Bactérias degradadoras de 2,4-D (dicloro

fenoxiácido acético)

MICROBIOLOGIA

Alunos:Cristiene MirandaDeise MarianaPaloma Veloso

2,4-D(ácido diclorofenoxiacético)

O 2,4-D nome simplificado do ácido diclorofenoxiacético, é um dos herbicidas mais comuns e antigos do mundo. Foi desenvolvido na década de 40 como parte do esforço de um grupo de cientistas.

Em 1941, verificou-se que o 2,4-D tinha potencial para afetar os processos de crescimento em plantas de um modo semelhante aos reguladores de crescimento naturais de planta, razão pela qual o

produto foi descrito depois como “hormonal”.

Hoje, o 2,4-D e outros produtos da mesma família química,conhecidos como fenoxiacéticos, estão sendo usados mundialmente como ferramenta básica na agricultura moderna. A razão para esse sucesso não é só devido a sua grande atividade como herbicida, mas também devido a um dos melhores perfis toxicológicos disponíveis e um preço muito acessível.

O uso do 2,4-D vem crescendo desde a sua introdução no mercado; no início, devido as suas vantagens como herbicida seletivo de baixo custo e ultimamente com a adoção do desenvolvimento da prática do plantio direto (que iniciou o conceito de agricultura ambientalmente sustentável) como uma ferramenta insubstituível para controle de plantas daninhas

Os herbicidas do grupo fenoxiacético são provavelmente os herbicidas mais utilizados. Estados Unidos, Europa e antiga União Soviética são os maiores mercados de 2,4-D. O trigo produzido nos Estados Unidos utiliza praticamente só o 2,4-D e há previsão de que o consumo global deverá crescer na próxima década. No Estados Unidos, onde o 2,4-D é o terceiro produto fitossanitário mais utilizado, mais de 31.000 toneladas são usadas anualmente. No reino Unido, é um dos seis mais utilizados.

O composto controla essencialmente as ervas daninhas de folhas largas, como por exemplo, corda-de-viola ou corriola, leiteira ou amendoim-bravo, guanxuma, poaia, serralha, erva-quente, entre outras. Temos também a trapoeraba, erva daninha de difícil controle.

O 2,4-D só pode ser utilizado em culturas para quais ele foi registrado. No Brasil, as culturas são: soja (em pré-plantio), milho, cana-de-açúcar, café, trigo, aveia, centeio, arroz e pastagem formada. só pode ser utilizado em áreas rurais. O produto não tem registro e portanto não pode ser recomendado para utilização em áreas urbanas.

No Brasil a substancia é mais utilizada na cultura da soja, aplicado para dessecação das ervas daninhas antes do plantio da cultura propriamente dita.Deve ser obedecido o intervalo de 7 a 10 dias da aplicação do 2,4 D e posterior plantio da cultura de soja

Apesar do composto ser antigo ele é muito utilizado na atualidade porque possui um amplo espectro de controle de ervas daninhas e apresenta ótima relação custo-benefício quando comparado com outras opções de mercado. É uma ótima opção para manejo de plantas daninhas resistentes a inibidores de ALS (leiteira, picão-preto e nabiça) na dessecação e em pós emergência da cultura do trigo

Os principais produtos que possuem o composto 2,4 D em suas formulações registrados no Brasil são: U-46 Fluid (Agripec), AMINOL 806(Milenia), DMA 806 (Dow Agrosciences).As formulações do composto que existem no mercado brasileiro são: éster e amina, porem o único a ser comercializado no Brasil é a formulação amina.

O Ministério da Saúde, através da Anvisa (Agência Nacional de Vigilância Sanitária), são quem define a classe toxologica no país

O 2,4 D de formulaçao amina é considerado classe 1 por causar irritação ocular

Comparação de DL 50 (mede o efeito de uma exposição ao produto durante um curto período de tempo) do 2,4

D com outros produtos

Substância Química DL 50 mg i.a/ Kg P.V.

2,4-D ácido 639

Álcool etílico (bebidas alcoólicas) 10.000

Cloreto de sódio (sal de cozinha) 4.000

Aspirina (remédio) 1.000

Nicotina (cigarro) 1

Toxina butolínica (contaminante alimentar) 0,00001

De acordo com os estudos de dissipação do ácido, sal e éster, a meia-vida média do 2,4-D no solo varia de 4 a 10 dias. Isso significa que, se aplicarmos 1 litro/ha de 2,4-D sobre uma determinada área, a cada 4-10 dias teremos a metade dessa quantidade, ou seja, 0,5 litro/ha. Passados mais 4-10 dias, teremos 0,25 litro/ha, e assim por diante até a completa degradação.

O 2,4-D é degradado principalmente por microrganismos do solo. Quanto maior a atividade microbiana no solo, mais rapidamente o 2,4-D será degradado. A taxa de degradação aumentará com o aumento do pH, teor de matéria orgânica e da temperatura.

Na água a degradação pode variar de 1-28 dias, dependendo do nível de oxigênio presente. Quanto mais oxigênio houver, mais rapidamente o 2,4-D será degradado.

A legislação brasileira em relação aos “padrões de potabilidade” de água, no que se refere ao 2,4-D estabeleceu uma Portaria 1469/00 do Ministério da Saúde preconiza que o limite máximo de 2,4-D em água potável seja de 30μg/L igual ao que recomenda a OMS( Organização Mundial da Saúde).

Fórmula estrutural:

Fórmula bruta: C8H6Cl2O3

•Grupo químico: fenoxiacéticos (Ácido ariloxialcanóico). 

•Nome químico: éster ou sal amina do ácido 2,4-diclorofenoxiacético. 

•Absorção: é absorvido pelas folhas, raiz e caule. 

• Classe: Herbicida

•Classificação toxicológica: Classe I

•Uso agrícola: autorizado conforme indicado

•Translocação: apossimplástica – neste caso, as moléculas difundem-se na cutícula, movimentam-se pelos espaços intercelulares e penetram no

•floema, seguindo o curso dos nutrientes. 

Modalidade de emprego: aplicação em pré e pós-emergência das plantas infestantes nas culturas de arroz, aveia, café, cana-de-açúcar, centeio, cevada, milho, pastagens, soja, sorgo e trigo.

Culturas Modalidade de emprego

LMR (mg/kg) Intervalo deSegurança

Arroz Pré/Pós-emergência 0,2 (1)Aveia Pré/Pós-emergência 0,2 (1)Café Pré/Pós-emergência 0,1 30 diasCana-de-açúcar Pré/Pós-emergência 0,1 (3)Centeio Pré/Pós-emergência 0,2 (1)Cevada Pré/Pós-emergência 0,2 (1)Milho Pré/Pós-emergência 0,2 (2)Pastagens Pré/Pós-emergência 300,0 (5)Soja Pré/Pós-emergência 0,1 (4)Sorgo Pré/Pós-emergência 0,2 (1)Trigo Pré/Pós-emergência 0,2 (1)

Produtos de origem animal (*) LMR (mg/kg) Carne 0,05 Leite e produtos lácteos 0,05 Ovos 0,05

(1) Intervalo de segurança não determinado por ser de uso até a fase de emborrachamento.(2) Intervalo de segurança não determinado por ser de uso desde a fase pré-emergência até omilho atingir a altura de 25 cm.(3) Intervalo de segurança não determinado por ser de uso em pré e pós-emergência até 3 (três)meses após o plantio ou corte.(4) Uso permitido somente em pré-plantio.(5) Intervalo de segurança não determinado.(*) Intervalo de segurança não determinado por tratar-se de resíduo estranho.l) Ingestão Diária Aceitável (IDA) = 0,01 mg/kg p.c.m) Contaminante(s) de importância toxicológica para o Ingrediente Ativo e seu limite máximo:Dioxinas totais = 0,01 ppm

Muitas atividades dos vegetais são comandadas pela ação de hormônios ou fitormônios, que determinam o crescimento e o desenvolvimento dos vegetais. O composto 2,4 D é considerado uma auxina de efeito herbicida.

As auxinas são produzidas no ápice do vegetal, sendo distribuídas por um transporte polarizado do ápice para o resto do corpo do vegetal. Um dos efeitos das auxinas está relacionado com o crescimento, pois atuam sobre a parede celular, provocando sua elongação ou distensão e, conseqüentemente, o crescimento do vegetal.

Na verdade os efeitos das auxinas sobre os vegetais é muito diversificado, dependendo do local de atuação e concentração, podem apresentar efeitos completamente antagônicos.

Experimento de Went em 1928 a cerca das auxinas

Went trabalhou com coleóptiles de gramíneas, blocos de ágar, observando o comportamento do crescimento do vegetal após a retirada do ápice do mesmo.

cortou o ápice do coleóptile, colocando-o em contato com um bloco de ágar. Depois de certo tempo, o bloco de ágar era colocado sobre o coleóptile decapitado.

O resultado obtido com este procedimento foi o mesmo que seria obtido se o ápice do coleóptile estivesse presente no vegetal.

Quando o bloco de ágar, que estivera em contato com o ápice do coleóptile, era colocado de modo a cobrir apenas metade da extremidade do ápice do vegetal, verificava-se um crescimento maior do lado em contato com o bloco de ágar, resultando numa curvatura do coleóptile no sentido contrário da posição do bloco de ágar.

O efeito herbicida é dado por uma auxina sintética como é o caso do composto 2,4 D (ácido 2,4 diclorofenoxiacético).

Em altas concentrações esta auxina é tóxica para plantas de folhas largas (dicotiledôneas), em áreas de campo ou de agricultura intensiva , eliminando as plantas chamadas de ervas daninhas nestas áreas.

O 2,4 - D aplicado sobre uma planta de picão (Bidens pilosus) e uma gramínea (Poa annua) age seletivamente, matando apenas o exemplar da primeira espécie.

Marcas comerciais, formulações e fabricantes  Do produto 

MarcaFormulação

(expressa em equivalente ácido)

Fabricante

DMA* 806 BR (dimetilamina) 

solução aquosa concentrada, 670 g/l

Dow Agrosciences

Esteron* 400 BR (éster butílico) 

concentrado emulsionável, 400 g/l

Dow Agrosciences

Herbi D 480 (dimetilamina) 

solução aquosa concentrada, 400 g/l

Herbitécnica

U-46 D-Fluid, 2,4-D (amina)

solução aquosa concentrada, 720 g/l

BASF

* Marca registrada de Dow Agrosciences Ind. Ltda .  [EMBRAPA]

De misturas com 2,4-D    

Marca Composição Formulação Fabricante

Manejo*2,4-D amina,

120 g/lPicloram, 40 g/l

solução aquosaconcentrada

Dow Agrosciences

Tordon* 2,4-D  64/240 amina BR

2,4-D amina, 240 g/l

Picloram, 64 g/lsolução aquosa

concentradaDow

Agrosciences

* Marca registrada de Dow Agrosciences Ind. Ltda. 

Nas ervas daninhas o herbicida 2,4 D provoca:

•bloqueio na germinação das sementes e/ou estabelecimento de mudas;

•impedem a produção de carboidratos essenciais, proteínas ou lipídios (óleos e gorduras) pelas plantas;

•desidratam folhas e caules. •efeitos hormonais no crescimento e desenvolvimento das plantas

•caules torcidos e folhas de enroladas em poucas horas, amarelecimento, coloração marrom

•afeta a divisão celular, por exemplo, interrompendo o mecanismo pelo qual os cromossomos se dispõem em uma célula, que se prepara para dividir em duas.

O Diagrama 1 mostra uma enzima funcionando normalmente. No Diagrama 2, o herbicida 2,4 D está bloqueando a união das substâncias bioquímicas para a formação do produto normal. Como resultado, a planta é privada do produto, e componentes potencialmente prejudiciais da estrutura se acumulam. O Diagrama 3 mostra uma enzima que sofreu uma mutação que faz com que a reação possa continuar, mesmo na presença do herbicida. Neste caso o herbicida é seletivo para as espécies com este tipo de enzima

Atividade microbiana em solo cultivado com cana-de-

açúcar após aplicação de herbicidas

Nos tratamentos solo não-rizosférico e solo rizosférico sem herbicida, observou-se decréscimo do qCO2 até os 30 DAA e, posteriormente, sua estabilização. Constatação semelhante foi feita em solos rizosféricos com 2,4-D, provavelmente pelo fato de este herbicida não estar mais afetando TR, em razão da sua degradação no solo. A dissipação do 2,4-D em solos de clima tropical é relativamente rápida, apresentando meia-vida de quatro semanas .

Conclui-se que o de maneira geral para este experimento o 2,4-D foi um dos herbicidas que menos prejudiciais à microbiota do solo.

Estudos realizados por Sandman & Loos (1984) encontraram taxas mais elevadas de microorganismos degradadores de 2,4 D em solos da rizosfera de a cana-de-açucar do que em solos não rezosféricos. Os autores explicam que os degradadores de 2,4 D parecem ter sido seletivamente favorecidos na rizosfera da cana-se-açucar

 

Um diagnostico rápido para identificar biodegradadores é observar a mudança de cor do meio de cultura, ou talo de degradação ao redor das colônias, em função do uso de indicadores acido-base. A viragem é causada por um processo metabólico especifico de linhagens degradadores. Um exemplo é apresentado com o uso do herbicida atrazim onde usa-se o indicador vermelho de bromocresol em um meio de sais minerais com 2,4 D como única fonte de carbono e extrato de levedura como fator de crescimento. A oxidação microbiana do 2,4 D resulta na produção de HCl, que muda a cor do meio de vermelho (PH 7) para amarelo (PH 5,2). Desse modo, esse e outros indicadores acido-base, incorporados ao meio de cultura, podem ser usados para isolamento de microorganismos degradadores de pesticidas organoclorados.

Os herbicidas quando expostos ao meio ambientes sofrem degradações química,físicas e biológicas. Sendo que a biodegradação é a principal via de degradação de muitos herbicidas no meio ambiente.

Existe uma grande variedade de microorganismos capazes de degradar herbicidas, a biodegradação pode ser:

•Culturas puras

•Culturas mistas

•Microflora dos solos

A biodegradação de ácidos fenoxiácetico por bactérias ocorre por dois caminhos de acordo com os compostos intermediários:

1. Via fenol correspondente, na qual o 2,4-D sofre inicialmente a perda da cadeia alquilíca por meio da clivagem oxidativa ocasionada pela enzima 2,4-D mono oxigenase dando origem ao 2,4-diclorofenol . Este é orto hidroxilado pela 2,4 diclorofenol hidrolase gerando o 3,5diclorocaterol. O cartecol sofre a clivagem orto do anel aromático dando origem ao ácido 2,4dicloromucônico por meio do catecol 1,2dioxigenase. Outras reações como lactonização e deslactonização, vão ocorrendo e gerandoos demais metabólitos

2. Via ácido hidroxifenoxiacético, no qual o 2,4 –D é didroxilado originando o ácido 2,4-diclo-6-hidroxifenoxiacético. Este por clivagem da ligação éter perde a cadeia alcanóica gerando o 3,5diclorocartecol. A partir da geração desde metabóito as duas vias degradativa passam a gerar os mesmo metabólitos

Bactérias degradadoras de 2,4 D

• Alcaligenes eutrophus (JMP 134)• Arthrobacter sp• Pseudomonas cepacia (AC 1100)• P. putida• P. chrysosporium

Arthrobacter. Note the variation the in shapes of the organisms. From the Virginia Polytechnic Institute and State University. Forma de bacilo, gram negativa

Kingdom : BacteriaPhylum : ProteobacteriaClass : Beta ProteobacteriaOrder : BurkholderialesFamily : Burkholderiaceaethis is badGenus : BurkholderiaSpecies : B. cepacia complex

Pseudomonas cepacia

P. putida

Os resultados obtidos na biodegradação de 2,4 D livre por P.putida, demonstra que esta bactéria pode degradar maiores percentagens do composto, sem que o 2,4 D se torne tóxica a ela.

Os fungo utilizado na degradação do 2,4-D são

•Aspergillus niger

•Alcaligeneges eutrophus

•Arthobacter sp

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