INFLUÊNCIA DE HERBICIDA PRÉ-EMERGENTE NA INIBIÇÃO DA REAÇÃO DE HILL EM Lactuca sativa L.

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1 INFLUÊNCIA DE HERBICIDA PRÉ-EMERGENTE NA INIBIÇÃO DA REAÇÃO DE HILL EM Lactuca sativa L. Alex da Silva Barbosa 1 ; Ana Sofia Perdigão Delfim 2 ; Alessandra da Silva Barbosa 3 ; Débora Cristina de Lima Silva RESUMO - Os herbicidas são compostos químicos que agem sobre os processos fisiológicos vegetais. Objetivou-se no trabalho descrever a interferência de concentrações de simazina na cultura da aface (Lactuca sativa L.), a fim de constatar o efeito do herbicida e estimar a concentração que inibiu a reação de Hill em cinquenta por cento. Analisou-se nos períodos de: 0,5; 1,0 e 2,0 minutos, o efeito de quatro concentrações de simazina (0; 2,5; 25 e 100µM) logaritmicamente transformados (log (concentrações) = 0; 0,4; 1,4 e 2,0 repectivamente). Em cada um dos tubos de ensaio adicionou-se 2,4 ml de solução tampão, 0,1 ml de diclorofenol indofenol e 0,3mL na solução de herbicida, para o grupo controle adiciou-se 0,3mL de água destilada. Sendo utilizado o comprimento de luz de 540nm analisada por um espectrofotômetro de absorção. A simazina causou um efeito linear crescente mediante o tempo de exposição e concentração. Para o log da concentração de 0,4 de simazina houve diminuição da absorção luminosa, porém não crítica. Contudo, no log da concentração de 1,4 ocasionou redução na taxa de absorção da luz. A reação de Hill foi inibida em 50% quando o log da concentração estimada da simazina esteve no limiar de 1,2. A reação de Hill nitidamente afetada no log da concentração de 2,0 comprometendo o processo fotolítico da água na cultura da alface. Unitermos: Simazina, fotólise da água, fotossistema II. INFLUENCE OF PRE-EMERGENT HERBICIDE IN THE INHIBITION OF HILL REACTION IN Lactuca sativa L. ABSTRACT - Herbicides are chemical compounds that act on plant physiological processes. The objective in this work was to describe the interference of concentrations of simazine in the culture of the lettuce (Lactuca sativa L.), in order to determine the effect of the herbicide and to estimate the concentration that inhibited the Hill reaction by fifty percent. We analyzed the periods: 0.5; 1.0 and 2.0 minutes, the effect of four concentrations of simazine (0; 2.5; 25 and 100µM) logarithmically transformed (log (concentration) = 0; 0.4; 1.4 and 2.0 respectively). In each of the test tubes was added 2.4 ml of buffer, 0.1 ml of dichlorophenol indophenol and 0.3 ml in the solution of herbicide for the control group was added 0.3 ml of distilled water. Being used a light wavelength of 540nm analyzed by an absorption spectrophotometer. The Simazine caused a linear effect by increasing the exposure time and concentration. For the log concentration of 0.4 simazine showed decreased light absorption, but not critical. However, the log concentration of 1.4 decreased the rate of absorption of light. The Hill reaction was inhibited by 50% when the log of the concentration of simazine was estimated at the threshold of 1.2. The Hill's reaction clearly affected the log concentration of 2.0 compromising the photolytic process of water on lettuce. 1 Licenciado em Ciências Agrárias, Mestrando em Agronomia e Bolsista do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico, CNPq Universidade Federal da Paraíba Campus II, Areia, PB. Campus Universitário, CEP: Correio: aldasibarbosa@gmail.com. 2 Aluna do Curso de Licenciatura em Engenharia Agronômica - Universidade Técnica de Lisboa Portugal. 3 Aluna do Curso Técnico em Enfermagem Escola Técnica de Enfermagem Parthenon Guarabira, PB. 4 Aluna do Curso Técnico em Agroindústria Colégio Agrícola Vidal de Negreiros Bananeiras, PB.

2 Uniterms: Simazine, photolysis of water, photosystem II. ISSN Volume 04 Número INTRODUÇÃO A ação fitotóxica de muitos herbicidas parece não ser específica, sendo responsáveis por vários danos provocados a nível bioquímico. Contudo, certo número de herbicidas atuam com especificidade elevada em alguns processos bioquímicos, como as triazinas: a atrazina e a simazina. Esses herbicidas são usados como pré-emergentes e abosorvidos pelas raízes, são herbicidas inibidores do fotossistema II (FSII), exercem ação fitotóxica ligando-se ao nicho da proteían D1, no qual a quinona B deveria ligar-se a quinona A. Esse processo bloqueia o transporte de elétrons no fotossistema e gera moléculas de clorofila mais carregadas energeticamente (3chl) (Kruse et al., 2001). Com esse advento causam danos de ordem fisiológica no mecanismo de lise da molécula de água (H 2 O). Esse processo foi descoberto pelo bioquímico inglês Robert Hill, em 1937, quando demonstrou que os cloroplastos presentes em homogenatos de organismos fotossintéticos catalisam quando na presença da luz, a redução do oxidante e a liberação do oxigênio, esta reação ficou conhecida pela reação de Hill (Esquível, 2008). Vários oxidantes foram utilizados, íons férricos benzoquinona e vários corantes como o 2,6- diclorofenol indofenol (DCFIF). A utilização desse corante como aceitador de elétrons nesta fotorredução permite medir por espectofotometria a reação de Hill, pois, o corante fica azul a medida em que a H + é liberaddo, dando-nos uma medida da taxa da reação. A ação dos herbicidas está condicionada ao seu espectro de atuação, mas como já comentado a sua atuação por vezes não é específica, na mamoneira (Ricinus comunis) ainda não há um herbicida que não a acometa de intoxicação. Ao se aplicar um herbicida, uma porção deste atinge a cultura recente na área ou em áreas próximas, interagindo com essas plantas e causando efeitos secundários. Existem relatos de diferentes efeitos fisiológicos secundários induzidos por herbicidas (Lydon & Duke, 1989; Devine et al., 1993). Esses efeitos incluem alterações tanto no metabolismo do nitrogênio e nos níveis hormonais quanto no metabolismo secundário da planta. Os efeitos dos herbicidas no desenvolvimento de doenças geralmente resultam de interações do seu efeito direto no patógeno e de efeitos indiretos em respostas mediadas pelas plantas (Devine et al., 1993). O conhecimento do mecanismo de ação dos herbicidas se faz necessário pois, ajuda a definir como usar os produtos, a dignosticar probelamas com seu desempenho e sua relação com os sintomas de injúrias causados (Marchi et al., 2008). Os nomes comuns dos herbicidas existentes no comércio não são suficientes para se determinar qual o seu funcionamento ou como eles devem ser usados, neste sentido há necessidade de informações como a família química e de entendimento de como eles funcionam para que essas informações possam subsidiar sua aplicação corretamente. Objetivou-se no trabalho descrever a interferência de concentrações de simazina na reação de Hill em suspensão de cloroplastos purificados de folhas de aface (Lactuca sativa L.), a fim de constatar o efeito do herbicida sobre a olerícola e estimar a concentração que inibiu a reação em cinquenta por cento. MATERIAL E MÉTODOS O experimento foi realizado no mês de novembro de 2008 no Laboratório de Biologia Funcional do Instituto Superiror de Agromia, da Universidade Técnica de Lisboa. As operações foram realizadas em baixa temperatura, colocando os recipientes em banho de gelo, cerca de 5g de folhas de alface foram cortadas em pequenos pedaços e trituradas no almorfariz, com 12,5 ml de solução tampão fria. O homogenato foi obtido através de três camadas de gaze o qual foi recolhido em uma proveta, em seguida, o conteúdo foi vertido para um tubo de centrífuga. Centrifugou-se à

3 velocidade máxima durante 5 minutos (centrífuga de bancada), desprezou-se o sobrenadante e ressuspendendo cuidadosamente o depósito com um pincel, usando 4 ml de solução tampão por tubo de centrífuga, posteriormente, a suspensão foi transferida para um tubo de ensaio. Analisou-se nos períodos de 0,5, 1,0 e 2,0 minutos, o efeito de 4 diferentes concentrações do herbicida simazina (0;2,5; 25 e 100 µm) logaritmicamente transformados (log (concentrações) = 0; 0,4; 1,4 e 2,0 repectivamente). Em cada um dos tubos adicionou-se 2,4 ml de solução tampão + 0,1 ml de de diclorofenol indofenol (DCFIF) + 0,3 ml na solução de herbicida, nos três tubos que corresponderam à concentração zero, adiciou-se 0,3 ml de água destilada ao invez de solução de simazina. Adicionou-se no primeiro tubo de ensaio na série, 0,2 ml de supensão de cloroplastos, imediatamente após a adição da suspensão de cloroplastos homegenizou-se cuidadosamente o conteúdo do tubo por inversão anotou-se rapidamente a abosorvância num espectrofotómetro de absorção. A metodologia para quantificar a taxa de absorção foi baseada na observação de Hill, 1937, que os organismo fotossintéticos catalisam na presença da luz. A utilização da freqüência luminosa de 540 nm, não foi ao acaso, pois nesta freqüência luminosa a nocividade da luz não é constatada. Frequências superiores causam o rompimento das membranas dos cloroplastos, e comprometeriam os resultados do presente trabalho. Os dados foram compilados no programa Microsoft Office Excel 2007, da Microsoft Corporation. RESULTADOS E DISCUSSÃO Os resultados demonstraram que, o efeito dos tratamentos para os períodos de 0,5, 1,0 e 2,0 mimutos resultaram numa diminuição da aborção da luz (Figura 1A, 1B, 1C). As concentrações de 25 e 100µM resultaram numa mínima absorção. Esse resultado confirma o efeito da simzina sobre o fotossistema II (FSII). Este resultado concorda com o trabalho de Barbosa et al., 2009, onde constataram efeito da simazina sobre o processo da fotólise da água nas plantas. Para a concentração de simazina de 2,5 µm os resultados foram muito semelhantes, pois nesta concentração de herbicida os danos a nível bioquímico foram severos, mas na concentração de 25 µm a houve uma redução significativa na absorção da luz, comprometendo o processo de fotólise da água. Nestas condições a planta encontrou-se com sérios danos e a clivagem da molécula de água (H 2 O), este resultado demonstra que a fotólise da água não foi eficientemente efetuada, assim o mecanismo do fotossistema II (FSII) teve comprometimento na assimilação do íon de hidrogênio para ser utilizado como potencial redutor (NADP+ e ADP), gerando uma reação em cadeia. Houve retardamento no aproveitamento do hidrogênio para o ciclo de Calvin-Benson, onde a captura do CO 2 e sua assimilação para a formação de esqueletos carbonatos decresceu de modo que o organismo não conseguiu adquirir componentes necessários para o seu metabolismo primário, principalmente na constituição de glicose e amido. Kruse et al., 2001, trabalhando com dois tipos de herbicidas com mecanismos distintos verificaram eficiência do herbicida que age sobre o fotossistema II (FSII), observaram que a espécie Abutilon theophrasti sofreu severa redução com os tratamentos de herbicidas, observando que o melhor resultado foi obtido com uma dose maior de herbicida e quando foi utilizado um tratamento combinado com dois distintos herbicidas. Segundo Archangelo et al., 2002, o herbicida Primestra SC (200 g L -1 de atrazine+300 g L -1 de metolachlor), aplicado em pós-emergência, pode ser considerado uma alternativa de controle químico de plantas daninhas para a cultura do sorgo forrageiro. O mesmo autor enfatiza que, a adição de óleo mineral agrava os sintomas de fitotoxicidade, reduzindo a seletividade da cultura do sorgo forrageiro para com o herbicida Primestra SC. 68

4 69 A B C Figura 1A, 1B e 1C: Efeito dos tratamentos sobre a inibição da reação de Hill em cloroplastos purificados da alface (L. sativa L.), em 0,5 minuto (A); em 1,0 minuto (B) e em 2,0 minutos (C) A reação de Hill foi inibida em 50% quando o log da concentração da simazina esteve no limiar de 1,2 (Figura 2). A atividade fotossintética, as taxas de absorção variaram nos períodos de 0,5, 1,0 e 2,0 minutos de 0,0063, 0,0555 e 0,1193 respectivamente. Segundo Kissmann (2005), esse efeito da simazina sobre a planta é classificado como indireto, uma vez que, houve a interferência na produção de energia vital para as reações fisiológicas da fotossíntese. Ele acrescenta que ocorre também a interferência no suprimento dos de materiais para a formação de coenzimas ou grupos prostéticos, afetando as condições onde as reações catalisadoras das enzimas acontecem. Na concentração de 100 µm (log 2,0), a reação de Hill nitidamente afetada, a interferência da simazina neste nível foi hegemônica, a planta teve uma perda irreparável, definhou e levou a alface reduzir considerável a atividade fotolítica da água, comprometendo todo um processo de assimilação do dióxido de carbono.

5 70 % de Inibição da Reação de Hill y = 6,471+37,63x R² = 0,970 0,0 0,4 0,8 1,2 1,6 2,0 log da Concentração de Herbicida Figura 2: Inibição da reação de Hill em cloroplastos purificados da alface (L. sativa L.) De acordo com Catunga et al., 2005, o amircabone (herbicida), resultou na queda da eficiência fotossintética máxima nos primeiros dias após a aplicação, entretanto foram danos reversíveis no crescimento e na fotossíntese do abacaxizeiro [Ananas comosus (L.) Merril]. CONCLUSÃO Pode-se concluir que: A simazina tem efeito supressivo no processo fotolítico da água na cultura da alface (Lactuca sativa L.). A reação de Hill foi inibida em cinqüenta por cento no limiar do log de concentração da simazina de 1,2. A reação de Hill nitidamente afetada no log de concentração de 2,0, comprometendo o processo fotolítico da água na cultura da alface (L. sativa L.). AGRADECIMENTOS A Professora Glória Esquível, do Instituto Superior de Agronomia pelos ensinamentos ministrados na disciplina de Biologia Funcional do Curso de Licenciatura em Engenharia Agronômica. Ao Banco Santander pela concessão de bolsa de estudos ao qual foi possível desenvolver o trabalho. A Assessoria de Assuntos Internacionais da Universidade Federal da Paraíba pela atenção dada no período de estudos. REFERÊNCIAS Archangelo, E. R.; Silva, A. A.; Silva, J. P.; Karam, D.Cardoso, A. A. (2002). Seletividade e eficácia de herbicidas aplicados em pós-emergência na cultura do sorgo forrageiro. Revista Brasileira de Milho e Sorgo, v.1, n.3, p Barbosa, A. S.; Medeiros, M. B.; Nicomedes, M. P.; Cruz, C. S. A.; Sousa, D. D. S.; Delfim, A. S. (2009). Interferência de concentrações de simazina sobre a fase luminosa da fotossíntese. Simpósio Regional de Agroecologia. Areia-PB, Brasil. Anais em CD-ROM.

6 Catunda, M. G.; Freitas, S. P.; Oliveira, J. G.; Silva, C. M. M. (2005). Efeitos de herbicida na atividade fotossintética e no crescimento do abacaxi. Planta Daninha, Viçosa MG. v.23. n.1, p Devine, M.; Duke, S.O.; Fedtke, C. (1993). Oxygen toxicity and herbicidal action; Secondary physiological effects of herbicides. Physiology of herbicide action. New Jersey : Prentice-Hall. Cap.9, cap.16, p Esquível, M. G. C. I. (2008). Estudo da reação de Hill em cloroplastos. Departamento de Botânica e Engenharia Biológica, Secção de Fisiologia Vegetal. Lisboa Portugal.. Kissmann, K. G. (2000). Quando a planta daninha engana o herbicida III. Grupo Cultivar - Acessado em: 10 de maio de Kruse, N. D.; Vidal, R. A.; Bauman, T. T.; Trezzi, M. M. (2001).Sinergismo potencial entre herbicidas inibidores do fotossistema II e da síntese de carotenóides. Revista Ciência Rural, v. 31, n. 4. Lydon, J.; Duke, S.O. (1989).Pesticide effects on secondary metabolism of higher plants. Pesticide Science, London, v.25, n.4, p Marchi, G.; Marchi, E.C.S.; Guimarães, T. G. (2008). Herbicidas: mecanismos de ação e uso. Pianatina, DF. Embrapa, Cerrados - Acessado em: 11 de maio de