizoctonia Tomate Mofo Cinzento Botrytis Mofo Branco Sclerotinia Ferrugem Sclerotium Murcha Fusarium

22 Cultura Doença Patógeno Feijão Podridão Radicular Thielaviopsis Galhas Meloidogyne Cenoura Podridão Radicular Sclerotium Milho Podridão Gibberella Berinjela Murcha Verticillium Vários Podridão Radicular Phymatotrichum Cebola Podridão Branca Sclerotium Ervilha Podridão Radicular Pythium Batata Sarna Streptomyces Murcha Verticillium Vírus Potato Virus X Arroz Brusone Magnaporthe Tomate Murcha Pseudomonas Antracnose Colletotrichum Murcha Verticillium Vírus Potato Virus X Trigo Mal-do-pé Gaeumannomyces NH 4 ph baixo ( 5,5)

23 Efeitos dos Nutrientes nas Doenças Elemento Mineral NUTRIÇÃO DE PLANTAS E SANIDADE Efeito na severidade dos sintomas n Diminui Aumenta Variável Nitrogênio (N/NH 4 /NO 3 ) Fósforo (P) Potássio (K) Cálcio (Ca) Magnésio (Mg) Manganês (Mn) Cobre (Cu) Zinco (Zn) Boro (B) Ferro (Fe) Enxofre (S) Outros (Si, Cl, etc.) *1200 publicações n Huber, sd

24 Elemento Mineral Efeitos dos Nutrientes nas Doenças Efeito na severidade dos sintomas n Diminui Aumenta Variável Nitrogênio (N/NH 4 /NO 3 ) Fósforo (P) Potássio (K) Cálcio (Ca) Magnésio (Mg) Manganês (Mn) Cobre (Cu) Zinco (Zn) Boro (B) Ferro (Fe) Enxofre (S) Outros (Si, Cl, etc.) *1200 publicações n Huber, sd

25 Elemento Mineral Efeitos dos Nutrientes nas Doenças Efeito na severidade dos sintomas n Diminui Aumenta Variável Nitrogênio (N/NH 4 /NO 3 ) Fósforo (P) Potássio (K) Cálcio (Ca) Magnésio (Mg) Manganês (Mn) Cobre (Cu) Zinco (Zn) Boro (B) Ferro (Fe) Enxofre (S) Outros (Si, Cl, etc.) *1200 publicações n Huber, sd

26 Elemento Mineral Efeitos dos Nutrientes nas Doenças Doença: Diminui Aumenta Variável Nitrogênio (N/NH 4 /NO 3 ) Fósforo (P) Potássio (K) Cálcio (Ca) Magnésio (Mg) Manganês (Mn) Cobre (Cu) Zinco (Zn) Boro (B) Ferro (Fe) Enxofre (S) Outros (Si, Cl, etc.) *1200 publicações n Huber, sd

27 ALTERAÇÕES NAS RESPOSTAS Modificando o ambiente - Alterações orgânicas (esterco) - Rotação cultura - Alterações inorgânicas (calcário x enxofre) - Fertilização - Controle da umidade Modificando a planta - Insensibilidade aos metabólitos microbianos - Produção sideróforo - Exsudatos radiculares Modificando a microflora - Controle biológico - Inibindo a nitrificação

28 ALTERAÇÕES NAS RESPOSTAS Modificando o ambiente - Alterações orgânicas (esterco) - Rotação cultura - Alterações inorgânicas (calcário x enxofre) - Fertilização - Controle da umidade Modificando a planta - Insensibilidade aos metabólitos microbianos - Produção sideróforo - Exsudatos radiculares Modificando a microflora - Controle biológico - Inibindo a nitrificação

29 Fator do Solo ou Prática Cultural NUTRIÇÃO DE PLANTAS E SANIDADE Efeitos em: Disponibilidade Severidade sintomas Mn Baixo ph do solo Aumento Diminuição Adubos verdes Aumento Diminuição Fertilizantes amôniacais Aumento Diminuição Irrigação Aumento Diminuição Solos menos compactos Aumento Diminuição Inibidores de nitrificação Aumento Diminuição Fumigação do solo Aumento Diminuição Sulfetos metálicos Aumento Diminuição Elevado ph do solo Diminuição Aumento Cal Diminuição Aumento Fertilizantes com nitrato Diminuição Aumento Condições culturais x disponibilidade de Mn/Severidade da Sarna da Batata Esterco Diminuição Aumento Baixa umidade do solo Diminuição Aumento Solos compactados Diminuição Aumento

30 Condição Disponibilidade de Mn Severidade Arroz de terras altas Diminuição Aumento Solos alcalinos Diminuição Aumento Nitrato Diminuição Aumento Solos aeróbicos ou secos Diminuição Aumento Baixas temperaturas Diminuição Aumento Solo arenoso Diminuição Aumento Esterco Diminuição Aumento Alta população de plantas Diminuição Aumento Arroz em casca Aumento Diminuição Solos ácidos Aumento Diminuição Amônio Aumento Diminuição Inibir nitrificação Aumento Diminuição Solos anaeróbicos Aumento Diminuição Altas temperaturas Aumento Diminuição Fertilização de silício Aumento Diminuição Solos limo-argilosos Aumento Diminuição Condições culturais x disponibilidade de Mn/Severidade da Brusone

31 Murchas vasculares (Fusarium spp.) Patógeno polífago (frutíferas, cereais, gramíneas, hortaliças, etc) N na forma amonical - Aumenta Severo em solos ácidos Controle Calcário Mal-do- Panamá N na forma de nitrato Diminuiu a disponibilidade de Mn e Fe

32 Economia de carboidratos e energia em condições de (a) alto e (b) baixo suprimento de N +++N Compostos orgânicos solúveis Metabólitos secundários Severidade Borys (1968), citado por Graham (1983)

33 Trigo x Gibberela Relações entre fornecimento de N, crescimento da planta e doenças foliares + folhas + copa +N foliar +N (assimilação líquida) +ambiente favorável +chance esporulação +infecção/sintomas +micotoxinas

34 Trigo x Ferrugem amarela Regime de aplicação (manutenção da epidemia x r) Relações entre fornecimento de N, crescimento da planta e doenças foliares

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37 Relações entre fornecimento de N, crescimento da planta e doenças foliares N x n Efeitos variáveis e/ou inconsistentes = Impossibilidade de generalizações

38 Patógenos Nível de N Nível de K Baixo Alto Baixo Alto Patógenos biotróficos NUTRIÇÃO DE PLANTAS E SANIDADE Relação entre níveis de N e K na severidade de doenças fúngicas e bacterianas Ferrugens Oídios Míldios Patógenos necrotróficos Manchas foliares Murchas Podridões Severidade: + (Baixa) ++++ (muito elevada) Marchner, 1995, citado por Yamada (2004)

43 Número de pústulas de ferrugem do colmo (Puccinia graminis f.sp. tritici) em trigo (A) e número de lesões necróticas da mancha bacteriana em tomateiro (B), sob condições de n em níveis de deficiência (D), ótimo (O), luxo (L) e excessiva.

44 Número de pústulas de ferrugem do colmo (Puccinia graminis f.sp. tritici) em trigo (A) e Número de lesões necróticas da mancha bacteriana em tomateiro (B), sob condições de n em níveis de deficiência (D), ótimo (O), luxo (L) e excessiva.

45 Razões Biotrófico Anatomia/fisiologia Prevalência tecidos jovens Acúmulo de aa Menor conteúdo fenóis Menor lignina Necrotrófico Redução tecidos senescentes

46 Relação N Versus Silício Mudanças anatômicas e bioquímicas Aumento no conteúdo de compostos N com bx PM Aumento disponibilidade de substrato Efeito de doses de silício em segmentos de caules de pepino na infecção de oídio

47 Publicações reportando o efeito do K na manifestação* Agentes causais Redução (%) X Aumento Produção (%) Y Fungos Bactérias Insetos e ácaros Viroses Nematoides Efeito do uso de K na redução da incidência X e/ou no aumento de produção Y de várias culturas X Diversos Y Plantas infectadas e/ou infestadas suplementadas com fertilizantes potássicos * publicações Perrenoud, 1990, citado por Prabhu et al., 2007

48 Publicações reportando o efeito do K na manifestação* NUTRIÇÃO DE PLANTAS E SANIDADE Agentes causais Aumento Efeito Redução Total Fúngicas (8)* Bacterianas (0) Viroses (3) Nematoides (1) Total (12) (n)* Sem efeito Prabhu et al. (2007, citado por Wang et al. (2012))

49 A Doses K versus: A - Produção arroz/incidência Helminthosporium sigmoideum;

50 A Doses K versus: A - Produção arroz/incidência Helminthosporium sigmoideum; B - Severidade da mancha foliar (H. cynodontis) e matéria seca em grama bermuda B

51 Respostas e mudanças principais na composição da planta ao incremento de potássio NUTRIÇÃO DE PLANTAS E SANIDADE

52 ++++Compostos de alto PM Açucares orgânicos Ácidos solúveis Amidas ++++Compostos fenólicos Expressão fisiológica Mecanismos de defesa

53 Cutícula NUTRIÇÃO DE PLANTAS E SANIDADE Epiderme superior Projeções de cera Camada de cera Cutina Estrutura e composição da cutícula e parede celular da epiderme de folhas de plantas Lamela de celulose Ca Ca Ca Ca Ca Lamela de pectina Camada de celulose Membrana plasmática Citoplasma -Estabilidade das biomembranas - Estabilidade estrutural

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55 H + H 2 O 2 ph Cl - K + H + Ca 2 +

56 ( )Penicillium expansum; ( )Botrytis cinerea; ( )Glomerella cingulata.

57 Efeito sinergístico/angonístico entre elementos +++Ca e K Mg +++ Mg Ca e K Aumento Redução Variável Efeito do magnésio na expressão de doenças de plantas 6 Solos ácidos - Deficiência em Mg, Ca, Mo e P + Fusarium + Hérnia + Podridão mole - Deficiência de Mg + Enfezamento pálido (competição planta e Spiroplasma kunkelii)

58 Níquel e resistência de plantas Inibição direta; Estímulo a resistencia induzida; Produção de fitoalexinas,

59 Reduz etileno Co + Ni Sinérgico

60 Níquel e resistência de plantas Exemplos Arroz Helminthoporium oryzae Pyricularia oryzae (Bruzone) Amendoim Puccinia arachidis (Ferrugem) Pecã Fusicladiosporium caryigenum

61 Considerações finais --Nutrição equilibrada é uma ferramenta fundamental para a produtividade e manejo de doenças; -- Adoção do conjunto de ações resultam em respostas mais eficientes; -- Normalmente a severidade das doenças é mais elevada em plantas estressadas; -- Um nutriente pode reduzir a severidade de uma doença, mas contribuir para o aumento de outras; -- Fontes e tecnologias no fornecimento de nutrientes fazem o diferencial na produtividade e na redução da expressão dos sintomas de uma doença; -- Alimentos mais saudáveis exigem estatrégias diferenciadas na sua produção; a nutrição balanceda dá sua contribuição.

62 OBRIGADO