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Prof. Dr. Milton Ferreira de MoraesUniversidade Federal de Mato Grosso (UFMT)
Programa de Pós-Graduação em Agricultura Tropical UFMT-
Cuiabá
Programa de Pós-Graduação em Ciência do Solo UFPR-Curitiba
INTERAÇÃO NUTRIÇÃO DE PLANTAS x SANIDADE
INTRODUÇÃO
Sugestão de literaturas
(1) DATNOFF, L.E.; ELMER, W.H.; HUBER, D.M. (Eds.). Mineral nutrition and plant disease. St. Paul: TheAmerican Phytopathological Society, 2007. 278p.
(2) ZAMBOLIM, L.; VENTURA, J.A.; ZANÃO JUNIOR, L.A. (Eds.). Efeito da nutrição mineral no controle de doenças de plantas. Viçosa: os autores, 2012. 321p.
(1) (2)
INTRODUÇÃO
Conceitos
Justus Liebig
1803 - 1873
Lei do mínimo de Liebig
“Cada campo contém um máximo de um ou mais e um mínimo. As
colheitas guardam relação com
esse elemento no mínimo, seja ele cal, potassa, nitrogênio ou outro
nutriente qualquer. É o fator que
governa e controla o tamanho e a duração das colheitas”.
INTRODUÇÃO
Conceitos
OS ELEMENTOS MINERAISM = MACRONUTRIENTES
N, P, K, Ca, Mg, S - kg/ha
MICRONUTRIENTES
B, Cl, Cu, Fe, Mn, Mo, Ni, Zn - g/ha
BENÉFICOS
Co, Na, Si, Se, V
Planta fresca = 90 – 95% água5 – 10% matéria seca
seca = 95% C, H, O5% minerais
CRITÉRIOS DE ESSENCIALIDADE?
- direto- indireto
INTRODUÇÃO
Conceitos
DIRETO: O elemento deve fazer parte de um composto ou de uma reação crucial (enzimática ou não) para o
metabolismo das plantas.
Exemplos: O nitrogênio (N) faz parte de todas as proteínas vegetais;
Potássio (K): ativador enzimático de mais de 50 enzimas.
INTRODUÇÃO
Conceitos
INDIRETO:
1) Na ausência do elemento a planta morre antes de
completar o seu ciclo;
2) O elemento não pode ser substituído por nenhum outro;
3) O efeito do elemento não deve estar relacionado com
o melhoramento de condições físicas, químicas ou biológicas (doenças) desfavoráveis do meio.
INTRODUÇÃO
Conceitos
Elementos benéficos:
Sem ela a planta vive, mas em dadas condições a sua
presença pode ajudar o crescimento e aumentar a
produção.
Exemplo: O sódio (Na) é semelhante ao K (valência, raio
iônico, grau de hidratação), podendo substituí-lo em
funções não específicas como o equilíbrio osmótico.
INTRODUÇÃO
Conceitos
Fonte: Soil Fertility Manual (2004)
Diagnóstico de deficiência ou excesso(Perguntas)
-Há incidência de pragas ou doenças?
(uso de herbicidas)
- O sintoma é generalizado?
- Gradiente?
- Simetria?
INTRODUÇÃO
Conceitos
O QUE É “STRESS”?
Uma condição externa que adversamente afeta o crescimento,desenvolvimento e/ou produtividade das culturas.
Os estresses desencadeiam uma série de resposta das plantas:-Altera expressão gênica;-Metabolismo celular;-Mudanças nas taxas de crescimento e produtividade dasculturas.
INTRODUÇÃO
ESTRESSE OXIDATIVO
Superoxide dismutase O2- + O2
- + 2H+ H2O2 + O2
Catalase H2O2 + H2O2 2 H2O + O2
Ascorbate peroxidase 2 ASC + H2O2 2 H2O + 2 MDHA
Peroxidases RH2 + H2O2 2 H2O + R
INTRODUÇÃO
COMPOSTOS DE DEFESA MAIS COMUNS
H3+N
-O O
N
O
H
N
O
H
SH
O-O
N
O
H
N
O
SH
H
-O O
N
O
H
SH
N
O
H
O-
O
Glutamato Cisteína GlicinaGlutamato GlutamatoCisteína Cisteína
(A)
Estrutura de uma fitoquelatina (y-Glu-Cis)3-Gli
Representação esquemática de uma fitoquelatina
Fonte: Potters (2005) - Presentation Fonte: Malavolta e Moraes (2007)
INTRODUÇÃO
COMPOSTOS DE DEFESA MAIS COMUNS
Representação esquemática de duas fitoalexinas
N
N
S
Camalexina
NH
N
S S CH3
CiclobrassininaFonte: Malavolta e Moraes (2007)
INTRODUÇÃO
Conceitos
Fonte: Alderfasi (2014)
A comparison of the record yields and the average yields indicates that mostly crops are only reaching 20% of their genetic potential due tobiotic categories: disease, insect and weeds. The major reduction in yield (~ 70%) is due to abiotic stress. The most significant abiotic stress is water stress, both deficit stress (drought) and excess stress (flooding, anoxia).
INTRODUÇÃO
Custo de construção de defesa e de renovação de partes da planta
Substância vegetal ou partes da planta Custo de construção
(g glicose/g massa seca)
Substâncias de defesa
Taninos 1,55 - 1,60
Glicosídeos cianogênicos 1,9 - 2,1
Alcalóides 2,8 - 3,3
Monoterpenóides 2,8 - 3,5
Látex 3,3
Substâncias da parede celular
Lignina (lenho de coníferas) 2,44 - 2,49
Lignina (lenho de angiospermas) 2,48 - 2,52
Custo de reposição de órgãos
Fonte: W. Larcher (2000) p.351
MECANISMOS
Fonte: Malavolta e Moraes (2007)
Desequilíbrio nutricional = falta, excesso
→ condições favoráveis para
doenças e pragas
Mais N → + proteína = alimento para inseto
porém
adubo nitrogenado → +HCN → menos insetos
+NH3 → menos podridão
do colmo milho
Mais S → + glicosinolato, tóxicos para insetos.
MECANISMOS
Fon
te: M
alavolta e
Mo
raes (2
00
7)
Patógeno → menor transporte de CH2O folha → raiz
→ consumo de aminoácidos e amidas →
sintomas de deficiência de N
Excesso N → plantas + suculentas + compostos
solúveis = meio para o patógeno
Doença ou praga:
→ efeito na absorção, transporte, redistribuição
→ alteração no teor foliar de macro e micronutrientes
MECANISMOS
Fonte: Malavolta e Moraes (2007)
Mecanism: saponinas e glucosinolatos antimicrobianos
óxido nítrico → fitoalexina
cisteína → glicosinolatos e fitoalexinas =
defesa contra patógenos
produção de S0 endógeno = defesa
Europa Ocidental:
menos emissão de SO2 → + deficiência de S
→ menor produção e + doenças.
MECANISMOS
Fonte: Malavolta e Moraes (2007)
S elementar = fungicida e nutriente
S0 + H+ + e- → H2SO3 = tóxico
e- O2
produção endógena resposta ao patógeno
S elementar – absorção e assimilação pela folha
RESPOSTAS
APROVEITAMENTO DO ENXOFRE ELEMENTAR
Fonte: Malavolta e Moraes (2006)
ABSORÇÃO FOLIAR: SO42-, SO2, aminoácidos (cisteína), S0, S2-
(Turrell & Cervenak, 1949; Sanchez et al. 2001; Noggle et al., 1986).
Turrell & Cervenak (1949) e Turrell (1950) aplicaram S0 marcado
com o isótopo radiotivo 35S na superfície de frutas cítricas e
verificaram:
S0 → H2S → SO2 → SO4 → proteínas
2RSH + 35S0 ↔ RSSR + H235S
*Altas temperaturas – toxidez S0
RESPOSTAS
APROVEITAMENTO DO ENXOFRE ELEMENTAR
Fonte: Malavolta e Moraes (2006)
Turrell & Cervenak (1949)
Frutos de limão sem contato com o S0 (30 h)
Produto formado *Atividade específica% da atividade
específica do 35S0
35S0 0,1107 -
H235S 0,00625 5,65
35SO2 0,00108 0,98
35SO4 0,00204 1,85
*Contagens/segundos/mg Ba35SO4
RESPOSTAS
APROVEITAMENTO DO ENXOFRE ELEMENTAR
Fonte: Malavolta e Moraes (2006)*Contagens/segundos/mg Ba35SO4
Turrell & Weber (1955)
“Pó de enxofre elementar como nutriente para folha de limão”
Constituinte *Atividade proteínas *Atividade BaSO4
Folhas tratadas com 35S0
Proteína sol. Ácido 0,162 9,909
Proteína sol. base2,847 1,678
Folhas não tratadas
Proteína sol. Ácido 0,000 2,107
Proteína sol. base 0,007 0,331
RESPOSTAS
APROVEITAMENTO DO ENXOFRE ELEMENTAR
Exemplo prático: Europa Ocidental
Após a legislação europeia contra a emissão de gases poluentes,
houve uma drástica redução nas concentrações atmosféricas de SO2.
Em decorrência disso, deficiências severas de enxofre foram
diagnosticadas em campo, causando desordens nutricionais, alta
suscetibilidade à doenças e significativas reduções na produção (Bloem
et al., 2004).
RESPOSTAS
APROVEITAMENTO DO ENXOFRE ELEMENTAR
EFEITO FISIOLÓGICO
● Sánchez et al. (2001) usaram vários produtos químicos, entre eles a Calda Sulfocalcica (Ca-S),
para controlar o “russeting” (desordem) em frutos de maça.
Test
Ca-S
AG
CaNO3
S0
Ca-B
Etileno
RESPOSTAS
APROVEITAMENTO DO ENXOFRE ELEMENTAR
Possíveis rotas da ação hormonal do S0
Fonte: García et al. (1999)
RESPOSTAS
PRODUÇÃO ENDÓGENA DE S0
Esquema geral da assimilação do sulfato e síntese de compostos de enxofre Notar a geração do S elementar endógeno (Modificado de RAUSCH & WACHTER, 2005).
SO42-
APS
SO32-
H2S
Cisteína
AS
Prt-S
Fitoalexinas
H2O2
GSH
Glucosinolatos
S0
ATP
2 GSH
Ferred ox
NH4+
Piruvato Acetato Acetil-CoA
Serina
O2
Sulfolipídeos
H2S - Atmosfera
PAPS
Ésteres sulfato
?
?
Metionina
S0 Exógeno
Produção de S0
endógeno = defesa (WILLIAMS et al. (2002)
RESPOSTAS
NÍQUEL (Ni) NA NUTRIÇÃO E SANIDADE
Fonte: WOOD et al. (2004 a,b,c)
Pecã
Fonte: RUTER (2005)
Bétula
RESPOSTAS
NÍQUEL (Ni) NA NUTRIÇÃO E SANIDADE
● A essencialidade do Ni para as plantas superiores foi demonstrada
por ESKEW et al. (1983) pelos critérios direto (ativador da urease –
enzima universal em solos, plantas, animais, microrganismos) e
indireto (indução de sintoma de deficiência);
● Além de ativar a urease, participa da FBN – hidrogenase (URETA et
al., 2005), do metabolismo de aminoácidos, ânions solúveis (BROWN
et al., 1990), de ureídeos e ácidos orgânicos (BAI et al., 2006);
FUNÇÕES MAIS CONHECIDAS
RESPOSTAS
NÍQUEL (Ni) NA NUTRIÇÃO E SANIDADE
Produtividade e teor de Ni nos grãos de soja em resposta à aplicação
foliar de sulfato de níquel visando melhorar a qualidade das sementes
(germinação e vigor).
Tratamentos(1)
Produtividade Conc. Ni na semente
2005(2) 2006(3) 2006
________________ sc ha-1______________ mg kg-1
Testemunha 58,7a 49,5b 0,3
250 g de NiSO4 ha-1 60,5a 55,7a 3,2
500 g de NiSO4 ha-1 57,0a 50,2b 3,1
1000 g de NiSO4 ha-1 57,6a 46,0c 3,6
Fonte: Orlando C. Martins (Comunicação pessoal - outubro/2006)
RESPOSTAS
NÍQUEL (Ni) NA NUTRIÇÃO E SANIDADE
Redução da severidade da severidade da ferrugem em feijão
caupi pela adição de níquel na solução nutritiva.
Ni na solução
Necrose nas folhas
Nº de lesões Teor de uréia
Conc. Ni foliar
µM - µmol g-1
MSmg kg-1
0 + 904 ± 112*** 4,0 ± 0,6 0,03
3,3 - 422 ± 70 0 (n.d.) 1,04
Fonte: GRAHAM et al. (1985)
RESPOSTAS
NÍQUEL (Ni) NA NUTRIÇÃO E SANIDADE
0
10
20
30
40
50
60
Test 10g V5 20g V5 40g V5 80g V5
RESPOSTA DA SOJA AO FOSFITO DE NÍQUEL (Estudo em andamento)
Aumento de 3,17 sc/ha em relação ao tratamento padrão.
Pro
du
tivi
dad
e (s
c/h
a)
RESPOSTAS
NÍQUEL (Ni) NA NUTRIÇÃO E SANIDADE
Fonte: Rodak et al. (não publicado, 2013).
RESPOSTA AO NÍQUEL
RESPOSTAS
NÍQUEL (Ni) NA NUTRIÇÃO E SANIDADE
Fonte: Rodak et al. (não publicado, 2013).
RESPOSTA AO NÍQUEL (Melhoria na atividade de enzimas / metabol. N)
OBRIGADO!
Prof. Dr. Milton F Moraes
E-mail: moraesmf@yahoo.com.br
Fone: (66) 99651-6169
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