INTERAÇÃO NUTRIÇÃO DE PLANTAS x SANIDADE

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1 INTERAÇÃO NUTRIÇÃO DE PLANTAS x SANIDADE Prof. Dr. Milton Ferreira de Moraes Universidade Federal de Mato Grosso (UFMT) Programa de Pós-Graduação em Agricultura Tropical UFMT- Cuiabá Programa de Pós-Graduação em Ciência do Solo UFPR-Curitiba

2 (1) (2) INTRODUÇÃO Sugestão de literaturas (1) DATNOFF, L.E.; ELMER, W.H.; HUBER, D.M. (Eds.). Mineral nutrition and plant disease. St. Paul: The American Phytopathological Society, p. (2) ZAMBOLIM, L.; VENTURA, J.A.; ZANÃO JUNIOR, L.A. (Eds.). Efeito da nutrição mineral no controle de doenças de plantas. Viçosa: os autores, p.

3 INTRODUÇÃO Conceitos Lei do mínimo de Liebig Justus Liebig Cada campo contém um máximo de um ou mais e um mínimo. As colheitas guardam relação com esse elemento no mínimo, seja ele cal, potassa, nitrogênio ou outro nutriente qualquer. É o fator que governa e controla o tamanho e a duração das colheitas.

4 M = MACRONUTRIENTES N, P, K, Ca, Mg, S - kg/ha MICRONUTRIENTES B, Cl, Cu, Fe, Mn, Mo, Ni, Zn - g/ha BENÉFICOS Co, Na, Si, Se, V Planta fresca = 90 95% água 5 10% matéria seca seca = 95% C, H, O 5% minerais OS ELEMENTOS MINERAIS INTRODUÇÃO Conceitos CRITÉRIOS DE ESSENCIALIDADE? - direto - indireto

5 INTRODUÇÃO Conceitos DIRETO: O elemento deve fazer parte de um composto ou de uma reação crucial (enzimática ou não) para o metabolismo das plantas. Exemplos: O nitrogênio (N) faz parte de todas as proteínas vegetais; Potássio (K): ativador enzimático de mais de 50 enzimas.

6 INTRODUÇÃO Conceitos INDIRETO: 1) Na ausência do elemento a planta morre antes de completar o seu ciclo; 2) O elemento não pode ser substituído por nenhum outro; 3) O efeito do elemento não deve estar relacionado com o melhoramento de condições físicas, químicas ou biológicas (doenças) desfavoráveis do meio.

7 INTRODUÇÃO Conceitos Elementos benéficos: Sem ela a planta vive, mas em dadas condições a sua presença pode ajudar o crescimento e aumentar a produção. Exemplo: O sódio (Na) é semelhante ao K (valência, raio iônico, grau de hidratação), podendo substituí-lo em funções não específicas como o equilíbrio osmótico.

8 INTRODUÇÃO Conceitos Diagnóstico de deficiência ou excesso (Perguntas) -Há incidência de pragas ou doenças? (uso de herbicidas) - O sintoma é generalizado? Fonte: Soil Fertility Manual (2004) - Gradiente? - Simetria?

9 INTRODUÇÃO Conceitos O QUE É STRESS? Uma condição externa que adversamente afeta o crescimento, desenvolvimento e/ou produtividade das culturas. Os estresses desencadeiam uma série de resposta das plantas: -Altera expressão gênica; -Metabolismo celular; -Mudanças nas taxas de crescimento e produtividade das culturas.

10 INTRODUÇÃO Conceitos

11 INTRODUÇÃO Conceitos ESTRESSE OXIDATIVO Fonte: Potters (2005) - Presentation

12 INTRODUÇÃO ESTRESSE OXIDATIVO Fonte: Potters (2005) - Presentation

13 INTRODUÇÃO ESTRESSE OXIDATIVO Superoxide dismutase O 2- + O H + H 2 O 2 + O 2 Catalase H 2 O 2 + H 2 O 2 2 H 2 O + O 2 Ascorbate peroxidase Peroxidases 2 ASC + H 2 O 2 2 H 2 O + 2 MDHA RH 2 + H 2 O 2 2 H 2 O + R

14 - O O H O H + N 3 N O SH - O INTRODUÇÃO COMPOSTOS DE DEFESA MAIS COMUNS Representação esquemática de uma fitoquelatina (A) O - O O H O H O N N N N N H O H O H SH SH O O - Glutamato Cisteína Glutamato Cisteína Glutamato Cisteína Glicina Estrutura de uma fitoquelatina (y-glu-cis) 3 -Gli Fonte: Potters (2005) - Presentation Fonte: Malavolta e Moraes (2007)

15 INTRODUÇÃO COMPOSTOS DE DEFESA MAIS COMUNS Representação esquemática de duas fitoalexinas N S N N NH S S CH 3 Camalexina Ciclobrassinina Fonte: Malavolta e Moraes (2007)

16 A comparison of the record yields and the average yields indicates that mostly crops are only reaching 20% of their genetic potential due to biotic categories: disease, insect and weeds. The major reduction in yield (~ 70%) is due to abiotic stress. The most significant abiotic stress is water stress, both deficit stress (drought) and excess stress (flooding, anoxia). INTRODUÇÃO Conceitos Fonte: Alderfasi (2014)

17 INTRODUÇÃO Conceitos Fonte: Alderfasi (2014)

18 INTRODUÇÃO Custo de construção de defesa e de renovação de partes da planta Substância vegetal ou partes da planta Custo de construção (g glicose/g massa seca) Substâncias de defesa Taninos 1,55-1,60 Glicosídeos cianogênicos 1,9-2,1 Alcalóides 2,8-3,3 Monoterpenóides 2,8-3,5 Látex 3,3 Substâncias da parede celular Lignina (lenho de coníferas) 2,44-2,49 Lignina (lenho de angiospermas) 2,48-2,52 Custo de reposição de órgãos Fonte: W. Larcher (2000) p.351

19 INTRODUÇÃO Conceitos

20 INTRODUÇÃO Conceitos Fonte: Potters (2005)

21 INTRODUÇÃO Conceitos INTERAÇÃO PLANTA-PATÓGENO

22 MECANISMOS Desequilíbrio nutricional = falta, excesso condições favoráveis para doenças e pragas Mais N + proteína = alimento para inseto porém adubo nitrogenado +HCN menos insetos +NH 3 menos podridão do colmo milho Mais S + glicosinolato, tóxicos para insetos. Fonte: Malavolta e Moraes (2007)

23 MECANISMOS Patógeno menor transporte de CH 2 O folha raiz consumo de aminoácidos e amidas sintomas de deficiência de N Excesso N plantas + suculentas + compostos solúveis = meio para o patógeno Doença ou praga: efeito na absorção, transporte, redistribuição alteração no teor foliar de macro e micronutrientes Fonte: Malavolta e Moraes (2007)

24 MECANISMOS Mecanism: saponinas e glucosinolatos antimicrobianos óxido nítrico fitoalexina cisteína glicosinolatos e fitoalexinas = defesa contra patógenos produção de S 0 endógeno = defesa Europa Ocidental: menos emissão de SO 2 + deficiência de S menor produção e + doenças. Fonte: Malavolta e Moraes (2007)

25 MECANISMOS S elementar = fungicida e nutriente S 0 + H + + e - H 2 SO 3 = tóxico e - O 2 produção endógena resposta ao patógeno S elementar absorção e assimilação pela folha Fonte: Malavolta e Moraes (2007)

26 MECANISMOS MECANISMOS Fonte: Huber et al. (2012)

27 INTRODUÇÃO Penetração de fungos nas células vegetais Fonte: Huber et al. (2012)

28 INTRODUÇÃO Penetração de fungos nas células vegetais Fonte: Huber et al. (2012)

29 RESPOSTAS K x transporte de fotoassimilados (Mg?) [Efeito de diluição?!] Fonte: Huber et al. (2012)

30 RESPOSTAS APLICAÇÃO DE Si EM ARROZ Fonte: Huber et al. (2012)

31 RESPOSTAS APLICAÇÃO DE Cu EM TRIGO Fonte: Huber et al. (2012)

32 RESPOSTAS APROVEITAMENTO DO ENXOFRE ELEMENTAR ABSORÇÃO FOLIAR: SO 4 2-, SO 2, aminoácidos (cisteína), S 0, S 2- (Turrell & Cervenak, 1949; Sanchez et al. 2001; Noggle et al., 1986). Turrell & Cervenak (1949) e Turrell (1950) aplicaram S 0 marcado com o isótopo radiotivo 35 S na superfície de frutas cítricas e verificaram: S 0 H 2 S SO 2 SO 4 proteínas 2RSH + 35 S 0 RSSR + H 2 35 S *Altas temperaturas toxidez S 0 Fonte: Malavolta e Moraes (2006)

33 RESPOSTAS APROVEITAMENTO DO ENXOFRE ELEMENTAR Turrell & Cervenak (1949) Frutos de limão sem contato com o S 0 (30 h) Produto formado *Atividade específica % da atividade específica do 35 S 0 35 S 0 0, H 2 35 S 0, ,65 35 SO 2 0, ,98 35 SO 4 0, ,85 *Contagens/segundos/mg Ba 35 SO 4 Fonte: Malavolta e Moraes (2006)

34 RESPOSTAS APROVEITAMENTO DO ENXOFRE ELEMENTAR Turrell & Weber (1955) Pó de enxofre elementar como nutriente para folha de limão Constituinte *Atividade proteínas *Atividade BaSO 4 Folhas tratadas com 35 S 0 Proteína sol. Ácido 0,162 9,909 Proteína sol. base 2,847 1,678 Folhas não tratadas Proteína sol. Ácido 0,000 2,107 Proteína sol. base 0,007 0,331 *Contagens/segundos/mg Ba 35 SO 4 Fonte: Malavolta e Moraes (2006)

35 RESPOSTAS APROVEITAMENTO DO ENXOFRE ELEMENTAR Exemplo prático: Europa Ocidental Após a legislação europeia contra a emissão de gases poluentes, houve uma drástica redução nas concentrações atmosféricas de SO 2. Em decorrência disso, deficiências severas de enxofre foram diagnosticadas em campo, causando desordens nutricionais, alta suscetibilidade à doenças e significativas reduções na produção (Bloem et al., 2004).

36 RESPOSTAS APROVEITAMENTO DO ENXOFRE ELEMENTAR EFEITO FISIOLÓGICO Sánchez et al. (2001) usaram vários produtos químicos, entre eles a Calda Sulfocalcica (Ca-S), para controlar o russeting (desordem) em frutos de maça. Ca-B Test Ca-S CaNO 3 Etileno S 0 AG

37 RESPOSTAS APROVEITAMENTO DO ENXOFRE ELEMENTAR Possíveis rotas da ação hormonal do S 0 Fonte: García et al. (1999)

38 Esquema geral da assimilação do sulfato e síntese de compostos de enxofre Notar a geração do S elementar endógeno (Modificado de RAUSCH & WACHTER, 2005). RESPOSTAS PRODUÇÃO ENDÓGENA DE S 0 SO 4 2- H 2O 2 ATP O 2 APS Ésteres sulfato Sulfolipídeos 2 GSH 2- SO 3 Ferred ox PAPS H 2S - Atmosfera Produção de S 0 endógeno = defesa (WILLIAMS et al. (2002) H 2S S 0 Exógeno Serina Acetil-CoA Acetato NH 4 + Piruvato Glucosinolatos Cisteína AS Metionina Prt-S Fitoalexinas GSH?? S 0

39 RESPOSTAS NÍQUEL (Ni) NA NUTRIÇÃO E SANIDADE

40 RESPOSTAS NÍQUEL (Ni) NA NUTRIÇÃO E SANIDADE Pecã Bétula Fonte: WOOD et al. (2004 a,b,c) Fonte: RUTER (2005)

41 FUNÇÕES MAIS CONHECIDAS RESPOSTAS NÍQUEL (Ni) NA NUTRIÇÃO E SANIDADE A essencialidade do Ni para as plantas superiores foi demonstrada por ESKEW et al. (1983) pelos critérios direto (ativador da urease enzima universal em solos, plantas, animais, microrganismos) e indireto (indução de sintoma de deficiência); Além de ativar a urease, participa da FBN hidrogenase (URETA et al., 2005), do metabolismo de aminoácidos, ânions solúveis (BROWN et al., 1990), de ureídeos e ácidos orgânicos (BAI et al., 2006);

42 RESPOSTAS NÍQUEL (Ni) NA NUTRIÇÃO E SANIDADE Produtividade e teor de Ni nos grãos de soja em resposta à aplicação foliar de sulfato de níquel visando melhorar a qualidade das sementes (germinação e vigor). Tratamentos (1) Produtividade Conc. Ni na semente 2005 (2) 2006 (3) 2006 sc ha -1 mg kg -1 Testemunha 58,7a 49,5b 0,3 250 g de NiSO 4 ha -1 60,5a 55,7a 3,2 500 g de NiSO 4 ha -1 57,0a 50,2b 3, g de NiSO 4 ha -1 57,6a 46,0c 3,6 Fonte: Orlando C. Martins (Comunicação pessoal - outubro/2006)

44 RESPOSTAS NÍQUEL (Ni) NA NUTRIÇÃO E SANIDADE Redução da severidade da severidade da ferrugem em feijão caupi pela adição de níquel na solução nutritiva. Ni na solução Necrose nas folhas Nº de lesões Teor de uréia µm - µmol g -1 MS Conc. Ni foliar mg kg ± 112*** 4,0 ± 0,6 0,03 3,3-422 ± 70 0 (n.d.) 1,04 Fonte: GRAHAM et al. (1985)

45 Produtividade (sc/ha) RESPOSTAS NÍQUEL (Ni) NA NUTRIÇÃO E SANIDADE RESPOSTA DA SOJA AO FOSFITO DE NÍQUEL (Estudo em andamento) Aumento de 3,17 sc/ha em relação ao tratamento padrão Test 10g V5 20g V5 40g V5 80g V5

46 RESPOSTA AO NÍQUEL RESPOSTAS NÍQUEL (Ni) NA NUTRIÇÃO E SANIDADE Fonte: Rodak et al. (não publicado, 2013).

47 RESPOSTAS NÍQUEL (Ni) NA NUTRIÇÃO E SANIDADE RESPOSTA AO NÍQUEL (Melhoria na atividade de enzimas / metabol. N) Fonte: Rodak et al. (não publicado, 2013).

48 RESPOSTAS NÍQUEL (Ni) NA NUTRIÇÃO E SANIDADE INTERAÇÃO Ni X Mo

49 RESPOSTAS NÍQUEL (Ni) NA NUTRIÇÃO E SANIDADE INTERAÇÃO Ni X Mo Fonte: Moraes et al. (2009).