palestra wagner luiz polito

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T & PT & PTermos de Referência: Resistência Natural das Plantas, Controle de Pragas

e Doenças, Nutrição Vegetal, Trofobiose, Fito e Ferti Protetor.

WORKSHOP SASCEMSistema Agrícola

Sustentável com Colheita Econômica Máxima

WAGNER LUIZ POLITO

Olhe para Fora e distante..............

PIRACICABA- OUTUBRO / 2005 -

““FITOALEXINAS E FITOALEXINAS E A RESISTÊNCIA NATURAL A RESISTÊNCIA NATURAL DE PLANTAS ÀS DOENÇAS” DE PLANTAS ÀS DOENÇAS”

07/OUTUBRO/ 2005

01


T & PT & P

- A TEORIA DA TROFOBIOSE.....................................................................12

C O N T E Ú D OC O N T E Ú D OHá cinco (5) tópicos nesta parte da apresentação:

I. INTRODUÇÃO .........................................03

- DEFINIÇÕES E TERMINOLOGIA.....................................................,....,..04

II. A SAÚDE E O EQUILÍBRIO NUTRICIONAL NOS VEGETAIS.........................................................10

III. SÍNTESE DE SUBSTÂNCIAS DE DEFESA NOS VEGETAIS................... .,....14

IV. SISTEMA DE DEFESA EM VEGETAIS..........................................................38

- ELICITORES : ATUAÇÃO COMO ELICITOR BIÓTICO – ASPECTOS BÁSICOS DA ATUAÇÃO DE UM ELICITOR E O EQUILÍBRIO NUTRICIONAL EM VEGETAIS...................................... ....................................15

02

V. PRINCIPAIS COMPOSTOS SECUNDÁRIOS DAS PLANTAS ..............................................46

- AS FITOALEXINAS E OS SISTEMAS DE DEFESA EM VEGETAIS...................................................................50


T & PT & PINTRODUÇÃO

•DEFINIÇÕES E TERMINOLOGIA

PARA PÁGINA DO CONTEÚDO

FIM

03


T & PT & PDEFINIÇÕES E TERMINOLOGIA

•ELICITORES OU ELICIADORES

•FITOALEXINAS

•FITOANTICIPINAS

•FITO & FERTI PROTETORES

•METABÓLITOS SECUNDÁRIOS DE DEFESA

•TROFOBIOSE

04


FIM


T & PT & PTÓPICOS PRELIMINARES –COMENTÁRIOS E NOTAS

05

•Arrozal na China substituído por plantação de Legumes e Frutas

•AGRICULTORES CHINESES SEMEIAM PREJUÍZOS

Ciência e Tecnologia Ciência e Tecnologia do Brasildo Brasil – Pesquisa – Pesquisa Fapesp, NFapesp, Noo 105, 105, NovembroNovembro de 2004de 2004


T & PT & P

•No lugar dela existe o resultado catastrófico de uma atividade mal orientada que acabou por destruir e levar ao prejuízo

O SUPRIMENTO DE ALIMENTOS E O DESAFIO CHINÊS05

Esta paisagem, hoje em dia, não existe mais tal como aparece na foto ?


T & PT & PAGRICULTORES CHINESES SEMEIAM PREJUÍZOS

06

REPORTAGEM:REPORTAGEM:

Nos últimos dez anos o governo chinês Nos últimos dez anos o governo chinês incentivou os agricultores a trocarem incentivou os agricultores a trocarem culturas tradicionais – em especial o culturas tradicionais – em especial o arroz – por legumes e frutas, que arroz – por legumes e frutas, que oferecem maior retorno financeiro. Os oferecem maior retorno financeiro. Os produtores converteram em centros de produtores converteram em centros de horticultura uma área de 13 milhões de horticultura uma área de 13 milhões de hectares, equivalente à área da hectares, equivalente à área da Inglaterra. Mas, as conseqüências, Inglaterra. Mas, as conseqüências, agora, preocupam: em cinco anos, agora, preocupam: em cinco anos, o solo das regiões produtoras de frutas e legumes foi tão alterado que está se tornando estéril – a acidez (do solo) – a acidez (do solo) aumentou, o teor de nitrogênio subiu aumentou, o teor de nitrogênio subiu quatro vezes e o de fósforo dez vezes. quatro vezes e o de fósforo dez vezes. As bactérias que ajudam no crescimento das Plantas quase desapareceram do solo e algumas

plantas apresentam doenças, frutos plantas apresentam doenças, frutos deformados, de acordo com uma série de deformados, de acordo com uma série de estudos publicados no periódico estudos publicados no periódico ““Environmental Geochemistry and Health”. Houve, também, uma ”. Houve, também, uma queda de 20 % na produção de grãos – queda de 20 % na produção de grãos – como arroz e trigo – tornando insuficiente como arroz e trigo – tornando insuficiente a quantidade de alimentos para alimentar a quantidade de alimentos para alimentar os 1,2 milhão de habitantes (chineses). os 1,2 milhão de habitantes (chineses). Agrônomos ocidentais acreditam que a Agrônomos ocidentais acreditam que a causa dos problemas do solo não seja causa dos problemas do solo não seja devido ao cultivo de frutos e legumes, devido ao cultivo de frutos e legumes, mas ao mas ao uso excessivo de fertilizantes, que ameaça a escassa reserva de água doce no país ( (New ScientistNew Scientist). ). A produção agrícola chinesa equivale à dos Estados Unidos, mas, o consumo de fertilizantes é duas vezes maior..

COMO ENTENDER E EXPLICAR O DESEQUILÍBRIO OCORRIDO


T & PT & P DOENÇA FÚNGICA NO CACAU E A ATIVAÇÃO DO SISTEMA DE DEFESA08

Recentemente, SCARPARI et al. (2005) relataram os resultados de suas

pesquisas, obtidos em um trabalho de campo sobre os danos causados pelo Crinipelli perniciosa que é conhecido por causar severa devastação no cacau. SCARPARI e colaboradores apontaram alguns detalhes no desequilibro hormonal e doses extra de nutrientes bem como, também, sobre as defesas químicas (liberação de cerca de 10 vezes mais alcalóides - teobromina e cafeína) como fontes naturais de defesa contra essa doença do cacau (vassoura das bruxas) o que é seguido pela degradação de proteínas e o começo de apoptose – ou seja, a morte programada de tecido vegetal como um meio de isolar os tecidos infectados do resto das plantas..


T & PT & P COMENTÁRIOS 09

Os dois fatos mencionados acima dão evidências de desequilíbrios

nutricionais e explicam como as plantas adquirem fragilidade ou defesas contra doenças por meio do efeito trófico. Ou por efeito de elicitores. Os dois fatos explicam também como os problemas nutricionais em plantações podem resultar em conseqüências muito graves no suprimento de alimentos e como o tema “Defesa Natural nas Plantas”, junto com a noção de Equilíbrio Trófico podem ser úteis em práticas agroecológicas, auxiliando no controle de doenças e pragas


T & PT & P10

“Num programa de controle integrado, os FATORES TRÓFICOS deverão ser amplamente considerados: fungicidas e inseticidas NÃO DEVERÃO MAIS SER SELECIONADOS , unicamente segundo sua relativa inocuidade aos inimigos naturais das pragas, quando tiverem igual eficácia, mas, também, em função de sua AÇÃO PROFUNDA SOBRE A PLANTA e considerando-se suas eventuais REPERCUSSÕES POR TROFOBIOSE sobre a dinâmica das populações de pragas.”

.......................PIERRE GRISON

A SAÚDE E O EQUILÍBRIO NUTRICIONAL EM VEGETAIS

- - “Plantas Doentes Pelo Uso de “Agrotóxicos”-1980),

FRANCIS CHABOUSSOU. Citação logo no início do Livro.


FIM


T & PT & P11

“Observa-se um aumento do teor de proteínas nos tecidos resistentes. O acúmulo de amido, o aumento de protídeos e de compostos fenólicos e a respiração indicam que os materiais transportados estão relacionados com um metabolismo acelerado no tecido que se mostra resistente ao ataque de parasitas”.

....................... TOMIYAMA

Uma das citações importantes de CHABOUSSOU relativa ao assunto Resistência natural no reino Vegetal

A SAÚDE E O EQUILÍBRIO NUTRICIONAL EM VEGETAIS


T & PT & P TROFOBIOSE

BIOSE: Existência de vida

TROFO: Alimento

Afinal, O QUE É ISSO?

EQUILÍBRIO EM ORGANISMOS

VEGETAISO sistema está voltado para a proteossíntese e isto se constitui no mecanismo metabólico primário.

O mecanismo secundário, está ligado à reprodução das plantas. Neste mecanismo o sistema sintetiza substâncias naturais de defesa.

12


FIM


T & PT & P

Três conceitos Três conceitos genéricos genéricos necessários necessários entender a Teoria entender a Teoria da TROFOBIOSEda TROFOBIOSE

- - “Plantas Doentes Pelo Uso de “Agrotóxicos”-1980.

A Vulnerabilidade

tem a ver com a proteólise em que no

sistema metabólico estão presentes excessos de aminoácidos livres e açúcares redutores.

1

3

Ao se

estabelecer as condições,

ótimas deSUPRIMENTO DE

NUTRIENTES água, condições climáticas e de fotossíntese adequadas

estabelece-se uma condição de equilíbrio biodinâmico.

TROFOBIOSE

A Fundamentação da Teoria da Trofobiose como concebida por

FRANCIS CHABOUSSOU

NO LIVRO

2

Toda ação ou

interferência no metabolismo

da planta de ordem genética, fisiológica,

climática e de manejo cultural que estimulem a proteossíntese geram

resistência entomológica e fito- patológica no organismo

vegetal .

13


T & PT & P14 SÍNTESE DE SUBSTÂNCIAS DE DEFESA NOS VEGETAIS

De um modo geral, as doenças causam enormes prejuízos econômicos para vários tipos de cultivos. Há toda uma atividade industrial intensa e lucrativa por trás do controle de pragas e doenças, com o uso de grandes quantidades de alguns produtos químicos nem sempre saudáveis para o ser humano. Sempre é bom ter-se em mente a importância de técnicas e métodos efetivos que controlam ser fazer uso de produtos tóxicos.

uma das possibilidades é usar substâncias antimicrobianas produzidas pelas próprias plantas (o que é mencionado por vários autores). Há várias dessas substâncias desse tipo que exercem um papel extremamente importante no aumento da resistência contra a infecção bacteriana, doenças fúngicas e ataque de nematóides.

De um modo bastante amplo estes compostos podem se classificar em:

• Fitoanticipinas (que são de defesa constitutiva) e,• Fitoalexinas (que são sintetizadas em resposta à

invasão por microorganismos


FIM


T & PT & P15ELICITORES : ATUAÇÃO COMO ELICITOR BIÓTICO – ASPECTOS BÁSICOS DA ATUAÇÃO DE UM ELICITOR

Agente Elicitor

Células

Elicitor

Receptor

RNA Mensageiro

Rota Metabólica Secundária

Consumo de

Energia

Reservas de Energia

Armazenada

Fitoalexina Glutase

w

w

w

ARMAZENAGEM

MISTURADOR / REATOR

ENERGIA


T & PT & P16MODELO DE AÇÃO ELICITORA segundo ORTEGA E PÉRESA (2001) COMO RESPOSTA

RÁPIDA À HIPERSENSIBILIDADE COMO EXPRESSÃO DE DEFESA : Ativação de Fosfatidil-Inositol-4,5-Bisfosfato: (PIP2), ou Fosfolipase Direta – C

AGENTE ELICITOR ativadoativado , com mobilização de Ca2+ e a resposta fisiológica celular de DEFESA

Células Mamalianas

Elicitor

G-Proteínas ou Proteínas Quinase Tirosina receptoras

RNA Mensageiro

Rota Metabólica Secundária

Consumo de

EnergiaReservas de

Energia Armazenada

Fitoalexina PROTEÍNA QUINASE

Ativação PLC, o segundo mensageiro Diacil Glicerol (DAG) e o Inositol 1, 4, 5 -

trifosfato (IP3)

Células hetero-triméricas do tipo G-Proteínas

ALVO

w

w

ARMAZENAGEM

1 DAG

2 IP3

MISTURADOR / REATOR

ENERGIA

w

51 60


T & PT & P17 CONVERGÊNCIA ENTRE A TEORIA DA TROFOBIOSE E A RESISTÊNCIA NATURAL DAS PLANTAS

ATUAÇÃO DOS VEGETAIS NA SÍNTESE PROTÊICA:

Um organismo sadio pode dirigir sua proteossíntese apenas para proteínas estruturais ou, também, para aquelas com funções específicas. Visto de um modo simplista, a Teoria da Trofobiose sugere que isso ocorre apenas a síntese de proteínas estruturais, quando na realidade, o fenômeno deve ser bem outro: é muito significativo o processo de proteossíntese de ferramentas de defesa (enzimas, ou proteínas com atividade específica na catálise de compostos de defesa).

Os micronutrientes que são fornecidos às plantas (por mobilização ativa ou reposição), são os ativadores de catálise enzimática e sua função principal é a síntese de proteínas que exercem uma função específica, como ilustra a Figura a seguir:


T & PT & P

Exercem então sua “ação catalítica”, (D) na união dos grupos que são colocados na estrutura da proteína)....

A

B

C

D

AMINO ÁCIDOS

18 PROTEOSSÍNTESE

ENZIMAS QUE EXERCEM ACÃO CATALÍTICA

AMINOÁCIDOS

SÍNTESE DE ENZIMAS

PROTEINAS QUE AGEM COMO ENZIMAS: as Máquinas de ferramentas do sistema celular.

e separadas uma das outras, se aproximem mutuamente (B), para reagir.

As enzimas reconhecem os “sítios ativos”, (B) acomodando-os de modo correto (C).

E ENZIMA

A atividade enzimática ocorre no interior do citoplasma, fazendo com que moléculas livremente distribuídas (A)

...que vão exercer suas funções na célula (E). A ação enzimática depende de ativadores específicos, no caso os nutrientes.


T & PT & P PROTEOSSÍNTESE

RIBA SOMA

Dr. Na

UUU

CAG

RNA Mensageiro

19


T & PT & P

H2O + CO2

NADPH

FRUTOSE

ÁCIDO MEVALÔNICO

QUINONAS

ÁCIDO SHIKIMICO

GLICOSE

ACIDO CETO- GLUTÁRICO

ATP-K

Mg-SH-Fe-Mg

FOTOSSÍNTESE

Zn, Fe, Co, B, Al

CARDE-NOLÍDEOS

ERITROSE4- FOSFATO

PROTEÍNASE TOXINAS-N

LIGNANOS,CUMARINAS

PIRUVATO

ACETIL Co-A

QUINONAS

FOSFOENOL-PIRUVATO

h+O2

-O2

Ca, P

POLISSA-CARÍDEOS

HETEROSÍDEOS

OUTROS FENÓLICOS

TERPENOS E ESTERÓIDES

SAPONÍDEOS

ÓLEOS ESSENCIAIS

POLI-ACETATOS

POLIFENÓIS

ACETILÊNICOS

ÁCIDOS GRAXOS,LIPÍDEOS,

MONOSSA-CARÍDEOS

CICLO DE KREBS

NH3 S=

Fe, K

ATUAÇÃO ELICITORA &

TROFOBIÓTICAAMINOÁCIDOS

Mn

57ATP

LACTONAS SES-QUITERPÊNICAS

FLAVONÓIDES,FITOESTRÓGE-NOS E TANINOS

GLUCOSINATOS e GLICOSÍDEOS CIANOGÊNICOS

LECTINAS OU FITO-IMUNOGLUTININAS

24

ALCALÓIDES

3

4

7

6

1

5

0

T & PT & P20

70

48

2


T & PT & P

O O

R1

R4

R3

R23

46

7

8

4a

8a

Me O

Anel Pirânico

Me O

são exemplos de FITOALEXINAS que se acumulam nas plantas importantes e de grande valor comercial (como o caso da citricultura) e induzem resistência à Radiação UV-C na situação de decaimento pós-colheita em laranjas por influência de injúrias mecânicas. A fitoalexina Scoparone (6, 7-dimetóxi-cumarina) aparece na figura a seguir:

21

Scoparone e Scopoletina:

A resistência natural do reino vegetal pode estar muito mais ligada às proteínas que são enzimas do que aos outros tipos de protídeos. As proteínas que agem como enzimas são as verdadeiras máquinas de ferramentas do sistema celular, que irão desenvolver as ferramentas de defesa, ou seja, as Fitoalexinas e/ou outros metabólitos secundários ou constitutivos.

ATUAÇÃO DOS VEGETAIS NA SÍNTESE PROTÊICA:

São espécies naturais ou compostos heterocíclicos derivados do ácido cinâmico com um núcleo formado por um anel benzênico condensado com um anel pirânico, ocorrendo em alguns a fusão com um terceiro anel

heterocíclico

Anel Benzênico

H

H


T & PT & P22

(1) RESISTÊNCIA CONSTITUTIVA: ocorre sem a ação de agentes agressores: recebida por herança dos ancestrais, tornando as plantas imunes (ou não-hospedeira) à maioria dos patógenos.

FORMAS DE DEFESA E DE ADAPTAÇÃO DAS PLANTAS

São três formas de DEFESA E ADAPTAÇÃO:

RESISTÊNCIA INDUZIDA: com duas formas de resistência localizada:

(2) RESISTÊNCIA NO PONTO ONDE OCORRE A AGRESSÃO: ocorre sem a ação de agentes agressores: recebida por herança dos ancestrais, tornando as plantas imunes (ou não-hospedeira) à maioria dos patógenos.

(3) RESISTÊNCIA SISTÊMICA ADQUIRIDA: que protege a planta contra ataques subseqüentes (MARGIS - PINHEIRO et al., 1999).


T & PT & P23

Os MECANISMOS DE RESISTÊNCIA são ativados perto da área infectada para tentar prevenir a difusão do patógeno ou deter a contínua predação por insetos.

MECANISMOS DE RESISTÊNCIA

A velocidade com que a planta reconhece o agressor determina o tempo de resposta à invasão, desencadeando uma ou mais reações de defesa. A resistência local pode ser reconhecida pela chamada reação de hipersensibilidade (hypersensitive reaction, ou HR), como a morte de células situadas nos locais por onde o agressor entra no vegetal (MARGIS - PINHEIRO et al., 1999).

Comum a todas plantas e a diferentes patógenos, os aspectos fisiológicos de HR incluem o aumento rápido e transitório de agentes oxidantes, a perda de íons potássio (K+) e ganho de íons hidrogênio (H+) pelas células, a destruição de compartimentos e o espessamento das paredes celulares e da cutícula (fina camada sobre a epiderme do caule e das folhas), além da síntese de toxinas (fitoalexinas) e proteínas relacionadas à defesa (conhecidas como proteínas PR, de pathogenesis related). A resistência sistêmica adquirida, também conhecida como SAR (de systemic acquired resistance), protege as plantas contra novos ataques de um mesmo patógeno. A SAR torna a planta resistente, por várias semanas, a infecções posteriores (MARGIS - PINHEIRO et al., 1999).


T & PT & P

O reino vegetal tem com os microelementos e macroelementos, uma dependência bastante grande. Quase todas as reações importantes mostradas anteriormente são enzimáticas, incluindo-se a síntese protêica.

A partir desse quadro (mostrando-se vários ciclos de síntese, pode-se arriscar a explicação do funcionamento de substâncias que agem como Fito e Ferti Protetores.

24

A RESISTÊNCIA INDUZIDA (HR e SAR) só acontece quando a planta percebe a presença do agente agressor e transmite sinais que ativam mecanismos de defesa.


A percepção se dá quando moléculas indutoras das respostas ligam-se a molécula receptora situada provavelmente na membrana celular. Os indutores podem ser endógenos (fragmentos da própria planta, liberados pelo ataque de enzimas) ou exógenos (fragmentos do patógeno).

A atuação dos dois tipos sugere que as células vegetais têm diferentes receptores: associados a substâncias específicas, eles acionam os sinais que ativam, no núcleo das células, os genes ligados à defesa (MARGIS - PINHEIRO et al., 1999).

VER REAÇÕES NOVAMENTE


T & PT & P25

Várias dessas substâncias, como os polifenóis (flavonóides naturais), são substâncias que aumentam o “sistema de defesa” das plantas. A maioria das substâncias assinaladas está presente nos organismos sadios e resistentes, restando saber se sua síntese revela imunização ou se forem adicionados exercem ação protetora. Ainda há dúvidas.


Este comentário é fundamental: saber se esta ferramenta pode ser empregada como um verdadeiro “ofensivo”, ou seja, empregando a própria defesa das plantas e os elicitores bióticos e abióticos. Especialmente a fertilização com pós de rocha e biofertilizantes como forma de controlar uma doença.

Outros aspectos podem ser enfatizados e considerados do ponto de vista químico e bioquímico que justificariam a ação de Fito e Ferti Protetores (explicando a ação trófica dos nutrientes) e dos elicitores bióticos e abióticos. Especialmente a fertilização com pós de rocha e biofertilizantes e a relação disso com a mobilização ativa de nutrientes, bem como o uso equilibrado de Calda Sulfocálcica.

VER SOBRE A CALDA


T & PT & P26ASPECTOS NUTRICIONAIS NA MANIFESTAÇÃO DE DOENÇAS

CONSIDERAÇÕES PRELIMINARES

Vários estudos (não necessariamente no domínio da Agroecologia) mostram os efeitos da nutrição mineral sobre o crescimento e a produtividade, com ênfase para a função dos nutrientes no metabolismo das plantas. No entanto, a nutrição mineral pode também ter um efeito secundário sobre a resistência de plantas ao ataque de pragas e doenças (Silveira et al., 1988) .

A resistência das plantas a pragas e doenças pode ser diminuída ou aumentada pelo efeito da nutrição mineral sobre as estruturas anatômicas, como por exemplo:

Células epidérmicas e cutículas mais finas,

Parede celular com menor grau de silificação,

Parede celular com menor grau de suberização e lignificação

VER ESSE TIPO DE EFEITO NO

CALDA / CITRUS




Alem disso, a nutrição pode afetar as propriedades bioquímicas como redução de compostos fenólicos que atuam como inibidores do desenvolvimento de pragas e doenças ou acúmulo de compostos orgânicos de baixa massa molar (glicose, sacarose e aminoácidos) resultado da maior atividade de enzimas decompositoras como amilase, celulase, protease e sacarose, muito comum na deficiência de potássio (SILVEIRA et al., 1998). A germinação dos esporos de fungos nas folhas, raízes e caule são estimulados pela presença de exsudados da planta.

A maioria das doenças, o fluxo de exsudados contribui para o sucesso da infecção. A velocidade do fluxo e a composição dos exsudados dependem da concentração destes fluidos nas células e do gradiente de difusão .

Por exemplo, nas plantas deficientes em potássio, a concentração de açúcares solúveis e aminoácidos nas folhas é alta, podendo aumentar a eficiência de germinação dos esporos em relação às plantas sadias. Quanto às barreiras anatômicas, a lignificação e o acumulo de sílica nas paredes constituem numa efetiva barreira física contra a penetração das hifas, como mostra a Figura a seguir (adaptado de Silveira et al., 1998)


T & PT & P ...ou: como a falta de nutrientes pode

facilitar a penetração da hifa

REPRESENTAÇÃO DE UM ATAQUE FÚNGICO NA CÉLULA


T & PT & P28

Ca

ESPORO FÚNGICO

SiO2 = SÍLICA

COMPOSTOS FENÓLICOS

LAMELA MÉDIA = PECTATO DE CÁLCIO

CUTÍCULA

PAREDE CELULAR DE LIGNINA

1 DIFUSÃO DE ASSIMILADOS DE BAIXA MASSA MOLAR

2 PERMEABILIDADE DA MEMBRANA PLASMÁTICA

3 INTERAÇÃO ENTRE FUNGO E CÉLULA PLASMÁTICA (FORMAÇÃO DE TOXINAS E COMPOSTOS FENÓLICOS

VACÚOLO VACÚOLOCa

Ca

CaCa Ca Ca

Ca

Ca

Ca

Ca

Ca

Ca

Ca

Ca Ca CaCa CaCa CaCaCa

Ca

CaCa Ca

CITOPLASMA CITOPLASMA

1

2

3


T & PT & P29

Deve-se considerar que, tanto a silificação como a lignificação são ambas afetadas pela nutrição mineral durante o desenvolvimento vegetal. Outros nutrientes envolvidos no processo de lignificação são: boro, cobre e manganês.

Todo este processo de defesa passa pela formação dos metabólitos primários, intermediários e secundários, resumidos na Tabela a seguir:

ASPECTOS NUTRICIONAIS NA MANIFESTAÇÃO DE DOENÇAS


CLASSE NOME ATIVIDADE CATALÍTICA

1 Oxiredutases Mudança de estado de oxidação, ex. -CHOH a -C = O

2 Transferase

Transferência de um grupo, ex. Grupo

metil C1

3 Hidrolases Hidrolizar, ex. de

ésteres ou peptídeos

4 Liases

Reações de ruptura de ligação, ex. Liase

do carbono-nitrogênio

5 Isomerases Isomerizações, ex. Epimerização cis-

trans;

6 Ligases Reações de formação

de ligação, ex. Ligações C-C


T & PT & P30 CONSIDERAÇÕES PRELIMINARES


Apesar das aparências, as plantas não aceitam de modo passivo as agressões que sofrem por parte de vírus, bactérias, insetos e demais organismos ou de agentes não-biológicos (como radiação, temperaturas extremas, poluição e outros). Durante sua evolução, as plantas desenvolveram mecanismos de respostas a danos e doenças, acionados quando reconhecem a agressão. Saber como os vegetais se protegem é essencial para a bioengenharia, a fim de se obter variedades mais resistentes, o que pode aumentar a produção e qualidade dos alimentos. A busca pela definição do papel de cada substância participante de processos bioquímicos de defesa das plantas tem sido alvo de muitos estudos em todo o mundo (MARGIS - PINHEIRO et al., 1999).

Os compostos são formados por meio de reações enzimáticas, em que, geralmente, as enzimas atuam como catalisadores de superfície ativados por micro-elementos. Enzimas têm natureza protêica, o que as torna muito difícil de isolar, purificar e analisar. Segundo ACOSTA (2002), a classificação das enzimas, segundo sua ação está apresentada na Tabela anterior.


T & PT & P

Cromoproteínas

Glicoproteínas

Lipoproteínas

Fosfoproteínas

Metaloproteínas

31

Co, Mg, Fe

Açúcares

Ácidos Graxos

Ácido Fosfórico

Cu, Zn

Geralmente, todas as reações envolvidas nos processos de aumento ou diminuição da resistência natural das plantas têm um grupo protêico (cadeias de aminoácidos) e um grupo prostético. De acordo com sua natureza, como observado por ACOSTA (2002), se classificam de acordo com a Tabela apresentada a seguir:



GRUPO PROTÊICO

GRUPO PROSTÉTICO




Como os animais, os vegetais sofrem constantes agressões por agentes bióticos e abióticos. Vírus, bactérias, fungos, insetos e outros organismos podem causar doenças, cada um por um mecanismo próprio, ou danos físicos.

Agentes não-biológicos como radiação ultravioleta, temperatura, umidade e outros, danificam os tecidos. Hoje, as plantas são cada vez mais agredidas por fatores não-naturais como o aumento da poluição do ar, do solo e da água: produtos tóxicos presentes em rejeitos industriais e domésticos alteram o ambiente, gerando fenômenos locais, como chuvas ácidas, e até globais, como o efeito estufa (aumento gradual da temperatura atmosférica) (MARGIS - PINHEIRO et al., 1999).

Apesar da aparente passividade associada ao seu caráter sedentário, as plantas percebem as agressões e, sua alta capacidade de adaptação permite que sobrevivam, com freqüência, mesmo tendo prejudicado seu desenvolvimento, muitas vezes. Os efeitos são mais graves sobre as espécies de interesse agrícola, muito vulneráveis devido ao seu uso em monoculturas geneticamente uniformes. Quando uma doença atinge essas espécies, as perdas podem ser severas (MARGIS - PINHEIRO et al., 1999).


T & PT & P33EFEITOS DOS NUTRIENTES NAS ESTRUTURAS ANATÔMICAS E

BIOQUÍMICAS

MACRONUTRIIENTES

Tanto deficiências como excessos nutricionais provocam alterações anatômicas e bioquímicas nas plantas.

Nitrogênio Excesso Reduz o teor de compostos fenólicos e lignina nas folhas e nos tecidos mais moles

NUTRIENTE CONDIÇÃO ALTERAÇÕES*

DeficiênciaPotássio

Acúmulo de compostos de baixa massa molar (Amino-ácidos e Açúcares), diminuição na velocidade de cicatrização nas injúrias, menor suberização, lignificação, espessura de cutícula e parede celular, maior abertura ou maior tempo aberto de estômatos, menor síntese e acúmulo de compostos fenólicos

Cálcio

Reduz teor de Ca++ na lamela média diminuindo a estabilidade da parede celular e facilitando a ação de enzimas liberadas pelo fungo

Deficiência

Enxofre

Acúmulo de frações nitrogenadas solúveis (nitrato) com menor síntese protêicaDeficiência

Essas alterações estão apresentadas nas duas Tabelas a seguir:

*Morfológicas ou Bioquímicas que favorecem a infecção por patógeno



BIOQUÍMICAS MICRONUTRIENTES

Boro DeficiênciaAcúmulo de açúcares, paredes celulares mais finas, menor lignificação dos tecidos e menor síntese de celulose

NUTRIENTE CONDIÇÃO ALTERAÇÕES*

DeficiênciaCobreMenor lignificação dos tecidosAcúmulo de nitrato nos vacúolos celulares

Molibdênio Acúmulo de nitrato nos vacúolos celulares Deficiência

Manganês

Reduz teor de cálcio na lamela média diminuindo a estabilidade da parede celular e facilitando a ação de enzimas liberadas pelo fungo

Excesso

As alterações devidas aos MICRONUTRIENTES

são:

*Morfológicas ou Bioquímicas que favorecem a infecção por patógeno

Manganês Menor lignificação dos tecidos Deficiência

Silício

Maior silificação e lignificação dos tecidos, presença de compostos organosilícicos, aumento da estabilidade da parede celular contra a degradação enzimática de patógenos, maior síntese de compostos fenólicos (fito-alexinas e outros compostos de defesa das plantas)

Altos Teores



BIOQUÍMICA

MACRO E MICRO NUTRIENTES

Com relação aos dados até agora apresentados nas Tabelas anteriores, adicionalmente, deve-se comentar que uma das melhores maneiras de determinar se uma cultura está bem nutrida ou se algum nutriente está em carência é fazer a análise do solo.

Contudo, esta análise apenas fornece a quantidade de nutrientes que pode ser absorvido pelas raízes, mas não fornece: a quantidade de nutrientes realmente+ disponíveis (trocáveis), se há absorção e nem da idéia informações se a absorção realmente irá acontecer, pois a absorção depende de outros parâmetros.

A alternativa mais correta é fazer análises foliares, que quantificam os nutrientes presentes nos tecidos vegetais. Desta forma sabem-se quais deles está presente em quantidades consideradas subótimas e assim corrigir sua deficiência no solo.

Por fim, é importante ressaltar que os micronutrientes em excesso também podem causar necroses e enfezamentos. Além disso, o excesso de certos macronutrientes pode provocar a deficiência de alguns micronutrientes. Por exemplo clássico é a interação negativa entre o fósforo e o zinco . Essas relações citadas entre o excesso de macronutrientes e falta de micro e favorecem ao ataque de patógenos, desencadeando todo o processo bioquímico de produção das fitoalexinas pelo sistema de defesa vegetal.


T & PT & P36RELAÇOES DIRETAS ENTRE NUTRIÇÃO E

DOENÇA MACRONUTRIENTES

Cálcio (Deficiência) Tomate, Pepino eDiversos

Fusarium oxyporumBotrytis cinereaRhizoctonia solani

NUTRIENTE / (CONDIÇÃO) HOSPEDEIRO PATÓGENOS

Girassol, Beterraba

Trigo, Couve-Flor, Soja,

Arroz e Café

Potássio (Deficiência)

Erysiphae cichoracearumPhoma betae

Puccinta triticina ePuccinta ghanarum Phomopsis spp

Cercospera kikushtiHelminthosporium sigmoideum

Hemilea vastatrix Nitrogênio (Excesso) Puccinta graminis subsp. tritici Trigo

N e P (Deficiência)Phachosptoria eucalypta

Phytophtera cinnamomoniPhytophtera cinnamomoni

Eucalipto 4

Eucalipto 5

Eucalipto 6

N e K Rhizoctonia solani Trigo

K e B (Deficiência) Helminthoporium oryzaePyrocularea oryzae

Arroz

N (Deficiência) Eucalipto 4 Puccinta psidit

Mn , K e B Eucalipto 4 Puccinta psidit

Cu , Fe e N –NH4+ Pepino Phytium ultimum

Sphaerotheca fugilinea Mn , K e B Eucalipto 4 Puccinta psidit

Nas duas Tabelas a seguir, são apresentadas algumas relações entre o estado nutricional das plantas e a ocorrência de doenças.


T & PT & P

Silício (Deficiência)

Pyrocularea oryzaeUncinula necatorVários Fungos

Lepthophaerea sacharSphaerotheca pannosa e

PeronosporasparsaPhytium ultimum

Sphaerotheca fugilinea

VideiraDiversosCana de AçúcarRoseiraPepino

Tomate

37RELAÇOES DIRETAS ENTRE NUTRIÇÃO E

DOENÇAMICRONUTRIENTES

Zinco (Deficiência) Eucalipto1, 2 Trigo

Seringueira

Phytophthera cinnamoniRhizoctonia root

Oidium e Phytopthera sp

NUTRIENTE / (CONDIÇÃO) HOSPEDEIRO PATÓGENOS

Eucalipto 2Boro (Deficiência) Botryosphaera Ribis e

Lasiodiplodia theobromae

Manganês (Deficiência) Gaueumannomyces graminis var. tritici Trigo

B , Cu e Mn

Fusarium oxyporumPuccinia melanocephala

Sphaeropsis sapinea

TomateCana de Açúcar

Pinus Nigra

Cl- (Deficiência) Puuccinta recondita Trigo


T & PT & PSISTEMA DE DEFESA EM VEGETAIS

•RESISTÊNCIA NATURAL EM VEGETAIS

•IDÉIAS, ATUAÇÃO, FATOS, AÇÃO FITOPROTETORA E CARACTERÍSTICAS DOS COMPOSTOS QUE ATUAM NO SISTEMA DE DEFESA DAS PLANTAS

Ref. : BRAGA, M.R. Fitoalexinas e a Defesa das Plantas. Instituto de Botânica, SMA, São Paulo, 2000.

38

Disponível em:http://www.sbq.org.br/PN-NET/texto5/defesa.htm acesso em 30 de junho de 2003.


FIM


T & PT & P RESISTÊNCIA NATURAL EM VEGETAIS

As plantas têm um SISTEMA DE DEFESA semelhante ao sistema imunológico dos animais.

ATUAÇÃO: As plantas respondem ao ataque de microorganismos, alterando seu metabolismo e sintetizando substâncias capazes de protegê-las das doenças. Essas idéias só foram confirmadas por volta de 1940 (Braga, 2000).

NO FINAL DO SÉCULO IXX.SURGIU UMA

IDÉIA

39


T & PT & P RESISTÊNCIA NATURAL EM VEGETAIS:FATOS RELATADOS

FATO

com cultivares de BATATA

Estudos feitos na ALEMANHA,

atacados pelo

FUNGO DA REQUEIMA,

Plantas resistentes acumulavam substâncias

inibidoras do crescimento do fungo, o que não ocorria nos

cultivares de batata suscetíveis à doença. Estas substâncias foram denominadas de FITOALEXINAS

(do grego phyton = planta e alexin = composto que repele) e

sua descoberta causou profundas mudanças no conceito de resistência de plantas a

patógenos (Braga, 2000).

PROVARAM

QUE

Mais genericamente, além das fitoalexinas, as plantas acumulam outras

substâncias de defesa em resposta a microorganismos. Essas substâncias são originárias do METABOLISMO SECUNDÁRIO. Entre elas as fitoanticipinas ou metabólitos constitutivos.

40


T & PT & P RESISTÊNCIA NATURAL EM VEGETAIS:

• feijão,• soja,• batata,• tomate,

UM POUCO DE HISTÓRICO

PISATINA da ervilha (Pisum sativum)

Desde a descoberta, da PISATINA, em 1940 (uma fitoalexina) outras substâncias de defesa foram obtidas a partir de:

• alface, • algodão, • arroz,• cevada e• banana, .....entre outras.

Diversas classes de produtos naturais como alcalóides, compostos fenólicos e flavonóides, entre outros, foram descritas como: ou fitoalexinas, ou compostos do metabolismo secundário.

A primeira substância de defesa natural

Como usualmente o mesmo tipo de substância é acumulada por plantas relacionadas, fitoalexinas e/ou compostos do metabolismo secundário têm sido utilizados como MARCADORES QUÍMICOS, permitindo traçar laços de parentesco entre as espécies vegetais (Braga, 2000).

41


T & PT & P RESISTÊNCIA NATURAL EM VEGETAIS:

• Não são proteínas, • Não apresentam especificidade e, • Não imunizam a planta.

Podem ser acumulados em resposta a vários microorganismos, mas também como conseqüência de fatores

que causam estresse na planta, como ferimentos e exposição a

substâncias tóxicas (Braga, 2000).

• São produtos naturais ausentes na planta sadia,

• Acumulam-se temporariamente no local e nos arredores da infecção.

• Possuem atividade inibidora sobre bactérias, fungos, nematóides e efeito tóxico para animais e para as próprias plantas.

Esses compostos de defesa:

FITOALEXINAS e OUTRAS SUBSTÂNCIAS NATURAIS DO METABOLISMO SECUNDÁRIO

CARACTERÍSTICAS DOS COMPOSTOS QUÍMICOS ENVOLVIDOS

Esses compostos de defesa:

42


T & PT & P RESISTÊNCIA NATURAL EM VEGETAIS: CARACTERÍSTICAS DOS COMPOSTOS QUÍMICOS ENVOLVIDOS

Algumas espécies que não produzem fitoalexinas, como é o caso do café, acumulam no interior

das células (em órgãos constitutivos) outras substâncias de defesa (constitutivas ou

FITOANTICIPINAS), que são suficientes para defender a planta da invasão por

microrganismos.

Acredita-se que a maioria das plantas sejam capazes de sintetizar

fitoalexinas e/ou outras substâncias de defesa, mas, algumas o

fazem de maneira muito lenta, permitindo que o microorganismo complete a infecção antes que haja o acúmulo dessas substâncias em quantidades suficientes para inibi-lo. Para diversas interações planta-patógeno demonstrou-se que a

velocidade de acúmulo das fitoalexinas é um dos fatores decisivos para o estabelecimento ou não da infecção (Braga, 2000).

Mas....

MET

ABÓ

LITO

S

CO

NST

ITU

TIVO

S

43



• atravessam a membrana plasmática,

• atuam dentro da célula.

As FITOALEXINAS e metabólitos secundários de defesa natural das plantas são, na sua maioria, compostos lipofílicos,

Lipofilicidade = atração por gorduras (lipídeos)

maior número de hidroxilas, o caráter ácido da molécula e a presença de substituintes, como GRUPOS FENÓLICOS.

Outras características que conferem maior toxicidade ao compostos de defesa natural dos vegetais:

Assim:

44



Sua ação ocorre em concentrações de 10-6 a 10-4 Mol/L. Nos processos normais de infecção

da planta, o estímulo para a síntese de substâncias de defesa provém do microorganismo invasor e

normalmente é representado por moléculas liberadas ou secretadas por ele. Essas moléculas podem ser

carboidratos, lipídeos ou proteínas e são conhecidas como E L I C I T O R E S

(Braga, 2000).

Patógenos e plantas podem degradar ou metabolizar as FITOALEXINAS e OUTRAS SUBSTÂNCIAS NATURAIS a produtos menos tóxicos, por conversão a produtos mais polares. O aumento da polaridade, normalmente, ocorre de maneira gradual, pela introdução de grupos hidroxila, por oxigenação, hidratação e quebra de grupos éter e por redução de carbonilas, mais solúveis em água e mais degradáveis.

ARSE

NAL

DE

DEF

ESA

45


T & PT & P


FIM

O METABOLISMO SECUNDÁRIO EM VEGETAIS

PRINCIPAIS COMPOSTOS SECUNDÁRIOS DAS PLANTAS

46


T & PT & P

Estabelecem-se como

contraposição

O METABOLISMO SECUNDÁRIO EM VEGETAIS DEFINIÇÃO E SIGNIFICADO DE METABÓLITOS SECUNDÁRIOS

COMPOSTOS SECUNDÁRIOS substâncias quimicamente diversificadas.

Ref. : RAMOS, G.; FRUTOS, P.; GIRÁLDEZ, F. J.; MANTECÓN, A. R. “Los compuestos secundarios de las plantas en la nutricion de los herbívoros” Arch. Zootec. vol. 47, pp. 597 - 620, 1998.

Relata-se a existência de uma enorme diversidade bioquímica de compostos secundários devido à sua impossibilidade ou dificuldade de defesa das plantas frente as agressões. Em geral, frente as condições mais severas como em climas semi-áridos, as plantas tendem a aumentar sua defesa, sobretudo do tipo qualitativo (alcalóides, glicósidos cianogenéticos, e outros) (Ramos et al., 1998).

aos produtos do

metabolismo primário,

e os produtos do metabolismo secundário

substâncias fisiologicamente

eficazes

substâncias ecologicamente

eficazes(Ramos

et al.,

1998)

APLI

CAÇ

ÃO E

XÓG

ENA

E

TRAG

ÊNIC

A

47


T & PT & P PRINCIPAIS COMPOSTOS SECUNDÁRIOS DAS PLANTAS

Os COMPOSTOS SECUNDÁRIOS podem ser agrupados segundo as substâncias químicas que os constituem:

1 - COMPOSTOS FENÓLICOS

• HIDROLIZÁVEIS, e • CONJUGADOS,

b) FITOESTRÓGENOS →

c) CUMARINAS →

2 – TOXINAS NITROGENADAS

a) TANINOS → a) ALCALÓIDES →

b) GLICÓSIDOS CIANOGENÉTICOS →c) GLUCOSINOLATOS →d) AMINOÁCIDOS TÓXICOS →e) LECTINAS e INIBIDORES DE PROTEASES →

3 – TERPENOS

a) LACTONAS SESQUITERPÊNICAS →b) GLICÓSIDOS CARDENOLÍDICOS →

c) SAPONINAS →

d) HIDROCARBONETOS POLIACETILÊNICOS →

e) ÁCIDO OXÁLICO →

20

48


T & PT & P PRINCIPAIS COMPOSTOS SECUNDÁRIOS DAS PLANTAS

Compostos Fenólicos

Toxinas Nitrogenadas

Terpenos

NATUREZA QUÍMICA

SUBSTÂNCIASDE DEFESA

SUB CLASSE PLANTAS COM MAIOR TEOR

AÇÃO

Taninos ÁCIDOS FENÓLICOS de 7 a 15 ÁTOMOS DE CARBONO

Demonstram GRANDE A FINIDADE por

proteínas

Arvores, arbustos e leguminosas herbáceas

Cumarinas HETEROCÍCLICOS FORMADO POR UM ANEL BENZÊNICO E UM

ANEL PIRÂNICO

Propriedades fotosensibilizadoras

Leguminosas, umbre-líferas e rutáceas

Glicósidos cianogenéticos

Derivados de aminoácidos com grupos

isotiocianatos: OCN

Liberam ácido cianídrico: CNH

Espécies vegetais cianógenas

Glucosinolatos Derivados de aminoácidos com grupos nitrilos: CN

Liberam ácido cianídrico: CNH

Crucíferas e BRASSI- CAS como a mostarda

Aminoácidos tóxicos(TOXINAS, ALCALÓIDES)

Substâncias de caráter básico

DiversificadaLeguminosas, crucí-

feras (Brassica napus, nabo) e liliáceas

Afetam enzimas e hormônios gastrintestinais

LECTINAS e INIBIDORES DE proteases

Fitohemoglutininas Sementes de LEGUMINOSAS

como a Euforbiacea MAMONA

Lactonas sesquiterpênicas

Grupo nucleofílico como SULFIDRILO e AMÍNICO

Citóxicas Várias

Cardenolídeos Bomba de Na+ aumen-tando conc. de Ca2+

Derivados de aminoácidos

Várias

Saponinas Detergentes naturais Alteram permeabilidade da membrana celular

Várias

Hidrocarbonetos Poliacetilênicos Polímeros naturais

POLIACETILÊNICOS Digestiva (herbívoros)

Oenantetoxina (Oenanthe crocata) e cicutotoxina

(Cicuta virosa)

Ácido oxálico Digestiva (herbívoros)

Compostos orgânico na forma de oxalatos

Acelgas, amarantaceas eoxalidaceas

Fitoestrógenos COMPOSTOS FLAVONÓIDES mais importante em plantas

MODIFICAM OS PRO-CESSOS REPRODUTIVOS

Leguminosas

49


T & PT & P AS FITOALEXINAS E O SISTEMA DE DEFESA EM VEGETAIS

São produzidas como REAÇÕES DE DEFESA em resposta a um estímulo...

Temperatura e danos devido à luz, STRESS = físico, microorganismos = STRESS biológico e substâncias químicas = STRESS químico,

Sempre causando a formação e o acúmulo de certos metabólitos anormais nos tecidos das plantas. Esses metabólitos podem ou não estar presentes nas plantas saudáveis

Primariamente. DURANTE A ESTOCAGEM – ou em situações de STRESS.

Respondem à temperatura, compostos químicos e Microorganismos Patógenos

MÜLLER e BÖRGER em 1940: Criaram

Essa terminologia e estabeleceram

que:

Apesar de se desconhecer toxicidade dos metabólitos secundários, o perigo potencial desses compostos em tecidos de plantas comestíveis merece atenção da saúde pública .


FIMEMPOBRECIMENTO – EUFEMISMO..EPA –MAGBIO-SUSTENT.

50

... Como mencionaram SALUNKHE e SHARMA, 1991

FITOALEXINAS


T & PT & P AS FITOALEXINAS E O SISTEMA DE DEFESA EM VEGETAIS

A definição de MÜLLER e BÖRGER (1940) estabelece fitoalexinas como: “um composto químico produzido somente pelas células vivas da planta (hospedeiro), quando invadidos por um parasita ou submetido a microorganismos nocivos".

• Esses compostos (fitoalexinas) inibiam o crescimento desses microorganismos patógenos (nocivos) ao desenvolvimento da própria planta (SALUNKHE e SHARMA, 1991).

Como exemplo de fitoalexinas, tem-se a faseolina, isolada de feijões infectados com Moxilinia fructicola, Pseudomonas; Colletotachum lividenuthianum, Uronyces appendiculatus, entre outros fungos e bactérias. Essa substância se mostrou hemolítica e altamente tóxica a animais (SALUNKHE e SHARMA, 1991

16

SITUAÇÃO:FOME, TOXIDADE... SUST.

DIRETRIZES TROFOBIOSE

51


T & PT & PAS FITOALEXINAS E O SISTEMA DE DEFESA EM

VEGETAIS Exemplos52

Outro exemplo é a pisatina, encontrada nas ervilhas contaminada por fungo (M. fruticola), durante a estocagem anaeróbica e temperatura em torno de 45 ºC. Essa substância desempenha papel relevante na resistência das culturas das ervilhas. Também na pele/casca das ervilhas infectadas por E. inaequalis ou Podosfera leucotrichia é encontrada uma fitoalexina fluorescente que decorre desse tipo de contaminação. Há poucos estudos sobre o efeito em seres humanos.

Em grãos de soja, frutas e vegetais contaminados por Sclerotinia sclerotiorum, houve a formação de fitoalexinas denominadas xantotoxinas que causam doença fotossensível na pele de pessoas que trabalham nas lavouras (SALUNKHE e SHARMA, 1991) . Se expostas à luz do sol por poucos minutos, as

xantotoxinas não atuam e as lesões na pele não são produzidas. Esses compostos não são formados se a temperatura for inferior a 15 ºC .

O ácido clorogênico e a 6-metoximelina são fitoalexinas encontradas nas cenouras infectadas por Ceratocystes fimbiata (SALUNKHE e SHARMA; 1991, PHAN, 1991). A 6-metoximelina é o composto responsável pelo sabor amargo produzido nas cenouras estocadas nas câmaras frias convencionais



VEGETAIS Exemplos53

A batata doce produz fitoalexinas compostas por substâncias análogas aos furanoterpenóides como resposta à infecção por Ceratocystes fimbiata (SALUNKHE e SHARMA, 1991). Pode ser hepatotóxico, devido à fitoalexina – iromeamarona – ser altamente tóxica e poder causar envenenamento pela formação de edema e asfixia .

Nos tubérculos das batatas, o acúmulo de glicoalcalóides com exposição à luz pode causar a formação de metabólitos e também aumentar a quantidade das fitoalexinas. Houve estudos relacionando também o aumento do teor de glicoalcalóides pela ação de injúria mecânica ou outros tipos de estresse fisiológico das plantas (SHALUNKHE e SHARMA, 1991

As fitoalexinas produzidas nas solanáceas (principais) são os terpenóides; especialmente nas batatas (sendo que há vários estudos sobre o tema). A produção maior é de norsesqui e sersquiterpenóides (KUMAR e outros, 1991).

As fitoalexinas são degradadas por patógenos das plantas, geralmente, resultando ao longo do tempo, compostos mais polares que as fitoalexinas .



VEGETAIS DEGRADAÇÃO54

Quanto à formação e inibição das fitoalexinas, pesquisas recentes demonstraram claramente que o acúmulo de fitoalexinas não depende

apenas de uma relação específica hospedeiro x parasita, mas também de vários outros parâmetros Esses parâmetros são de natureza física, biológica e química que incitam as células danificadas ao acúmulo de agentes antimicrobianos .

O trauma físico e químico pode ter diferentes interações em diferentes tecidos. Mas, nos vários textos citados anteriormente, há evidências que demonstram que o maior acúmulo de fitoalexinas provém da relação hospedeiro / parasita, quando comparado a outros parâmetros de stress ambiental ou injúria física ou química .

Quanto aos mecanismos de infecção, no “in vivo” a ação das fitoalexinas é mais lenta do que “in vitro”, devido à ocorrência de uma indução prévia (exemplo: corte, injúria mecânica, entre outros)

Isso ocorre, pois os chamados elicitores agem sobre a membrana celular hospedeira após a penetração da infecção nos tecidos, pois nessas condições, as fitoalexinas produzidas terão atividade antimicrobiana e antipatogênica, podendo apresentar dois tipos de ação: direta ou indireta (ver Figura a seguir).


T & PT & PAS FITOALEXINAS E O SISTEMA DE DEFESA EM VEGETAIS SÍNTESE E DEGRADAÇÃO

DEFESA: SÍNTESE DE FITOALEXINAS:

MICROORGANISMO PATÓGENO

Sinal(elicitação)

T & PT & P55

m-RNA

ENZIMAS DE SÍNTESE

CONTRA-ATAQUE: DEGRADAÇÃO DE

FITOALEXINAS

m-RNA

ENZIMAS DE DEGRADAÇÃO

58

Sinal(elicitação)


T & PT & PAS FITOALEXINAS COMO MODELO DAS ROTAS

BIOSINTÉTICAS DE DEFESA SÍNTESE 56

Na ação direta, ocorre o ataque ao fungo a baixas concentrações fora da célula hospedeira. Para a ação indireta (ou secundária) a regulação das células hospedeiras é formulada de modo que não possam ser atacadas facilmente quando infectadas por fungos. São necessários maiores estudos para se obterem melhores conhecimentos sobre esses mecanismos, pois, os estudos atuais ainda são insuficientes para poder explicar como as fitoalexinas atuam nas baixas concentrações presentes na célula hospedeira ainda viva e como se consegue promover a ação antimicrobiana.

Em relação à rota biossíntética das fitoalexinas, segundo PAXTON (1991) pode-se dizer:


T & PT & PAS FITOALEXINAS COMO MODELO DAS ROTAS

BIOSINTÉTICAS DE DEFESA SÍNTESE 57

• É uma rede complexa entre a biosíntese e o metabolismo da planta;

• Envolve o catabolismo e o anabolismo do tecido vegetal;

• O grau de complexidade de estruturas típicas de metabólitos secundários nas plantas superiores apresenta várias rotas de biosíntese e são utilizadas para sintetizar diferentes fitoalexinas, mesmo em diferentes famílias de espécies vegetais.

• Exemplos: pterocarpanos (Leguminosae); endemaroides e sequiterpenos (Solanaceae). Para várias famílias: estilbenos.

• O maior evento biossintético comum é a prenilação de núcleos aromáticos pela dimetilalilpirofosfato, derivado do ácido mevalônico ou sua lactona, podendo causar o aumento da solubilidade lipídica da fitoalexina e aumentar o acesso da fitoalexina ao seu local de ação (PAXTON, 1991).

20



VEGETAIS DEGRADAÇÃO58

Um dos mecanismos mais estudados é a desmetilação, ou seja, remoção de um grupo metílico de uma fitoalexina, geralmente mudando um grupo metóxi para um grupo hidróxi e aumentando a polaridade e a solubilidade na água do composto. Por exemplo: desmetilação da pisatina (PAXTON, 1991).

55

Hoje em dia há falta de informação sobre a toxicidade desses compostos, que podem ser consumidos por humanos em baixas doses por longos períodos.


T & PT & PTOXIDADE DAS FITOALEXINAS

59

O fato de que numerosas plantas são capazes de produzir compostos provenientes do stress quando infectadas por certos microorganismos é de vital importância em relação a possíveis perigos à saúde humana, quanto a esses compostos específicos.

As batatas são reconhecidas como produtoras de mais de 25 tipos de fitoalexinas terpenóides e seu número está aumentando em virtude de suas modificações estruturais, resultantes das interações biológicas e bioquímicas.

Não houve indícios de teratogenicidade dos terpenos provenientes de batatas infectadas em ovos de galinha férteis, conforme estudos realizados por WOOD em 1976 (apud PAXTON, 1991).

Os terpenos se consumidos por mamíferos são provavelmente convertidos em glicosídeos e são removidos do organismo por meio dos processos de excreção. Algumas pesquisas estão disponíveis em relação ao efeito tóxico em plantas. Desde que as quantidades de fitoalexinas são muito baixas, podem ser desenvolvidas melhores técnicas analíticas para examinar esses efeitos toxicológicos


T & PT & P60 ELICITORES DAS FITOALEXINAS

De certa forma, a ação elicitora pode ser esquematizada de acordo com a Figura já vista ilustrando o significado de um agente elicitor (biótico ou abiótico).

Os elicitores fúngicos são diversos em estrutura e incluem componentes da superfície celular. A parede polissacarídica celular do fungo , como os - 1 - 3 glucanos, que foram elucidadas por ALBERSHEIM (apud ANDERSON, 1991) chitina deacetilada e lipídeos insaturados, são elicitores. Glicoproteinas e proteínas extracelulares também possuem uma atividade de elicitores.

Em contraste com a falta de conhecimento sobre a natureza dos fatores bacterianos que induzem à hipersensibilidade, muitos componentes dos fungos já foram identificados como possuindo esta propriedade.

Esses componentes foram denominados elicitores devido à sua capacidade de induzir nas células da planta o acúmulo de fitoalexinas. Estudos subseqüentes revelaram que os elicitores também alavancam outras mudanças metabólicas características da hipersensibilidade (ANDERSON, 1991 .

16

Algumas dessas proteínas são enzimas que se dividem em polímeros de pectina na parede celular da planta. Os fragmentos pectínicos liberados da quebra da cadeia péctica são os atuais elicitores (ANDERSON, 1991)



Observa-se um certo sinergismo entre os fragmentos pécticos e os elicitores derivados dos fungos. É interessante que os fragmentos pécticos – que são os mais efetivos como elicitores na produção de fitoalexinas – são bem menores em tamanho do que os fragmentos que ativam outro mecanismo de defesa sistêmico, que envolve o acúmulo de inibidores da protease

Os fragmentos pécticos das estruturas da planta é que causam a atividade do elicitor endogênico, mas isso, observado sob outras circunstâncias, pode dar resultado diverso e, segundo ANDERSON (1991) não há conclusão definitiva sobre o assunto . Porém é fato científico a observação de que cada fungo isolado examinado possui componentes que são identificados pelas plantas como elicitores. Também é fato que mais do que uma classe de elicitor é produzida por uma única e isolada classe de fungo. Isso aumenta a dúvida sobre a questão de existirem falhas em detectar precocemente as interações compatíveis. Entretanto, deve-se reconhecer que não há uma estrutura única como um elicitor universal entre todas as espécies de plantas.

Os glucanos são elicitores efetivos em legumes, mas não são reconhecidos pelas plantas das solanáceas. Os ácidos graxos insaturados são elicitores apenas para a batata e para as pimentas (ANDERSON, 1991).

Esses cenários diferentes ilustram que a relação entre os elicitores e a especificidade do hospedeiro de patógenos dos fungos é complexa e aguarda clarificação.



Há ocorrência do aumento da quantidade de fitoalexina e outras mudanças relacionadas que tem lugar em células tratadas com elicitores ou em uma resposta incompatível como resultado de padrões alterados de síntese protéica.

As ferramentas da biologia molecular indicam que no aumento da transcrição dos genes relacionados à defesa, é de vital importância ao processo (aumento da quantidade de fitoalexina).

Também, segundo ANDERSON, 1991, já foi documentado o aumento da transcrição dos genes decodificando PAL (fenilalanina amônia liase) e chalcona sintase (CHS), que são enzimas envolvidas no direcionamento de metabólitos, para transformação em fitoalexinas flavonóides

Esses dados poderiam ilustrar que a planta envolve métodos precisos para o controle de seus mecanismos de defesa, que permite que as fitoalexinas se acumulem apenas em tempos desejados. E uma coisa é certa, o equilíbrio nutricional favorece esse processo de defesa, bem como outros mecanismos constitutivos, quando a planta não sintetiza fitoalexinas

66Efeitos Tróficos


T & PT & P63 OUTRAS FUNÇÕES DAS FITOALEXINAS

É desconhecido se as plantas desenvolvem a utilização limitada das fitoalexinas para a regulagem de seu próprio metabolismo. Essa possibilidade é sugestionada pela observação de fitoalexinas que estimulam o desenvolvimento da raiz e a ocorrência de síntese de fitoalexinas aparentemente em plantas saudáveis (Anderson, 1991)

JAHNEN e HAHLBROCK (1988) observaram que os dutos epidérmicos de óleo das células de salsa constituíam-se para produzir furanocumarinas, que possuem atividade de fitoalexina. É possível que aqui, essas estruturas possam funcionar como um fator de pré-formação de resistência (Anderson, 1991)

A esse respeito, é interessante notar que os metabólitos das células normais reduzem glutationa, e que é um elicitor na biosíntese de fitoalexina a concentrações fisiológicas em determinadas plantas, sem causar a necrose celular da planta (ANDERSON, 1991)

Estudos futuros usando imuno ensaio de proteínas específicas ou em hibridização in situ para localizar a expressão de determinados genes, permitirão conhecer melhor o metabolismo das fitoalexinas em tecidos de plantas intactos (ANDERSON, 1991).



Nesse contexto, é interessante observar que as toxinas produzidas pelos patógenos em baixas dosagens é que causam a necrose, e por isso são elicitores. MAYAMA e outros em 1986 demonstraram a atividade elicitora da toxina do fungo Victorina.

Em colaboração com TAKEMOTO, observou que a atividade do elicitor com a toxina Syringomicina produzida de P. syringae. Se a elicitação por tais toxinas ocorrerem na planta, os efeitos podem proteger o nicho da contaminação microbiana inicial pela criação de um ambiente hostil para invasores secundários

Em certas interações planta-micróbio, a síntese de fitoalexinas ocorre mesmo em interações compatíveis, mas sempre em um tempo posterior do que com a contaminação incompatível, após o patógeno ter avançado do local da invasão inicial para o interior da planta.

Aqui esses acúmulos podem ser efetivos a um aceleramento do desenvolvimento de patógeno restrito. Na interação com feijões e raças compatíveis de C. lindemuthianum, a fitoalexina pode ser responsável por limitar o tamanho da lesão.

A síntese de fitoalexinas em outras interações compatíveis onde o patógeno anula sua toxicidade (ex. A .euteiches no sistema das ervilhas) pode segurar este nicho de patógeno contra a invasão pela contaminação de micróbios sensíveis às fitoalexinas

Assim, o patógeno pode retornar contra a planta por utilizar um dos mecanismos de defesa da planta para seu próprio benefício



Há uma indeterminação sobre o papel das fitoalexinas em resposta ao estresse abiótico, ou seja, como a irradiação ultravioleta ou o congelamento age sobre a planta aumentando o teor, por exemplo, de Scoparone no citrus. Seria preferível se sua função fosse como protetores gerais.

A estrutura química das fitoalexinas sugere que elas podem ser boas supressoras da irradiação ultravioleta e radicais livres e assim limitar o dano na planta por intermédio desses agentes, que sempre agem como antioxidantes. Também elas poderiam ser disponibilizadas como agentes antifúngicos e antibacterianos contra invasores secundários ao local danificado (ANDERSON, 1991) Talvez despertam de um tecido com uma pré-tendência, aumentando com fitoalexinas, a resistência à contaminação microbiana após a irradiação UV. Conseqüentemente se ganha muito em verificar que a planta maximiza o uso de sua informação genética no emprego das mesmas estruturas em diferentes ambientes por intermédio da regulação da expressão genética (ANDERSON, 1991).

De qualquer modo, deve-se sempre ter em mente os efeitos tróficos, levando-se em conta que, se a ação elicitora não for direta, há todo um complexo reacional que sugere haver fortes indícios da nutrição no equilíbrio e do equilíbrio no controle das defesas naturais das plantas


T & PT & P66 OS FERTIPROTETORES E A RESISTÊNCIA NATURAL

Assim, Equilíbrio Nutricional e a ação equilibradora de alguns insumos empregados na Agricultura Ecológica (com baixo impacto ambiental), como Biofertilizantes e Calda Sulfocálcica podem ter a ver com a indução de resistência natural nas plantas.

A Calda Sulfocálcica, por exemplo, é um insumo estratégico em termos de custo e operacionalidade, atuando de modo a aumentar a resistência das plantas, agindo troficamente no controle de pragas (insetos) e ácaros e doenças (fungos), prevenindo viroses (leprose).

Provavelmente, isso se deve aos efeitos do enxofre no sistema proteossintético, especialmente ligado à metionina e cisteína (aminoácidos sulfurados associados à síntese de Glutadion).

Mesmo nas mais recentes ocorrências de doenças graves no citrus (como o amarelão, ou “Greening”), este insumo tem uma ação destacada. Os pomares de citrus orgânicos e biodinâmicos (havendo no estado de São Paulo grandes produtores que são exportadores de suco orgânico e biodinâmico), por serem mais equilibrados, dificilmente são atacados pela cigarrinha transmissora da Bactéria do “Greening”

Sobre este assunto, PADULLA et al. (2005) já evidenciaram que o controle do Diaphorina citri KUWAIAMA (Hemipetra psylidae) tanto em fase ninfa como na fase de insetos adultos pode ser feito com a Calda Sulfocálcica e também com fungos entomopatogênicos.



Este estudo foi feito por meio de pulverização e imersão dos ramos infectados em suspensões de formulações comerciais de fungos (Boveril PM, Metarril SO e Vertirril PM). Nos ensaios com insetos, as pulverizações foram feitas diretamente nos insetos e nas folhas com transferência do inseto para as folhas tratadas.

A ação de fito e fertiproteção para a CALDA SULFOCÁLCICA ocorrem na natureza, sendo a atuação dos polissulfetos de cálcio espontânea e natural quando uma planta é pulverizada com o fertilizante. Como para viver a planta desprende gás carbônico e água no seu processo de respiração e transpiração, os gases entrando em contato com os polissulfetos desenvolvem reações fertiprotetoras e aí é que se tem à produção dos componentes controladores das pragas, ácaros, cochonilhas, fungos... entre outros.

A ação nutricional do enxofre dá-se por absorção nas folhas tendo-se então uma ação relevante. Assim, além da ação ativa dos componentes da CALDA SULFOCÁLCICA na fitoproteção (com a ajuda da própria planta e do ambiente), a mistura de polissulfetos de cálcio é um bom agente de suprimento de enxofre e este fato deve ser devidamente enfatizado, sendo já mais do que comprovado. Também, o enxofre é absorvido do solo como íon sulfato. Esta forma

química provém do dióxido de enxofre do ar (que está presente no ciclo de decomposição da Calda Sulfocálcica) e, também, como sulfeto ou bissulfeto (S= ou HS-) de deriva na pulverização.


T & PT & P

A fração do enxofre (como sulfeto) não decomposta (pelo ambiente, nas folhas) é fixada nas plantas, na forma de aminoácidos importantes, tais como cisteína e metionina, fazendo parte das cadeias de polipeptídios (proteínas). Os cloroplastos são ricos em enxofre fixos organicamente, como –SH, tendo importante papel na fotossíntese (reações enzimáticas de transferência de elétrons que levam à produção de açúcares – oses e polioses)

68 OS FERTIPROTETORES E A RESISTÊNCIA NATURAL

Uma planta com carência de enxofre expressa desequilíbrio nutricional da mesma forma que evidencia a deficiência de nitrogênio. Falta de enxofre acarreta diminuição do teor de clorofila e com isso, a troca energética decresce. Os compostos ferredoxina e aconitase são compostos fotoativos de ferro e enxofre e são os responsáveis pela transferência de elétrons na fotossíntese. De um modo geral, se a oferta de enxofre diminui, reduzem-se os teores de metionina e cisteína nos cloroplastos, drasticamente. A falta de enxofre no reino vegetal leva a um distúrbio metabólico gravíssimo no sistema de proteossíntese, pela diminuição da qualidade das proteínas. Uma síntese protêica mal conduzida pela redução de sisteína nas plantas, leva a uma diminuição da síntese do GLUTATION, um TRIPEPTÍDEO constituído por uma molécula de ácido glutâmico, uma glicina e uma cisteína. O papel do GLUTATION é fundamental na manutenção do equilíbrio celular, pois este tripeptídeo é responsável:


T & PT & P

• (a) Pelo ajuste e manutenção do potencial redox das células (medida

indireta da sanidade),

• (b) Pela garantia da capacidade ótima de trabalho de todas as

reações enzimáticas e ainda,

• (c) Pelo sistema de transporte de aminoácidos,

• (d) Pela função como co-fator geral de proteção contra oxidação por meio

de radicais livres e peróxidos radicais,

• (e) Pela ação e pelo potencial redutor de muitas enzimas desintoxicantes, como por exemplo a glutation peroxidase,

• (f) Pela captação de radicais livres no organismo vegetal, pelo excesso de

radiação ionizante e

• (g) Pela ação importante de desintoxicação devido ao uso recorrente de

pesticidas e outros produtos químicos tóxicos para o ambiente


25



Fica, mais do que evidente que o enxofre tem papel fundamental como nutriente constitucional da matéria vegetal, agindo tal como o nitrogênio na síntese protêica, sendo que a metionina e a cisteína exercem um importante efeito estimulante sobre a biomassa microbiana (decompositores) e sobre o metabolismo do solo. Se há uma associação sinérgica da planta com os microrganismos da rizosfera, a CALDA SULFOCÁLCICA passa a ter papel decisivo na nutrição dos simbiontes e por analogia, nos processos ativos de mobilização dos nutrientes do solo por seleção trófica do sistema: rizosfera/simbiontes. Também, deve ser destacado que o aproveitamento do enxofre, mesmo que absorvido como sulfato, dá-se como sulfeto, pois é nessa forma química que entra no ciclo de síntese protêica, o que pode ser entendido na FIGURA A SEGUIR, e que pode ser complementado por outra FIGURA JÁ VISTA.

72


T & PT & P

NO3- (+5) NH4

+ (-3)

NH2 N C

O

OH

OH

O

CNH2 R

SH

SH

NH2 R C

O

OHH

Ca, P

Zn, Fe, Co, B, Al

ATPNADP-Mg

Síntese de aminoácidos, sulfurados ou

não sulfurados

Síntese de Cadeias Protéicas

DNA-P

FERTILIZAÇÃO

SO4=

ATP-MgS=

K, Cu

Zn, BAUXIMAS

Divisãodas Células

ENZIMAS

NAD-P

Fe (+3) K

APG

H2O + CO2

ATP

ATP-K

Mg-SH-Fe-Mg

FOTOSSÍNTESE

GLICÍDEOS+O2

-O2 h

SO3=

COM O ELICITOR OCORRE A ATIVAÇÃO DO SISTEMA

PROTEOSSINTÉTICO

CALDA SULFOCÁLCICA

Fe (+3)NADP-Cu

DFA-MoNADP

Mn(+2) NH3 (-3)

FRUTOSE

ATUAÇÃO

&TROFOBIOSE

OH

O

CNH2 R

SH

70

T & PT & P

7172



Para citar um exemplo no caso da laranja, estudos recentes mostraram que o teor foliar de cálcio está relacionado com a produtividade segundo a equação abaixo:

Y = 567 + 6314 X Sendo: Y = produção em Kg/ha e X = teor foliar de cálcio em

%.

A ação nutriente da mistura constituída pela Calda Sulfocálcica, em resumo, pode ser vista na Figura apresentada a seguir. Destaca-se nessa Figura que o enxofre depositado nas folhas pela calda sulfocálcica (em destaque na Figura como S coloidal) não tem a mesma forma que os pós de enxofre micronizados. É constituído por partículas muito menores e, portanto, com muito maior energia de superfície, ou seja, muito mais reativo e muito menos tóxico, sem os inconvenientes de espalhantes e protetores de superfície das dispersões de enxofre :

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T & PT & P

CaSn +

2CO2 + H2O

(do ambiente)

3H2O +2 H2S5O6

5H2S2O3

Coloidal

+ O2

SO2

+ H2SO3

CaCO3

+2H2O

H2S

+ H2 H2S

H2SO3

+ H2O

+ H2SO3

H2S2O3

Número de

Oxidação

½ O2 +

H2SO4+H2O + CO2+CaSO4

H2SO4 ½O2+

SO3

Superfície de uma folha com calda pulverizada

(n-1) S

Calda

Sulfocálcica:


0

+ 4

+ 3

+ 2

- 2

+ 5

A CALDA SULFOCÁLCICA age quando se decompõe, e por issi se enquadra no esquema do Manejo Ecológico de Pragas e doenças criptogâmicas (fúngicas). Isto se pode afirmar com segurança, pois o insumo apresenta grau médio de ação sobre predadores respeitando o eco-sistema das culturas (citros, café e maçã), sendo aceito, portanto, internacionalmente, pelas organizações credenciadoras de produtos agrícolas “ecológicos ou verdes“

Efeito Fumigante

H2S

FORMAS OXIDADAS

FORMAS REDUZIDAS


T & PT & P Muito obrigado pela atenção…Muito obrigado pela atenção…

Prof. Dr. Wagner Luiz Polito Prof. Dr. Wagner Luiz Polito – – wlpolito @ terra.com.brwlpolito @ terra.com.br – –


FIM

Telefone: 0xx16-2739973 – IQSC-USPTelefone: 0xx16-2739973 – IQSC-USP

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palestra wagner luiz polito

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