Fundamentos para a Seletividade de Herbicidas à Cana-de-açúcar Prof. Dr. Saul Carvalho Instituto Federal do Sul de Minas Campus Machado SELETIVIDADE Capacidade de um produto químico em isolar seus efeitos danosos sobre um alvo específico (pragas, doenças ou plantas daninhas), causando mínimo ou nenhum dano aos demais seres no local (FAO, 1987) Capacidade agronômica de matar algumas plantas sem injuriar outras (Anderson, 1983) Medida de resposta diferencial entre as espécies de plantas a um determinado herbicida (Oliveira Jr., 2001) 1
SELETIVIDADE a. É uma característica relativa e nunca absoluta b. Não deve ser avaliada apenas pelos sintomas visuais de fitotoxicidade c. Julgar a seletividade do tratamento e não do herbicida seletivo em geral O herbicida é seletivo dentro dos limites de: a) Faixa específica de doses; b) Método de aplicação e c) Condições ambientais que precedem e sucedem a aplicação. SELETIVIDADE Herbicida Tec. de aplicação Cultura/planta daninha Clima Tipo de solo Tratamento seletivo para a cultura 2
HERBICIDA APLICADO AO SOLO SELETIVIDADE: DOSE x SOLO POSICIONAMENTO (T x E) ABSORÇÃO - DIFERENCIAL TRANSLOCAÇÃO DIFERENCIAL tolete de cana METABOLISMO Seletividade em pré-plantio 3 a 4 meses 3
Posicionamento do herbicida no espaço: Herbicida superfície do solo sementes de plantas daninhas germináveis muda de cana Região onde o herbicida permanece na solução do solo para proporcionar seletividade de posição. HERBICIDA APLICADO À FOLHA SELETIVIDADE: DOSE E FORMULAÇÃO JATO DIRIGIDO RETENÇÃO FOLIAR ABSORÇÃO DIFERENCIAL TRANSLOCAÇÃO DIFERENCIAL INSENSIBILIDADE ENZIMÁTICA FENOLOGIA METABOLISMO 4
APLICAÇÃO EM JATO DIRIGIDO 5
INSENSIBILIDADE ENZIMÁTICA Q A Q B Cytocromo Planta suscetível com o herbicida e - H Plastoquinona Planta tolerante ao herbicida Q A e - Q B e - e - Plastoquinona Cytocromo e - H Carvalho, 2013 6
Carvalho, 2013 Carvalho, 2013 7
METABOLISMO Principal mecanismo de seletividade de herbicidas entre cultura e plantas daninhas (Cole, 1994; Eerd et al., 2003) Três fases: 1. Conversão (oxidação, redução, hidrólise) P450 2. Conjugação (açúcares, aminoácidos, glutathiona) 3. Conjugados secundários e compartimentalização Reações metabólicas em plantas e o grupo químico afetado. Reações Químicas Grupos Químicos Afetados Hidroxilação Oxidação Decarboxilação Deaminação Dealquilação Hidrólise Conjugação Triazinas, fenoxi-ácidos, imidazolinonas fenoxi-ácidos ácidos benzóicos, ácidos picolínicos uréias, dinitroanilinas dinitroanilinas, triazinas carbamatos, sulfoniluréias, imidazolinonas ácidos benzóicos, imidazolinonas (Zindhal, 1999) 8
DIFERENÇAS DE GENÓTIPO Tabela 2. Massa fresca percentual de seis cultivares de cana-de-açúcar pulverizadas com herbicidas, aos 21 DAA. Piracicaba. 2006. Herbicidas Cultivar Ametryn Clomazone Diuron + Hexazinone Isoxaflutole 2,4-D Tebuthiuron Sulfentrazone CTC 1 105.01 A 99.49 A 69.33 B 102.51 A 96.08 B 101.94 B 116.02 A CTC 2 106.90 A 103.57 A 106.48 A 107.47 A 112.67 A 130.83 A 130.74 A CTC 3 103.22 A 98.28 A 92.71 A 53.40 C 116.30 A 128.30 A 114.40 A CTC 4 76.40 B 90.31 A 47.74 C 80.48 B 98.09 B 95.45 B 106.27 B CTC 5 62.88 B 66.94 B 10.65 D 80.71 B 85.68 B 57.87 C 87.93 B CTC 6 99.54 A 105.69 A 79.58 B 79.93 B 97.33 B 121.98 A 98.89 B F (herb) = 41.083* F (var) = 51.246* F (herb x var) = 5.640* CV (%) = 11.32 *Values significant by F-test at 1%; Means followed by the same letter do not significantly differ by the Scott-Knott test (5%). Ferreira et al., 2010 DIFERENÇAS DE GENÓTIPO Torres et al., 2012 9
RESUMO DO METABOLISMO Características Reações Propriedades Iniciais Ação herbicídica Fase I Fase II Fase III Oxidações, reduções, hidrólises, oxigenações, hidroxilações Conjugação com aminoácidos, açúcar ou glutathiona Conjugação secundária; compartimentimentalização em vacúolos ou integração a compostos da parede celular Solubilidade Lipofílicos Intermediária Hidrofílica Hidrofílica ou insolúvel Toxicidade Mobilidade Alta - ação herbicídica Variável em função do produto Modificada ou menos tóxica Modificada ou reduzida Reduzida ou atóxico Limitada ou imóvel Atóxico Imóvel METABOLISMO Girotto et al., 2012 10
METABOLISMO Brachiaria decumbens Digitaria horizontalis Panicum maximum Ipomoea grandifolia Girotto et al., 2012 METABOLISMO - Rotas presentes em todas as plantas - Existência de diversas isoenzimas - Enzimas e proteínas geralmente pouco específicas - Detoxificam íons tóxicos e outros poluentes, presentes em rotas do metabolismo secundário - Mecanismo natural e disponível que necessariamente não promove perda de rendimento 11
RADICAIS LIVRES e - Fosfo- Radical livre Lipídeos e - oxigênio singleto fosfolipídeo membrana celular RADICAIS LIVRES água 12
RADICAIS LIVRES RADICAIS LIVRES Diuron + hexazinone 13
Luz ultravioleta Stress ambiental Herbicida Cloroplasto superóxido dismutase Catalase e Ascorbato peroxidase Glutationa... Chi et al. (2013) http://journal.frontiersin.org/article/10.3389/fpls.2013.00277/full Condição de Estresse Quando o limite da capacidade de ajuste da planta é alcançado, os distúrbios que antes não se manifestavam (latentes) aparecem na forma de doenças crônicas ou injúrias irreversíveis (Larcher, 2000) FITOTOXICIDADE Injúrias visuais observadas nas plantas em consequência da aplicação de defensivos agrícolas (herbicidas) 14
isoxaflutole glyphosate chlorimuron lactofen clomazone fluazifop-p-butil Condição de Estresse Larcher, 2000 15
Rendimento (%) 01/11/2017 Condição de Estresse Crescimento (%) 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 Herbicida α α β < α 0 0 0 20 40 60 80 100 120 Carvalho et al., 2009 Dias Após Emergência Estresse Temporário Estresse Permanente Sem herbicida Δ 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 Parte da Planta (g glicose / g massa seca) Substâncias de defesa Taninos 1,55 1,6 Quanto Glicosídeos cianogênicos custa uma folha? 1,9 2,1 Alcalóides 2,8 3,3 Monoterpenóides Substância Vegetal ou Custo 2,8 de Construção 3,5 Látex Parte da Planta (g glicose / 3,3 g massa seca) Substâncias da Parede defesa Celular Lignina Taninos (lenho de coníferas) 2,44 1,55 2,49 1,6 Lignina Glicosídeos (lenho cianogênicos de angiospermas) 2,48 1,9 2,52 2,1 Alcalóides Reposição de Órgãos 2,8 3,3 Folhas Monoterpenóides tenras 2,8 3,5 Látex baixa concentração de compostos de defesa 1,3 3,3 alta concentração de Substâncias compostos da de Parede defesa Celular 1,8 Folhas Lignina esclerofilas (lenho de coníferas) 1,35 2,44 1,55 2,49 Acículas Lignina (lenho de coníferas de angiospermas) 2,481,5 2,52 Ramos não-lignificados Reposição de Órgãos 1,1 1,35 Ramos Folhas tenras lignificados 1,4 1,55 baixa concentração de compostos de defesa 1,3 Larcher, alta concentração 2000 de compostos de defesa 1,8 Folhas esclerofilas 1,35 1,55 Acículas de coníferas 1,5 16
Avaliação das Perdas - Desenvolvimento dos Experimentos - Possuem sintomas mas não há perda de rendimento Por que as perdas não são comuns? Problemas metodológicos: - Testemunhas - Variabilidade - Colheita - Estatística Avaliação das Perdas TESTEMUNHAS: - Testemunhas sem aplicação - Produção inferior ao tratamentos herbicida - Ausência de capinas apropriadas - Capinas em todas as parcelas 17
Avaliação das Perdas VARIABILIDADE DOS DADOS: - Somente fitotoxicidade não é suficiente - Evitar aproveitamento de experimentos de controle - Obter a produtividade (SBCPD, 1995) - Precisão na colheita e parcelas representativas - Evitar técnicas com biometrias e pequenas amostras 18
Escala de notas ERWC (1964). Sem rendimento e sem estatística. Variabilidade dos Dados Simulação do Efeito da Variabilidade dos Dados Alta variabilidade nos dados Repetições Tukey Tratamentos A B C D Média 1% 5% 10% 1 - Test. 9400 8800 9500 8950 9162,5 a a a 2 9000 8700 8300 9000 8750,0 a b a b a b 3 8100 8800 8200 8750 8462,5 a b a b a b c 4 8000 8600 9000 7800 8350,0 a b a b b c 5 7700 8300 7900 8300 8050,0 b b b c 6 7500 8100 8200 8000 7950,0 b b c Fstat CV (%) 5,761 4,45 DMS 1052,92 845,02 748,79 19
Simulação do Efeito da Variabilidade dos Dados Alta variabilidade nos dados Repetições Tukey Tratamentos A B C D Média 1% 5% 10% 1 - Test. 9400 8800 9500 8950 9162,5 a a a 2 9000 8700 8300 9000 8750,0 a b a b a b 3 8100 8800 8200 8750 8462,5 a b a b a b c 4 8000 8600 9000 7800 8350,0 a b a b b c 5 7700 8300 7900 8300 8050,0 b b b c 6 7500 8100 8200 8000 7950,0 b b c Fstat CV (%) 5,761 4,45 DMS 1052,92 845,02 748,79 Baixa variabilidade nos dados Repetições Tukey Tratamentos A B C D Média 1% 5% 10% 1 - Test. 9200 9000 9300 9150 9162,5 a a a 2 8800 8900 8600 8700 8750,0 b b b 3 8500 8400 8600 8350 8462,5 b c c c 4 8200 8400 8500 8300 8350,0 c d c c 5 7900 8100 8000 8200 8050,0 d e d d 6 7800 7900 8100 8000 7950,0 e d d Fstat CV (%) 51,648 1,49 DMS 351,66 282,23 250,09 CV (%) Ainda considerados baixos (<10%) (Pimentel-Gomes & Garcia, 2002) Avaliação das Perdas VARIABILIDADE DA ÁREA: - Busca de áreas homogêneas - Correção da heterogeneidade (blocos) - Aumento no nº de repetições (Velini et al., 1996) - Testemunhas laterais ou duplas (Constantin et al., 2003; Azania et al., 2005) 20
Delineamento Convencional T 6 T 5 3 T 2 T T 4 T 4 5 T 6 T T 3 T 3 3 T 6 T T T 5 T 5 T 4 T 2 T 4 T 2 T T T 6 T 3 T 6 T 2 T 3 T 2 T T T 5 T 4 T T T 4 T 3 T 5 T 6 T Testemunha Lateral 2 T 3 T T 2 T 2 6 T 4 T T 5 T 6 4 T 5 T Testemunha adjacente ou dupla Avaliação das Perdas Uso de testemunhas pareadas Variável Época Testemunha tradicional Testemunha pareada (DAT) Teste F CV (%) Teste F CV (%) 30 0,62 NS 7,80 1,20 NS 7,06 Altura (cm) 45 3,88 * 5,43 4,41** 6,20 60 0,38 NS 11,38 0,82 NS 11,34 Estande (colmos m -1 ) 180 3,04 NS 3,64 3,65* 3,94 Rendimento (kg ha -1 ) 273 2,07 NS 9,17 4,11* 7,20 ATR (t açúcar ha -1 ) 273 0,85 NS 5,10 1,06 NS 4,67 (Azania et al., 2005) 21
Avaliação das Perdas (Azania et al., 2006) Constantin et al., 2003 22
Avaliação das Perdas ESTATÍSTICA APROPRIADA: - Emprego de testes menos rigorosos - Ex.: Adubação x Herbicida Adubação: Herbicida: Almeja-se ênfase na diferença Necessidade de certeza da existência Teste Tukey a 5 ou 1% Almeja-se ênfase na igualdade Necessidade de certeza da inexistência Teste Tukey a 10%, Duncan 5%, Teste t Simulação do Efeito do Teste de Comparações Múltiplas Aplicado Alta variabilidade nos dados Repetições Tukey Tratamentos A B C D Média 1% 5% 10% 1 - Test. 9400 8800 9500 8950 9162,5 a a a 2 9000 8700 8300 9000 8750,0 a b a b a b 3 8100 8800 8200 8750 8462,5 a b a b a b c 4 8000 8600 9000 7800 8350,0 a b a b b c 5 7700 8300 7900 8300 8050,0 b b b c 6 7500 8100 8200 8000 7950,0 b b c Fstat CV (%) 5,761 4,45 DMS 1052,92 845,02 748,79 23
Simulação do Efeito do Teste de Comparações Múltiplas Aplicado Alta variabilidade nos dados Repetições Tukey Tratamentos A B C D Média 1% 5% 10% 1 - Test. 9400 8800 9500 8950 9162,5 a a a 2 9000 8700 8300 9000 8750,0 a b a b a b 3 8100 8800 8200 8750 8462,5 a b a b a b c 4 8000 8600 9000 7800 8350,0 a b a b b c 5 7700 8300 7900 8300 8050,0 b b b c 6 7500 8100 8200 8000 7950,0 b b c Fstat CV (%) 5,761 4,45 DMS 1052,92 845,02 748,79 Alta variabilidade nos dados Repetições Duncan Tratamentos A B C D Média 1% 5% 10% 1 - Test. 9400 8800 9500 8950 9162,5 a a 2 9000 8700 8300 9000 8750,0 a b a b 3 8100 8800 8200 8750 8462,5 a b b c 4 8000 8600 9000 7800 8350,0 a b b c 5 7700 8300 7900 8300 8050,0 b c 6 7500 8100 8200 8000 7950,0 b c Fstat CV (%) 5,761 4,45 DMS -- -- -- Ausência de Tabelas e Ferramentas para execução do Teste Duncan Considerações Finais - Seletividade envolve gasto de energia - Detoxificação envolve gasto de energia - Fitotoxicidade torna-se preocupante - Problemas com perda de produção?? - Ajustes de doses, produtos e momento de aplicação - Alterações metodológicas para maior confiabilidade dos dados experimentais 24
PARA DISCUTIR: Por que muitos dos casos de plantas daninhas resistentes a herbicidas, bem como de plantas geneticamente modificadas, tem por mecanismos de tolerância a insensibilidade enzimática e não o metabolismo diferencial? Obrigado!!! Saul Carvalho - www.saulcarvalho.com.br sjpcarvalho@yahoo.com.br 25