rotas metabÓlicas e os mecanismos de aÇÃo dos …

ROTAS METABÓLICAS E OS MECANISMOS DE AÇÃO DOS

HERBICIDAS

Eng° Agr° Dr. Leandro Vargas

INTRODUÇÃO

O que são herbicidas

Uso e importância

Evolução dos herbicidas

Seletividade

Tolerância

Resistência (tipos e mecanismos)

Toxicidade para humanos e animais

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

MECANISMOS DE AÇÃO DOS HERBICIDAS

VACUOLO

Cp

1. Fotossistemas2. Biossíntese de clorofila3. Síntese de caroteno4. Peroxidação induzida pela luz

5. Metabolismo do NH46. Biossíntese de

aminoácidos

Biossíntese celulose

M

Herbicidas auxínicos

RNA

NUMt

Interferem com aformação de microtúbulos

Destruidoresde membrana

Pl

Formaçãode ác. graxos

Ex: Inibição Atividade Enzimática

Enzima = C

Herbicida

A

B

+

Inibição Atividade Enzimática(Representativo)

A

B

+ Enzima

A

B

= CEnzima

Herbicida

ACCas

e

(Inib. de

ACCase)

Lipídios

DNA/RNA e bases nitrogenadas

Bases nitrogenadas e aminoácidos

Síntese proteínas

Síntese proteínas

Inibição Atividade Enzimática(Representativo)

Inibição Atividade Enzimática(Representativo)

Treonina

-cetobutirato

-aceto- -hidroxi butirato

- -dihidroxi- -metilvalerato

ISOLEUCINA

Piruvato

-acetolactato

VALINA

LEUCINA

ALS

Piruvato

Mecanismo de ação dosinibidores da ALS

Treonina

-cetobutirato

-aceto- -hidroxi butirato

- -dihidroxi- -metilvalerato

ISOLEUCINA

Piruvato

-acetolactato

VALINA

LEUCINA

ALS

Piruvato

Mecanismo de ação dosinibidores da ALS

HERBICIDAS

INIBIDORES

ALS

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....

Mecanismos de resistência

Mutação na enzima ALS (Aas 122, 197,205, 574 ou 653);

Metabolização (culturas e PD).

Mecanismo de ação dos inibidores da EPSPs

glicose

PEP

E4P

+ DAH7P Shiquimato+ PEP

EPSP

enzimaEPSPs

corismatofenilalaninatirosina

triptofano

(aminoácidosaromáticos)

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

Mecanismos de resistência

Mutação na enzima EPSPs;

Absorção;

Translocação;

Metabolização;

Compartimentalização;

Culturas RR

Mecanismo de ação dos inibidores da ACCase

EFEITOS NAS PLANTAS

Inibição da síntese de lipídios

Paralisa o crescimento

Clorose (pontos de crescimento)

Morte lenta

Ex. graminicidas (Poast, Select, Verdict...)

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.

Com Herbicida

Cloroplasto

Glutamato CLOROFILA

PROTOX

Aminole- porfibili- protoporfiri- protoporfiri-vulinato nogen nogen IX na IX

Mg

fitol

1o. pirrol

A

CITOPLASMAprotoporfiri-na IX .

destruição de peroxidação O2

membranas de lipídios

B

Inibidores da PROTOX

EFEITOS NAS PLANTAS

Ocorrência de radicais livres

Rompimento de membranas

Pontos necrosados nos tecidos

Paralisa o crescimento

Necrose

Morte rápida

Ex. Cobra, Flex, Boral...

Mecanismos de resistência

Metabolização

- Cit P450 monoxigenase

- Conjugação com glutathiona

Testar com organofosforados (inibem metabolismo)

Outros – adaptação, menos protoporfirinogênio, absorção,

translocação......

carotenos

2(acetil-CoA)

acetoacetil-CoA

mevalonato (MVA)

isopentenil pirofosfato

dimetilalilpirofosfato(DMAPP)

fitoeno

PDS

fitoflueno

4-hidroxifenilpiruvato

homogentisate

quinonas

fotossíntese

diterpenos

fitol

clorofila

clomazone

norflurazon

isoxaflutole HPPD

Inibidores de pigmentos

EFEITOS NAS PLANTAS

Inibição da síntese de clorofila

Inibição da síntese de caroteno

Albinismo

Paralisa o crescimento

Necrose

Morte

Ex. Callisto, Gamit....

Mecanismos de resistência

Mutação na fitoeno desaturase

Metabolização

- Cit P450 monoxigenase

- Conjugação com glutathiona

Testar com organofosforados (inibem metabolismo)

HERBICIDAS E A FOTOSSÍNTESE

FSII – Triazinas: Atrazine, Cyanazine, Metribuzin, Simazine, Ametrina.

Uréias: Diuron, linuron....

FSI – Bipiridílios: Reglone, Gramoxone e Gramocil (Paraquat + Diuron).

H2O

P680

P680*

QA

QB

P700

P700*

Energia

Ferredoxina**

FS 1

FS 2

NADP+

NADPH

ATP

Luz

D1

Herbicidas inibidores do fotossistema II

interior do cloroplastopH=7,0

exterior do cloroplastopH = 5,0

H2O 4e- + O2 + 4H+

luz solarQA

FSII

P680

QB

Cit.FSI

P710

NADP + H+ NADPH

ADP + Pi ATP

luz solar

H+

H+

H+

D1

Herbicidas inibidores do fotossistema II

exterior do cloroplastopH = 5,0

interior do cloroplastopH=7,0

H2O 4e- + O2 + 4H+

luz solarQA

FSII

P680

Cit.FSI

P710

NADP + H+ NADPH

ADP + Pi ATP

luz solar

H+

H+

H+

D1QB

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

Mecanismos de resistência

Mutação na D1 (serina por glicina posição 264)

Metabolização

- Cit P450 monoxigenase

- Conjugação com glutathiona

Testar com organofosforados (inibem metabolismo)

Inibidores do Fotossistema I (FSI)

2H2O 4e- + O2 + 4H+

interior cloroplasto

exterior cloroplasto

luz solar

QA

FSII

P680

NADPH + H+ NADPH2

ADP + Pi ATP

QB

Cit.

8H+

FSI

P710

luz solar

Fd Paraquate-

.O2

O2H2O2

H+ + H2O

Destruiçãodas membranas

Paraquat+

e-Paraquat++

N N+ ClCl

.

N+ N+ ClCl

.

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

Mecanismos de resistência

Armazenamento no vacuolo

Metabolização (Enzimas protetivas)

- Superoxide dismutase;

- Ascorbate peroxidase, ;

- Glutathione;

- Reductase;

- Dehydroascorbate reductase;

-Catalase e peroxidase

MIMETIZADORES DE AUXINA

2,4-D

Outros

EFEITOS NAS PLANTAS

Aumento da síntese de DNA e RNA

Aumento da síntese de proteínas

Epinastia

Bloqueio do floema

Morte

Mecanismos de resistência

Alteração nos receptores de auxinas

Metabolização

- Ligação com proteínas;

- Conjugação

HERBICIDAS E A DIVISÃO CELULAR

Se

m o

herb

icid

aC

om

o h

erb

icid

a

EFEITOS NAS PLANTAS

Multiplicação de células anormais

Paralisa o crescimento

Morte

Mecanismos de resistência

Ateração do local de ação

- Treonina 239 por isoleucina

RESISTÊNCIA DE PLANTAS DA HERBICIDAS

Modelo de inibição da proteína QB(Planta suscetível)

QA

e-

QB

e-

Cytocromo

Plastoquinona

e-

e-sem o herbicida

QA

e-

QBCytocromo

Plastoquinona

com o herbicida

H

Modelo de inibição da proteína QB(Planta resistente)

QA

e-

QB Cytocromo

Plastoquinona

Planta resistente com ou sem o herbicida H

e-

e-

e-

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