TÓPICOS A ABORDAR: RESISTÊNCIA DE PLANTAS DANINHAS A HERBICIDAS O quê é a Resistência (R)? Impacto gerado Principal Causa da R Histórico Mecanismos de Resistência Principais Alternativas de Manejo Prof. Michelangelo Trezzi UTFPR Campus Pato Branco PR UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ Conceito de Resistência RESISTÊNCIA O QUÊ SIGNIFICA? Resistência a herbicidas é a capacidade herdável de uma planta sobreviver e reproduzir-se após a exposição a uma dose de herbicida normalmente letal a outras plantas da mesma espécie 1
Impacto Gerado pela Resistência Mudanças as em sistemas de produção Impedimento do uso de culturas, rotação culturas Impedimento do uso de herbicidas Histórico no Brasil: Década de 90 Resistência concentrada em alguns MEAs (Leiteira, Picão-preto, papuã, milhã) Existiriam MEAS em que não haverá R?? Necessidade de misturas de herbicias e aplic sequenciais Aumento de custos de produção Redução da produtividade e qualidade Redução do valor da terra 5 6 Adoção de RR, USA Uso Glifosato U.S.A. 300 100 90 250 Percent RR Acres 80 70 60 50 40 30 20 10 0 1995 1996 1997 Source: DMRKynetec 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 Soybeans Cotton Corn 2006 2007 2008 Millions 200 150 100 50 0 1995 1996 1997 Source: DMRKynetec 1998 1999 Área Tratada Does not include non-ag uses Libras Aplicadas 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 7 8 2
Uso Glifosato no Mundo Representa 30 a 35% do mercado global de herb. No Mundo, em 2012, o consumo de glyphosate deve chegar a 1 bilhão de Kg PRINCIPAL CAUSA DA RESISTÊNCIA 9 CAUSA DA RESISTÊNCIA Mutações CAUSA DA R DNA polimerase pode introduzir nucleotídeos incorretos em proporção variável (10-6, 10-8) Diversas proteínas são responsáveis pela correção de erros replicativos, reduzindo-os DNA Polimerase = cópias de DNA As taxas de mutação são dependentes do MOA Ex: inib ALS 10-6; inib. Protox 10-9 3
CAUSA DA R MECANISMOS DE RESISTÊNCIA Local de ação alterado Redução da translocação Exsudação radicular Aumento da metabolização do herbicida Dogma em Herbologia Herbicida não gera resistência pois Herbicidas que causam mutação são descartados Compartimentalização do herbicida Superexpressão da enzima 13 SEGUIMENTO DO USO REPETIDO Plantas resistentes ocorrem naturalmente em baixa freqüência A pressão de seleção exercida pelo herbicida aumenta a freqüência das plantas resistentes 1 o ano 2 o ano 3 o ano 4 o ano 4
Detecção precoce de plantas daninhas R (< 30%) Evolução de EPHHL x tempo de uso de glyphosate EFEITOS DO USO REPETIDO 3 EVOLUÇÃO DA RESISTÊNCIA Plantas com 2-6 fls. 7 anos: Carazinho-RS Espumoso-RS 100 3 anos: Ab.luz-SC Chapecó-SC 90 80 0 anos: Ponta Grossa-PR Controle (% ) 70 Características Características da espécie ou R do herbicida biótipo (MEA) 3840 60 1920 960 50 0 3 Fonte: CBCPD, 2008 Tempo soja RR (anos) 480 7 Glyphosate (g/ha) Práticas agronômicas 480 960 1920 20 3840 5
3 - EVOLUÇÃO DA RESISTÊNCIA ACELERAM EVOLUÇÃO 1 gene (Aa) Gene dominante (AA) Gene nuclear Fecundação cruzada Sítio de ação específico Populações de PD elevadas Uso do mesmo Mec ação Frequencia elevada (10-6 ) X RETARDAM EVOLUÇÃO Vários genes (AaBb) Gene recessivo (aa) Gene citoplasmático Autofecundação Vários locais de ação Populações baixas Uso de dif. Mec ação Frequencia baixa (10-9 ) 4- Avaliação da Resistência Matéria seca (%) Dose para reduzir Fator 50% de a resistência Matéria Seca FR (GR = GR 50 ) 50 R GR 50 S 50 0,07 A A Biótipo SA FR = 0,58 = 8,28 0,07 Biótipo R 0,58 21 GR50 22 4 - Avaliação da Resistência 2- Avaliação da Resistência Nível de Resistência FATOR DE RESISTÊNCIA ALTO NÍVEL FR > 10 BAIXO NÍVEL FR < 10 Diferentes Implicações Doses (kg i.a./ha) correspondentes aos GR50 dos biótipos resistente (R) e suscetível (S) de Euphorbia heterophylla e o Fator de Resistência (Gazziero et al., 1998). Herbicidas (inib. ALS) Cloransulan Imazethapyr Imazaquin Resistente > 0,24 0,76 > 1,2 GR 50 Suscetível 0,035 0,064 0,167 FR > 6,85 11,90 > 7,18 23 6
RESISTÊNCIA CRUZADA MECANISMO DE AÇÃO 1) Inibidores da ACCase 2) Inibidores da ALS 3) Inibidores da EPSPS 4) Hormonais 5) Inibidores do FS I 6) Inibidores da PROTOX 7) Inibidores do FS II 8) Inibidores de carotenóides 9) Inibidores da parte aérea 10) Inibidores de tubulina ALGUNS HERBICIDAS DO MECANISMO Fluazifop, fenoxaprop, clethodim, sethoxydim, tepraloxydim Imazethapyr, imazaquin, chlorimuron, metsulfuron, nicosulfuron Glyphosate, sulfosate 2,4-D, picloran, triclopyr, dicamba, fluroxipyr Paraquat, diquat Fomesafen, lactofen, sulfentrazone, carfentrazone, flumiclorac Atrazine, simazine, cyanazine, metribuzin Clomazone, isoxaflutole Metolachlor, alachlor, acetochlor trifluralin TESTE para Resistência Cruzada de leiteira ( Vidal & Merotto Jr., 1999) testemunha Cobra Flex Sanson RESISTÊNCIA MÚLTIPLA Classic Scorpion Pivot Scepter 0 10 20 30 40 50 60 70 80 % injúria em plantas de Euphorbia 7
MECANISMO DE AÇÃO 1) Inibidores da ACCase 2) Inibidores da ALS 3) Inibidores da EPSPS 4) Hormonais 5) Inibidores do FS I 6) Inibidores da PROTOX 7) Inibidores do FS II 8) Inibidores de carotenóides 9) Inibidores da parte aérea 10) Inibidores de tubulina ALGUNS HERBICIDAS DO MECANISMO Fluazifop, fenoxaprop, clethodim, sethoxydim, tepraloxydim Imazethapyr, imazaquin, chlorimuron, metsulfuron, nicosulfuron Glyphosate, sulfosate 2,4-D, picloran, triclopyr, dicamba, fluroxipyr Paraquat, diquat Fomesafen, lactofen, sulfentrazone, carfentrazone, flumiclorac Atrazine, simazine, cyanazine, metribuzin Clomazone, isoxaflutole Metolachlor, alachlor, acetochlor trifluralin TESTE PARA Resistência Múltipla em leiteira (Vargas et al., 1999) Sanson Sweeper Pivot 2,4-D Gramoxone Zapp Glifosate Finale Bladex Atrazine Flex Cobra 0 20 40 60 80 100 % injúria em plantas de Euphorbia Probabilidade de existir R múltipla Individual: Inibidor ALS = 10-6 1 / 1.000.000 Individual: Inibidor FSII = 10-9 1 / 1.000.000.000 Múltipla: 10-6 x 10-9 = 10-15 (um quatrilhão) A) É bastante comum Resistência Cruzada: B) Depende do tipo de alteração no gene (domínio afetado Resistência Múltipla: A) É rara B) Depende da alteração em mais de um gene * Ambas podem comprometer o controle químico de uma espécie daninha 8
REDUÇÕES DE DOSE podem selecionar plantas R? TODA FALHA NO CONTROLE SIGNIFICA RESISTÊNCIA? R: SIM A MAIORIA DAS FALHAS ESTÁ RELACIONADA À TECNOLOGIA DE APLICAÇÃO INADEQUADA 33% das falhas de aplicações a campo estão relacionadas a problemas de deriva 9
TÓPICOS A ABORDAR: O quê é a Resistência (R)? Impacto gerado Principal Causa da R Histórico Mecanismos de Resistência Principais Alternativas de Manejo HISTÓRICO NO MUNDO Herbicida ou Mecanismo Introdução 1 o Caso R Local 2,4-D 1948 1957 (09) EUA e Canadá Triazinas 1959 1970 (11) EUA Paraquat 1966 1980 (14) Japão Glyphosate 1974 1996 (22) Austrália Inibidores ACCase 1977 1982 (05) Austrália Inibidores ALS 1982 1984 (02) Austrália Inibidores PROTOX 60 s 2001 (40) EUA www.weedscience.org RESISTÊNCIA no Mundo 2010 Inib ALS Triazinas Inib ACCase Inib Epsps 40 10
4. Espécies daninhas (sequeiro) resistentes aos herbicidas no Brasil (exceto os resistentes ao glyphosate) Espécies Nome comum Estado Ano Mecanismo de ação 1. Euphorbia heterophylla Leiteira RS/PR 1992 Inib. de ALS 2. Euphorbia heterophylla Leiteira PR 2004 ALS e Protox 3. Bidens pilosa Picão-preto MS 1993 Inib. de ALS Bidens subalternans Picão-preto MS 1996 Inib. de ALS 5. Bidens subalternans Picão-preto PR 2006 ALS e FSII 5. Brachiaria plantaginea Papuã PR 1997 Inib. de ACCase 6. Raphanus sativus Nabo RS 2001 Inib. de ALS 7. Digitaria ciliaris Milhã PR 2002 Inib. de ACCase 8. Eleusine indica Capim pé-degalinha MT 2003 Inib. de ACCase 9. P. hysterophorus Losna branca PR 2004 Inib. de ALS Fonte: Heap, 2010 (www.weedscience.org) Espécies daninhas R ao glyphosate NO MUNDO ESPÉCIE PAÍS 1. Caruru (A. parmerii) USA 2. Caruru (A. tuberculatus) USA 3. Losna (Ambrosia artemisiifolia) USA 4. Ambrosia trifida USA 5. Conyza bonariensis (buva) South Africa, Brazil, Spain, Colombia, USA 6. Conyza canadensis (buva) USA, Brazil, China 7. Conyza sumatrensis (buva) Espanha 8. Capim amargoso (Digitaria insularis) Paraguay, Brazil 9. Capim arroz (Echinochloa colona) Australia 10. Capim pé de galinha (Eleusine indica) Malaysia, Taiwan, The Philippines 11. Leiteiro (Euphorbia heterophylla) Brazil 12. Kochia scoparia USA 13. Azevém anual (Lolium multiflorum) Chile, Brazil, USA 14. Azevém perene (Lolium rigidum) Australia, USA, South Africa, France 15. Parthenium histerophorus Colômbia 16. Tanchagem (Plantago lanceolata) South Africa 17. Sorgo de alepo (Sorghum halepense) Argentina, USA 42 18. Urochloa panicoides Australia 11 folhas largas e 7 gramíneas RESISTÊNCIA - CAMPEÕES MUNDIAIS Opinião de especialistas Histórico: Resistência ao glyphosate NO BRASIL 1º Lugar EUA??? 2º Lugar Austrália 1996 primeiro caso de R ao glyphosate (Malásia) introdução das primeiras cultivares OGM 2003 primeiro caso de R no Brasil (azevém) 2005 primeiro caso de buva (Conyza) R no Brasil 2006 Euphorbia heterophylla (leiteiro) 2008 Digitaria insularis (capim amargoso) AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA 43 44 11
PREOCUPAÇÕES NA REGIÃO SUDOESTE = DINÂMICA Euphorbia heterophylla Fatos sobre Resistência Leiteira (Euphorbia) Generalizada Picão-preto (Bidens) Alguns casos Papuã (B. plantaginea) Alguns casos Azevém (Lolium multiflorum) Muitos casos Buva (Conyza) Alguns casos Resistência aos agentes de biocontrole: Yorinori, 1986 Resistência ALS: Vidal et al., 1996 Resistência Múltipla (ALS, PROTOX): Trezzi et al., 2004 Resistência Múltipla (ALS, EPSPS): Vidal et al., 2007 Resistência PROTOX: Trezzi et al., 2008 Interpretação: plasticidade para resistência TÓPICOS A ABORDAR: O quê é a Resistência (R)? Impacto gerado Principal Causa da R Histórico Mecanismos de Resistência Principais Alternativas de Manejo 5 MECANISMOS DE RESISTÊNCIA Local de ação alterado Redução da absorção e translocação Exsudação radicular Aumento da metabolização do herbicida Compartimentalização do herbicida Superexpressão da enzima 12
1) Local de ação alterado Substrato não pode ligar Com produto = planta vive Sem produto = planta morre MECANISMOS DE RESISTÊNCIA 1) Local de ação alterado (EPSPs) Eleusine indica das Filipinas Prolina 106 por Serina 106 Kandum et al.(2008) S Herbicida não pode ligar cc Produto: planta vive Fator de Resist. (FR) = 1,3 a 2,8 R Não há evidências de alteração na absorção e translocação Euphorbia heterophylla R EPSPs Translocação e Exsudação Redução da absorção e translocação 13
Absorção de Glyphosate por Lolium Translocação de Glyphosate em Lolium raiz S R Suscetível Resistente S R Tempo após tratar com Glyphosate (h) Tempo após Glyphosate (h) Ferreira et al (2006) Ferreira et al (2006) 53 54 Metabolização e compartimentalização do herbicida Azevém perene (Lolium rigidum) MECANISMOS DE RESISTÊNCIA Metabolização e compartimentalização de herbicidas Características Propriedades iniciais Fase I Fase II Fase III Fase IV Reações Ação Herbicida Oxidação Conjugação Compart. Vacúolo Parede celular Solubilidade Lipofílico Intermediária Hidrofílico Hidrofílico Insolúvel Fitotoxicidade Alta Ação Herbicida (+) (-) Moderada ou Pouco Tóxica Reduzida ou não tóxica Não fitotóxico Não fitotóxico Austrália, EUA e África do Sul Mobilidade nas Plantas Variável em Função do Herbicida Moderada ou Reduzida Reduzida ou imóvel Imóvel Imóvel 14
RESISTÊNCIA EM AZEVÉM Compartimentalização Arte: Fernando Debastiani 2 1 G Passivo G G 3 4 Vacúolo Parede Celular SUPEREXPRESSÃO DA ENZIMA Há possível penalidade adaptativa! 57 TÓPICOS A ABORDAR: Manejo Preventivo e Cultural O quê é a Resistência (R)? Principal Causa da R Histórico Mecanismo Bioquímico Principais prejuízos gerados Principais Alternativas de Manejo Rotação de Mecanismos de Ação 15
Uso do nível de dano econômico como aliado Manejo Preventivo Redução no rendimento (%) 50 40 30 20 10 0 Semeadura 1 dia após dessecação y = 3,6414 + 31,5791 R 2 = 0,876 [1 + exp(-(x-28,8963))/3,2449] Semeadura 10 dias após dessecação y = 2,8149 + 0,668x R 2 = 0,882 Uso de misturas de herbicidas -10 0 10 20 30 40 50 Épocas de controle (dias após emergência da soja) Fleck & Rizzardi, 2001 Misturas de herbicidas Manejo Preventivo Deve atender aos critérios de: Diferentes mecanismos de ação Espectro de controle e persistência semelhantes Não repetir as mesmas misturas Redução da população de plantas daninhas e manejo do banco de sementes 16
Incremento dos níveis de palha sobre o solo Aveia preta 7,2 t/ha Aveia branca 7,2 t/ha Manejo Preventivo Utilização de herbicidas dessecantes ex: feijão e soja Evita a chuva de sementes Melhora a qualidade do produto colhido Aveia branca 1,8 t/ha Ausência de palha Manejo Preventivo Utilização de herbicidas póscolheita (manejo outonal) Manutenção de cobertura permanente (uso de nabo forrageiro ou milheto) Outros métodos culturais Escolha de culturas mais competitivas; Redução do espaçamento e aumento da densidade; Escolha de cultivares e épocas de semeadura adequados; 17
Manejo onde a Resistência já está estabelecida Isolar a área Evitar novas introduções Evitar disseminação Resistência exige nova postura de agricultores (planejamento) Resistência exige ação preventiva Evitar mecanismo de ação gerador de R Usar MIPD Resistência exige integração de práticas de manejo Resistência requer orientação adequada e postura ética dos profissionais da Agronomia Muito Obrigado! 18