ROTAS METABÓLICAS E OS MECANISMOS DE AÇÃO DOS HERBICIDAS Eng° Agr° Dr ROTAS METABÓLICAS E OS MECANISMOS DE AÇÃO DOS HERBICIDAS Eng° Agr° Dr. Leandro Vargas 1

INTRODUÇÃO O que são herbicidas Uso e importância Evolução dos herbicidas Seletividade Tolerância Resistência (tipos e mecanismos) Toxicidade para humanos e animais 2

Herbicidas podem causar a morte de plantas interferindo em: Processos fisiológicos: - Divisão celular - Desenvolvimento dos tecidos - Formação de clorofila e cloroplastos Processos bioquímicos: - Fotossíntese - Respiração e transporte de elétrons - Metabolismo do ácido nuclêico e síntese de proteínas - Síntese de lipídios - Absorção de água e nutrientes - Atividade enzimática 3

4

MECANISMOS DE AÇÃO DOS HERBICIDAS Herbicidas auxínicos RNA NU Mt Interferem com a formação de microtúbulos VACUOLO Pl Formação de ác. graxos Biossíntese celulose Cp 1. Fotossistemas 2. Biossíntese de clorofila 3. Síntese de caroteno 4. Peroxidação induzida pela luz 5. Metabolismo do NH4 6. Biossíntese de aminoácidos Destruidores de membrana 5

Ex: Inibição Atividade Enzimática Herbicida A B + Enzima = C 6

Inibição Atividade Enzimática (Representativo) Herbicida (Inib. de ACCase) A B + Enzima A B Enzima = C ACCas e Lipídios 7

DNA/RNA e bases nitrogenadas 8

Bases nitrogenadas e aminoácidos 9

Síntese proteínas 10

Síntese proteínas 11

Inibição Atividade Enzimática (Representativo) 12

Inibição Atividade Enzimática (Representativo) 13

Mecanismo de ação dos inibidores da ALS Treonina -cetobutirato -aceto--hidroxi butirato --dihidroxi--metilvalerato ISOLEUCINA Piruvato -acetolactato VALINA LEUCINA ALS 14

Mecanismo de ação dos inibidores da ALS Treonina -cetobutirato -aceto--hidroxi butirato --dihidroxi--metilvalerato ISOLEUCINA Piruvato -acetolactato VALINA LEUCINA ALS HERBICIDAS INIBIDORES ALS 15

EFEITOS NAS PLANTAS Inibição síntese: valina, leucina e isoleucina Inibição do metabolismo (Imediato)‏ Afeta o balanço hormonal Síntese de RNA Paralisa o crescimento Clorose Morte lenta Ex. Ally, Chloimuron, Imazethapyr, Hussar, Spider.... 16

17

Mecanismos de resistência Mutação na enzima ALS (Aas 122, 197,205, 574 ou 653); Metabolização (culturas e PD). 18

Mecanismo de ação dos inibidores da EPSPs glicose PEP E4P + DAH7P Shiquimato + PEP EPSP enzima EPSPs corismato fenilalanina tirosina triptofano (aminoácidos aromáticos)‏ 19

EFEITOS NAS PLANTAS Inibição síntese: fenilalanina, tirosina e triptofano Inibição do metabolismo (imediato)‏ Afeta síntese de lignina Paralisa o crescimento Clorose Morte lenta Ex. glifosato 20

21

Mecanismos de resistência Mutação na enzima EPSPs; Absorção; Translocação; Metabolização; Compartimentalização; Culturas RR 22

Mecanismo de ação dos inibidores da ACCase 23

EFEITOS NAS PLANTAS Inibição da síntese de lipídios Paralisa o crescimento Clorose (pontos de crescimento)‏ Morte lenta Ex. graminicidas (Poast, Select, Verdict...) 24

25

Mecanismos de resistência Mutação na enzima ACCase (isoleucina por leucina posição 1781 da enzima); Diferentes níveis de resistência aos APP x CHD; Metabolização - Cit P450 monoxigenase responsável em L. rigidum resistência ALS, FSII e ACCase. 26

Inibidores da PROTOX Glutamato CLOROFILA Cloroplasto Glutamato CLOROFILA PROTOX Aminole- porfibili- protoporfiri- protoporfiri- vulinato nogen nogen IX na IX Mg fitol 1o. pirrol A Com Herbicida CITOPLASMA protoporfiri- na IX . destruição de peroxidação O2 membranas de lipídios B 27

EFEITOS NAS PLANTAS Ocorrência de radicais livres Rompimento de membranas Pontos necrosados nos tecidos Paralisa o crescimento Necrose Morte rápida Ex. Cobra, Flex, Boral... 28

29

Mecanismos de resistência Metabolização - Cit P450 monoxigenase - Conjugação com glutathiona Testar com organofosforados (inibem metabolismo) Outros – adaptação, menos protoporfirinogênio, absorção, translocação...... 30

isopentenil pirofosfato carotenos 2(acetil-CoA)‏ acetoacetil-CoA mevalonato (MVA)‏ isopentenil pirofosfato clomazone diterpenos 4-hidroxifenilpiruvato dimetilalilpirofosfato (DMAPP)‏ fitol homogentisate isoxaflutole HPPD fitoeno PDS quinonas norflurazon clorofila fitoflueno fotossíntese Inibidores de pigmentos 31

EFEITOS NAS PLANTAS Inibição da síntese de clorofila Inibição da síntese de caroteno Albinismo Paralisa o crescimento Necrose Morte Ex. Callisto, Gamit.... 32

33

Mecanismos de resistência Mutação na fitoeno desaturase Metabolização - Cit P450 monoxigenase - Conjugação com glutathiona Testar com organofosforados (inibem metabolismo) 34

HERBICIDAS E A FOTOSSÍNTESE FSII – Triazinas: Atrazine, Cyanazine, Metribuzin, Simazine, Ametrina. Uréias: Diuron, linuron.... FSI – Bipiridílios: Reglone, Gramoxone e Gramocil (Paraquat + Diuron). 35

D1 H2O P680* QA QB P700* Ferredoxina* * FS 1 FS 2 NADP+ NADPH ATP P700 Energia Ferredoxina* * FS 1 FS 2 NADP+ NADPH ATP Luz D1 36

Herbicidas inibidores do fotossistema II interior do cloroplasto pH=7,0 exterior do cloroplasto pH = 5,0 H2O 4e- + O2 + 4H+ luz solar QA FSII P680 QB Cit. FSI P710 NADP + H+ NADPH ADP + Pi ATP H+ D1 37

Herbicidas inibidores do fotossistema II exterior do cloroplasto pH = 5,0 interior do cloroplasto pH=7,0 H2O 4e- + O2 + 4H+ luz solar QA FSII P680 Cit. FSI P710 NADP + H+ NADPH ADP + Pi ATP H+ D1 QB 38

EFEITOS NAS PLANTAS Inibição do fluxo de elétrons (Qa-Qb)‏ lig D1 Paralisação da fotossíntese Ocorrência de radicais livres Rompimento de membranas Paralisa o crescimento Necrose (da borda para o centro da folha)‏ Morte rápida 39

40

Mecanismos de resistência Mutação na D1 (serina por glicina posição 264) Metabolização - Cit P450 monoxigenase - Conjugação com glutathiona Testar com organofosforados (inibem metabolismo) 41

Inibidores do Fotossistema I (FSI)‏ interior cloroplasto exterior cloroplasto luz solar QA FSII P680 NADPH + H+ NADPH2 ADP + Pi ATP QB Cit. 8H+ FSI P710 Fd Paraquat e- 2H2O 4e- + O2 + 4H+ 42

.O2 . H2O2 e- H+ + H2O O2 Paraquat++ Paraquat+ Destruição N N+ Cl . .O2 O2 H2O2 H+ + H2O Destruição das membranas 43

EFEITOS NAS PLANTAS Ocorrência de radicais livres Rompimento de membranas Pontos necrosados nos tecidos Paralisa o crescimento Necrose Morte rápida (2 dias)‏ Herbicida não seletivo Herbicidas inibidores do FSII aumentam a ação dos inibidores do FSI 44

45

Mecanismos de resistência Armazenamento no vacuolo Metabolização (Enzimas protetivas) - Superoxide dismutase; - Ascorbate peroxidase, ; - Glutathione; - Reductase; - Dehydroascorbate reductase; -Catalase e peroxidase 46

MIMETIZADORES DE AUXINA Outros 47

EFEITOS NAS PLANTAS Aumento da síntese de DNA e RNA Aumento da síntese de proteínas Epinastia Bloqueio do floema Morte 48

49

50

Mecanismos de resistência Alteração nos receptores de auxinas Metabolização - Ligação com proteínas; - Conjugação 51

HERBICIDAS E A DIVISÃO CELULAR 52

Sem o herbicida Com o herbicida 53

EFEITOS NAS PLANTAS Multiplicação de células anormais Paralisa o crescimento Morte 54

55

Mecanismos de resistência Ateração do local de ação - Treonina 239 por isoleucina 56

RESISTÊNCIA DE PLANTAS DA HERBICIDAS 57

Modelo de inibição da proteína QB (Planta suscetível)‏ QA e- QB Cytocromo Plastoquinona sem o herbicida com o herbicida H 58

Modelo de inibição da proteína QB (Planta resistente)‏ QB Cytocromo QA e- e- e- e- Plastoquinona Planta resistente com ou sem o herbicida H 59

PERGUNTAS? 60