aspectos de resistencia de plantas daninhas a herbicidas, Notas de estudo de Engenharia Agronômica

Baixe aspectos de resistencia de plantas daninhas a herbicidas e outras Notas de estudo em PDF para Engenharia Agronômica, somente na Docsity! Aspectos de Resistência de Plantas Daninhas a Herbicidas Coordenador Pedro Jacob Christoffoleti Associação Brasileira de Ação à Resistência de Plantas aos Herbicidas (HRAC-BR) Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP) DIVISÃO DE BIBLIOTECA E DOCUMENTAÇÃO - ESALQ/USP Aspectos de resistência de plantas daninhas a herbicidas / coordenação de Pedro Jacob Christoffoleti. - - 3. ed., rev. e atual. -- Piracicaba, Associação Brasileira de Ação à Resistência de Plantas Daninhas — HRAC-BR, 2008. 120p. :il. Bibliografia. 1. Plantas daninhas 2. Resistência de plantas 3. Herbicidas |. Christoffoleti, P.J., coord. Hl. López Ovejero, R.F. III. Nicolai, M. IV. Vargas, Leandro V. Carvalho, S.J.P.do VI. Cataneo, A.C. VII. Carvalho, J.C. VIII. Moreira, M.S. IX.Título CDD 632.58 AB38.3 SUMÁRIO Prefácio ..........................................................................................7 1. RESISTÊNCIA DE PLANTAS DANINHAS A HERBICIDAS: definições, bases e situação no Brasil e no Mundo (Pedro Jacob Christoffoleti e Ramiro Fernando López Ovejero) .................9 1.1. Definições de resistência .............................................................9 1.2. Origem e interação de fatores no processo de seleção de populações resistentes a herbicidas ...........................................14 1.3. Bases para a resistência de plantas daninhas a herbicidas ...........27 1.4. Casos de resistência registrados no Brasil e situação mundial ......29 2. RESISTÊNCIA DE PLANTAS DANINHAS AOS HERBICIDAS INIBIDORES DA ALS (Grupo B) (Marcelo Nicolai, Pedro Jacob Christoffoleti e Leandro Vargas) ................35 2.1. Mecanismo de ação dos herbicidas inibidores da ALS .................36 2.2. Mecanismo de resistência aos herbicidas inibidores da ALS .........38 2.3. Herbicidas alternativos para manejo da resistência de plantas daninhas aos herbicidas inibidores da ALS .................................41 3. RESISTÊNCIA DE PLANTAS DANINHAS AOS HERBICIDAS INIBIDORES DA ACCase (Grupo A) (Ramiro F. López Ovejero, Saul Jorge Pinto de Carvalho e Leandro Vargas) .50 3.1. Mecanismo de ação dos herbicidas inibidores da ACCase ...........50 3.2. Mecanismo de resistência das plantas daninhas aos herbicidas inibidores da ACCase................................................................52 3.3. Herbicidas alternativos para manejo da resistência de plantas daninhas aos herbicidas inibidores da ACCase ...........................55 4. RESISTÊNCIA DE PLANTAS A HERBICIDAS MIMETIZADORES DAS AUXINAS (Grupo 0) (Ana Catarina Cataneo e José Claudionir Carvalho) ..............................62 4.1. Mecanismo de ação dos herbicidas mimetizadores das auxinas ..62 4.2. Resistência de plantas daninhas aos herbicidas mimetizadores de auxinas ...............................................................................63 4.3 Herbicidas alternativos para manejo da resistência de plantas daninhas aos herbicidas mimetizadores da auxina .......................66 4.4. Mecanismos de resistência de plantas daninhas aos herbicidas mimetizadores das auxinas ........................................................66 5. RESISTÊNCIA DE PLANTAS DANINHAS AOS HERBICIDAS INIBIDORES DA PROTOX (Grupo E) (Saul Jorge Pinto de Carvalho e Ramiro Fernando López Ovejero) ...........69 5.1. Mecanismo de ação dos herbicidas inibidores da PROTOX ..........69 5.2. Mecanismo de resistência dos herbicidas inibidores da PROTOX ...72 5.3. Herbicidas alternativos para manejo da resistência de plantas daninhas aos herbicidas inibidores da Protox ..............................75 6. RESISTÊNCIA DE PLANTAS DANINHAS AOS HERBICIDAS INIBIDORES DA EPSPs (Grupo G) (Murilo Sala Moreira e Pedro Jacob Christoffoleti) .................................78 6.1. Mecanismo de ação dos herbicidas inibidores da EPSPs .............78 6.2. Mecanismo de resistência dos herbicidas inibidores da EPSPs ....84 6.3. Herbicidas alternativos para manejo da resistência de plantas daninhas aos herbicidas inibidores da EPSPs .............................87 6.4. Considerações finais .................................................................92 7. CASOS POTENCIAIS DE RESISTÊNCIA DE PLANTAS DANINHAS A HERBICIDAS (Marcelo Nicolai e Pedro Jacob Christoffoleti) .....................................96 7.1. Herbicidas inibidores do fotossistema II (Grupo C) .....................100 7.2. Herbicidas inibidores do fotossistema I (Grupo D) ......................101 7.3. Herbicidas inibidores da biossíntese de carotenos (Grupo F) .....102 7.4. Herbicidas inibidores da glutamina sintetase (Grupo H) ..............103 7.5. Herbicidas inibidores da formação dos microtúbulos (Grupo K1) .104 7.6. Herbicidas inibidores da divisão celular (Grupo K3)....................105 7.7. Herbicidas inibidores da fosforilação oxidativa (Grupo Z) ............106 8. RECOMENDAÇÕES GERAIS PARA MANEJO INTEGRADO DE PLANTAS DANINHAS RESISTENTES A HERBICIDAS (Ramiro Fernando López Ovejero, Saul Jorge Pinto de Carvalho e Pedro Jacob Christoffoleti) ..........................................................109 8.1. Bases para prevenção e controle de plantas daninhas resistentes a herbicidas no sistema de produção........................................ 110 8.2. Principais técnicas para prevenção e controle de plantas daninhas resistentes aos herbicidas ......................................... 112 Prefácio Evolução e pressão de seleção são processos que as espé- cies vegetais suportam constantemente ao redor do mundo. Sendo assim, muitas plantas, especialmente as plantas daninhas, apre- sentam uma ampla variabilidade genética, a qual permite sobrevi- ver numa diversidade de condições ambientais. Nos últimos anos, o controle das plantas daninhas tem sido realizado basicamente pelo uso de herbicidas. Dessa forma, tem-se observado nas últimas décadas a seleção de certas populações de plantas daninhas à partir de biótipos resistentes a alguns herbicidas (Christoffoleti, 1997). Esse fenômeno é conhecido há muito tempo, mas na última década tem despertado maior interesse, por causa da introdução de novos grupos químicos de herbicidas altamente eficientes, de menor impacto ambiental, controlando as plantas daninhas em baixas doses, e específicos quanto ao sítio de ação (Ponchio, 1997). Além disso, os herbicidas já recomendados para o controle de plan- tas daninhas nas culturas têm seu uso expandido grandemente nos últimos anos, principalmente nas áreas de expansão no Brasil Cen- tral. Esse uso intensivo de determinados herbicidas específicos na mesma área tem levado a seleção de plantas resistentes a certos grupos químicos e conseqüente falha de controle desses biótipos. Dentre as principais conseqüências da resistência de plantas daninhas a herbicidas podemos enumerar a restrição ou inviabi- lização da utilização desses produtos, perdas de áreas de plan- tio, perdas de rendimento e qualidade dos produtos das culturas agrícolas, necessidade de reaplicação de herbicidas, mudanças no sistema de produção e, em alguns casos, requerendo aumento de doses dos herbicidas, que tem como conseqüência maior impacto ambiental e elevação dos custos de produção, com conseqüente redução da competitividade na comercialização do produto final. Esta publicação tem como objetivo descrever algumas defi- nições sobre resistência de plantas daninhas a herbicidas e a situ- ação da resistência no Brasil e no Mundo; divulgar o agrupamento dos herbicidas realizado pelo HRAC Internacional, discorrendo so- bre os mecanismos de ação de cada grupo; ilustrar com trabalhos de pesquisa de casos de resistência confirmados no Brasil e propor estratégias de prevenção e manejo da resistência. 7 populações podem estatisticamente diferir em suas respostas a um herbicida, isso não necessariamente implica que o herbicida não controla a resistente na dose recomendada de campo. Em outras palavras o biótipo pode ser considerado resistente por esta defini- ção, quando em sub-doses (doses abaixo da recomendada) ocor- rem diferenças de controle, porém, na dose utilizada normalmente no campo, o controle de ambos os biótipos é satisfatório. Sendo as- sim, o pesquisador discute a necessidade de uma definição que ele chama de agronômica, ou seja, para classificar uma planta como resistente é necessário que a população resistente sobreviva à dose recomendada do herbicida sob condições normais de campo. Esta diferenciação entre as definições científica e agronômi- ca pode ser ilustrada pelo trabalho de López-Ovejero et al. (2005). Pela Tabela 1, baseado na definição científica, conclui-se claramen- te que os biótipos R1, R2, R3 e R4 são resistentes ao herbicida se- thoxydin (inibidor da ACCase). Porém, o biótipo R3, apesar de pos- suir uma relação R/S de 16,15, foi satisfatoriamente controlado na dose recomendada (Figura 1), com os mesmos índices de controle do biótipo S. Portanto, sob o ponto de vista agronômico este biótipo é considerado S, porém sob a definição científica é considerado R. Tabela 1. C50 (dose do herbicida sethoxydim, em g i.a. ha-1, necessária para controle de 50% da população de capim-colchão (Digitaria cilia- ris) resistente (R) e suscetível (S) aos herbicidas inibidores da ACCase e relação R/S (C50 do biótipo R dividido pelo C50 do biótipo S). Fonte: López-Ovejero et al., 2005. O aparecimento de biótipos de plantas daninhas resistentes aos herbicidas está condicionado a uma mudança genética na po- pulação, imposta pela pressão de seleção, causada pela aplicação repetitiva do herbicida na dose recomendada. Os biótipos podem apresentar níveis diversos de resistência, sendo que esses níveis podem ser quantificados mediante a C50 ou GR50 (dose do herbicida em g i.a. ha-1 necessária para proporcionar 50% de controle – ‘C’ ou 10 redução do crescimento – ‘GR’ da planta daninha) (Tabelas 2, 3 e 4). Figura 1. Valores percentuais de controle aos 28 DAA em função do coeficiente da dose recomendada do herbicida, por- tanto C=1 equivale a dose recomendada, para as popu- lações resistentes R1, R2, R3 e R4 e suscetível S, quando submetidas à aplicação de sethoxydim (López-Ovejero et al., 2005). Assim, a tolerância de plantas daninhas aos herbicidas é dife- renciada da resistência, pois a tolerância é uma característica inata da espécie em sobreviver a aplicações de herbicida na dose reco- mendada, que seria letal a outras espécies, sem alterações marcan- tes em seu crescimento e desenvolvimento. É uma característica que existe na planta antes mesmo da primeira aplicação do herbi- cida naquela área que leva à seleção natural das plantas daninhas aí existentes sobre as quais o produto tiver efeito reduzido. Assim como a tolerância, a suscetibilidade, também, é uma característica inata de uma espécie. Nesse caso, há alterações com efeitos mar- cantes no crescimento e desenvolvimento da planta, como resultado de sua incapacidade de suportar a ação do herbicida (Christoffoleti et al., 2000). Uma idéia simples que auxilia na diferenciação entre resistência e tolerância é a própria presença do biótipo suscetível, ou seja, se há um biótipo suscetível com pronunciada diferença de C50 ou GR50 é resistência, se não há é tolerância. 11 O termo “resistência” é comumente apresentado tanto com referência ao comportamento de um indivíduo frente aos mecanis- mos de resistência que possui, quanto aos herbicidas aos quais o indivíduo é resistente. Desta forma, surgem os conceitos de resis- tência cruzada e resistência múltipla. A resistência cruzada ocorre quando biótipos de plantas da- ninhas são resistentes a dois ou mais herbicidas, devido a um só mecanismo de ação, portanto, resistente a todos os herbicidas que apresentam um mesmo mecanismo de ação. Por exemplo, foram identificados biótipos de Brachiaria plantaginea e Digitaria ciliaris que apresentavam diferentes níveis de resistência cruzada em re- lação aos herbicidas inibidores da ACCase (Gazziero et al.,1997; Cortez et al., 2002). Como pode ser observado na Tabela 2, o grau de resistência exibido pelo biótipo é variável dentre os herbicidas, sendo que o biótipo de B. plantaginea estudado exibiu maior grau de resistência aos herbicidas sethoxydim, fluazifop-p-butil e feno- xaprop-ethyl e, menor, aos herbicidas quizalofop-p-ethyl, clethodim, haloxyfop-methyl e butroxydim, apesar de possuírem o mesmo me- canismo de ação (Christoffoleti, 2001a). Tabela 2. Relação entre os valores de GR50 e GR80 dos biótipos de Brachiaria plantaginea resistente e suscetível aos herbicidas inibi- dores da ACCase. Fonte: Christoffoleti, 2001a. Também, Christoffoleti (2002), Gazziero et al. (1998) e Vargas et al. (1999), observaram que biótipos resistentes das plantas dani- nhas Bidens pilosa e Euphorbia heterophylla apresentaram eleva- dos níveis de resistência cruzada às sulfoniluréias e imizadolinonas (herbicidas inibidores da ALS) (Tabela 3 e 4). Os resultados da relação R/S apresentados nas Tabelas 3 e 12 numa população de plantas daninhas, dois mecanismos são propostos: a) teoria da mutação (mudança gênica) ou; b) mudança na população da planta daninha por genes pré-existentes que conferem resistência à população (seleção natural). A resistência pode acontecer pela ocorrência de mutações genéticas, sendo que a mesma confere resistência ao herbicida. As mutações ocorrem ao acaso e são pouco freqüentes. Essa mu- tação pode ter ocorrido antes ou após a aplicação do herbicida na área e não existem evidências que a mesma seja induzida pelos herbicidas. Esse mecanismo não é muito considerado atualmente. A seleção natural é amplamente aceita como explicação do desenvolvimento da resistência. Sendo assim, biótipos resistentes a herbicidas sempre estão presentes em baixa freqüência numa es- pécie de planta daninha. Quando o herbicida é aplicado, o mesmo atua como agente de pressão de seleção, as plantas suscetíveis são mortas e as plantas resistentes sobrevivem e se reproduzem sem competição das plantas suscetíveis (Figura 2). O biótipo resistente não infesta totalmente à área no primeiro ano. O surgimento da resistência aos herbicidas é identificado, geral- mente, quando 30% das plantas mostram-se resistentes. Normalmen- te, a resistência se apresenta em manchas, e aumenta a sua propor- ção (progressão geométrica) com a aplicação repetitiva do herbicida com mesmo mecanismo de ação, finalmente dominando a área. Figura 2. Representação esquemática da mudança genética na população suscetível para uma população resistente, pro- vocada pela pressão de seleção imposta pelo herbicida. 15 Os principais fatores que afetam a evolução da resistência de plantas daninhas a herbicidas têm sido agrupados em: genéticos, bioecológicos e agronômicos (Tabela 5). Os genéticos são ineren- tes aos indivíduos de uma mesma população de plantas daninhas. Os fatores bioecológicos são resultantes de uma interação entre as características dos indivíduos e a ação do ecossistema sobre essa população e os agronômicos são resultantes da seleção proporcio- nada pelas práticas agrícolas. De modo geral, a velocidade e o número de anos para que a resistência de plantas daninhas se desenvolva está relacionada com esses fatores (Matiello et al., 1999). Desses fatores, os gené- ticos e bioecológicos são de difícil manipulação para o manejo da resistência, porém de grande importância na avaliação de potencial de risco da resistência. Sendo assim, apenas os fatores agronô- micos podem ser manipulados pelo homem na implementação de estratégias de manejo da resistência. Tabela 5. Principais fatores que afetam a evolução da resistência de plantas daninhas a herbicidas. 16 1.2.1. Fatores genéticos que interagem no desenvol- vimento da resistência Entre os fatores genéticos que interagem no desenvolvimento da resistência, um dos principais é a freqüência inicial do genoma resistente a herbicidas. Para alguns grupos de herbicidas essa freqüência é conhecida. Para o grupo químico das triazinas essa freqüência está entre 10-10 e 10-20 plantas. Já no caso dos inibidores da ALS e de ACCase, a freqüência inicial é mais alta, ao redor de 10-6 plantas. Quanto maior a freqüência inicial do biótipo resistente, maior a probabilidade de aumentar a proporção de indivíduos resistentes na população, em menor período de tempo, com aplicações sucessivas do herbicida selecionador (Vidal & Fleck, 1997a) (Tabela 6). Tabela 6. Anos para seleção da população resistente, dependendo do grupo de herbicida. Fonte: Preston, 2003 Outro fator é a dominância do gene envolvido na resistência. A resistência aos herbicidas para a maioria dos mecanismos de ação é determinada por genes dominantes ou semi-dominantes, localizados no DNA do núcleo da célula (Tabela 7). Por meio dessa herança nu- clear os genes de resistência podem ser transmitidos pelos grãos de pólen para outro biótipo suscetível da mesma espécie e, pela recom- binação sexual, seus descendentes podem vir a se tornar biótipos resistentes a determinado mecanismo de ação de um herbicida. Se a herança for de origem citoplasmática ou maternal, loca- lizada em organelas como mitocôndria, complexo de Golgi ou clo- roplasto, sabe-se que a transmissão somente acontecerá naquela geração (Matiello et al., 1999). Sendo assim, o biótipo com alelo 17 em que não foram observadas diferenças na adaptabilidade ecológi- ca de biótipos resistentes e suscetíveis da planta daninha aos her- bicidas inibidores da ALS. Isto porque, a mutação responsável pela resistência destes biótipos de plantas daninhas não resulta em um custo genético para o biótipo resistente. Para os herbicidas inibidores da ACCase, Wiederholt & Stol- tenberg (1996) trabalhando com biótipos resistentes de Digitaria sanguinalis, comparados aos similares suscetíveis, verificaram au- sência de diferenças no desenvolvimento e na competitividade. No Brasil, Vidal & Trezzi (2000), trabalhando com biótipos resistentes do Estado do Rio Grande do Sul; e Brighenti et al. (2001) com bió- tipos resistentes do Estado do Paraná, não encontraram diferenças significativas de adaptabilidade ecológica entre os biótipos de Eu- phorbia heterophylla suscetível e resistente aos inibidores da ALS (Figura 3). Mesmo resultado foi observado por Christoffoleti (2001b) em biótipos resistente e suscetível da planta daninha picão-preto (Bidens pilosa) do Estado do Mato Grosso do Sul (Figura 4). Figura 3. Matéria seca total de plantas de Euphorbia heterophylla, em função do tempo (Fonte: Brighenti et al. 2001). Esses resultados sugerem que a freqüência de plantas dani- nhas resistentes na população pode ser elevada antes que a pres- são de seleção pelo herbicida ocorra. Uma possível diminuição na 20 taxa de crescimento da planta resistente tem conseqüências diretas na competitividade do biótipo e, portanto, na sua dinâmica dentro da população, afetando diretamente as estratégias de manejo da resistência. A mesma adaptabilidade ecológica do biótipo resistente e suscetível indica que ocupam nichos semelhantes no ambien- te. Dessa forma, estratégias preventivas de resistência devem ser adotadas, pois, uma vez estabelecida uma população resistente, naturalmente ela não retorna para uma freqüência original de sus- cetibilidade (Christoffoleti, 2001b). Figura 4. Valores de biomassa calculados através da função de Richards (linhas) e das médias (símbolos), derivados da biomassa por planta de B. pilosa, para os biótipos re- sistente e suscetível aos herbicidas inibidores da ALS, obtidos em casa-de-vegetação (Fonte: Christoffoleti, 2001b). 1.2.2. Fatores bioecológicos que interagem no de- senvolvimento da resistência Os fatores bioecológicos determinantes no aparecimento de biótipos de plantas daninhas resistentes aos herbicidas estão rela- cionados com as características da planta daninha. Sendo assim, não existe qualquer indicação de quais são as espécies, gêneros ou famílias botânicas de plantas daninhas resistentes aos herbi- cidas. Os gêneros com maior número de biótipos resistentes no 21 mundo são: Lolium, Avena, Amaranthus, Chenopodium, Setaria, Echinochloa, Eleusine, Kochia e Conyza (Weed Science, 2006). Sugere-se que esse seria um indicador de gêneros com potencial para se selecionar biótipos resistentes no Brasil. As características bioecológicas das plantas daninhas que conduzem a um rápido desenvolvimento da resistência são: ciclo de vida curto, elevada produção de sementes, baixa dormência da semente, várias gerações reprodutivas por ano, extrema suscetibi- lidade a um determinado herbicida e grande diversidade genética (Christoffoleti et al., 1994; Vidal & Fleck, 1997b; Vargas, 2003). Algumas das características que não favorecem o desenvol- vimento da resistência são: plantas daninhas de ciclo de vida longo; pressão de seleção incompleta pelos herbicidas; baixa adaptabi- lidade ecológica dos biótipos resistentes; dormência prolongada das sementes no solo; plantas daninhas perenes com tecidos de reprodução vegetativa. Os fatores envolvidos no lento desenvolvi- mento da resistência aumentam o número de biótipos suscetíveis na população. O banco de sementes pode retardar o aparecimento de bi- ótipos de plantas daninhas resistentes a um determinado herbici- da. Quanto maior for o período de dormência das sementes das plantas daninhas, maior será o tempo necessário para esgotar o banco de sementes do biótipo suscetível no solo, mesmo que haja pressão de seleção muito forte. Portanto, a manutenção e o manejo de um banco de sementes diversificado no solo podem retardar o aparecimento de biótipos de plantas resistentes a um determinado herbicida, mantendo-se baixa a freqüência desse biótipo, por um tempo maior (Christoffoleti et al., 2000). Quanto menor o período de dormência das sementes de uma espécie de planta daninha, mais rapidamente poderá ocorrer a mu- dança de biótipos dentro da população. Quando um herbicida contro- la o biótipo suscetível, e este deixa poucos descendentes no banco de sementes para a geração seguinte, estas apresentam uma rápida senescência, substituindo rapidamente o banco de sementes do bió- tipo suscetível pelo biótipo resistente (Christoffoleti, 1997). O número ou densidade das plantas daninhas é muito importante porque, como se considera que plantas resistentes ocorrem naturalmente em populações de plantas daninhas, quanto maior a densidade dessas plantas, maior a chance de que alguns indivíduos resistentes estejam presentes (Kissmann, 2003). 22 Entre as práticas culturais que podem levar ao aparecimen- to de populações resistentes temos o manejo de plantas daninhas exclusivo com herbicidas; o uso repetitivo do mesmo herbicida ou de herbicidas com o mesmo mecanismo de ação durante diversos anos agrícolas (Figura 6), falta de rotação de culturas (monocultu- ra) e herbicidas; pouca utilização de controle mecânico de plantas daninhas ou a não eliminação dos escapes de controle do herbicida e não utilização de mistura ou seqüência de herbicidas para con- trole de plantas daninhas em uma cultura (Christoffoleti et al., 1994; Vidal & Fleck, 1997b; Gazziero et al., 1998; Vargas, 2003). Se o mesmo herbicida é usado no manejo de plantas dani- nhas durante diversos anos agrícolas, a seleção do biótipo resis- tente tem maior probabilidade de ocorrência. É comum nos sis- temas de monocultivo de áreas extensivas que certos herbicidas sejam preferencialmente aplicados no controle de plantas daninhas na cultura. Desta forma, o agricultor muitas vezes usa apenas um único herbicida nas diversas safras agrícolas. A aplicação seqüen- cial de dois herbicidas diferentes, porém com o mesmo mecanismo de ação, tem um efeito semelhante à aplicação repetitiva de um dos herbicidas isoladamente, pois ambos exercem pressão de seleção semelhante na população (Christoffoleti et al., 2000) (Figura 6). Entre as características relacionadas ao sistema de cultivo, o plantio direto e o cultivo mínimo são amplamente utilizados por razões de conservação do solo e da água, porém favorecem o apa- recimento de alguns tipos de plantas daninhas anuais e perenes. Isso ocorre porque o desenvolvimento de populações de plantas daninhas é facilitado a partir de sementes produzidas na cultura anterior, que são mantidas na superfície do solo. Este processo acelera o desenvolvimento de plantas daninhas resistentes porque a porção do banco de sementes recrutada para germinação é me- nor (Madsen & Jensen, 1998). Também, essa maior emergência de plantas daninhas justifica a utilização de herbicidas com efeito resi- dual e de aplicação em pós-emergência, o que aumenta a pressão de seleção, sendo que no sistema convencional é menor devido a menor utilização de herbicidas (Boerboom, 1999). 25 Figura 6. Predição do surgimento da resistência de plantas daninhas aos herbicidas dos grupos “A” e “B” quando aplicados con- tinuamente isolados, em rotação de A e B ou em misturas (Fonte Powles et al., 1997 citado por Merotto Jr. et al., 1998). Utomo & Susanto2, citado por Mortimer & Hill (1999), demons- traram que diferentes sistemas de manejo conduzem a diferentes infestações de plantas daninhas. Comparando sistemas de plantio direto, cultivo mínimo e convencional, os autores observaram uma grande diferença entre as espécies dominantes no final do estudo, onde a composição da população inicial era a mesma. No plantio direto, logo nos primeiros anos de cultivo, houve um grande au- mento de folhas largas, mostrando claramente a adaptação destas plantas daninhas ao sistema. Tal adaptação também é observada em função do herbicida usado na área. Os três fatores principais que influenciam a resistência são: a pressão de seleção imposta pelo herbicida, a freqüência inicial do gene resistente e a densidade da planta daninha. Sendo assim, a seguir é apresentada uma escala dos fatores de maior risco num sistema de cultivo e classifica o risco de resistência em baixo, mé- dio e alto (Tabela 9). A lista pode ser utilizada por espécie de planta daninha onde um sistema de cultivo em sua forma mais simples é a condução de uma cultura numa área definida. 2UTOMO, M.; SUSANTO, H. Effect of long-term conservation tillage on soil properties and weed dynamics in Sumatra. In.: Proccendings 16 th Asian-Pacific Weed Science Society Conference, 1997, p.336-339. 26 Tabela 9. Avaliação de risco de desenvolvimento de resistência por espécies alvo. 1.3. Bases para a resistência de plantas daninhas a herbicidas Existem pelo menos três mecanismos gerais que podem ex- plicar o desenvolvimento da resistência a herbicidas e influenciar o modo de ação destes compostos: a) perda de afinidade do herbi- cida pelo local de ação na enzima; b) metabolização ou desintoxi- cação do herbicida a substâncias menos fitotóxicas; c) redução da concentração do herbicida no local de ação, absorção foliar e/ou translocação do herbicida pelo biótipo resistente (sequestração ou compartimentalização). Entre as pesquisas desenvolvidas sobre este fenômeno no Brasil, são poucos os trabalhos relacionados com as causas fisiológicas e/ou bioquímicas do desenvolvimento de biótipos resistentes de plantas daninhas (Cortez, 2000). 1.3.1. Perda de afinidade do herbicida pelo local de ação na enzima O herbicida apresenta um local especifico de atuação dentro da planta, onde sua ação dificulta um processo ou função particular dentro da mesma. Esse local específico às vezes é alterado e a molécula herbicida torna-se incapaz de exercer sua ação fitotóxica. 27 de biótipos de plantas daninhas que desenvolveram resistência. Isto pode ser explicado porque essa cultura é a principal consumidora de herbicidas, acumulando mais de 50% das vendas destes produtos. A extensão de áreas agrícolas atualmente detectadas com presença de biótipos resistentes de plantas daninhas pode ser con- siderada de pequena escala quando comparada com a área agrí- cola total, mas está aumentando em uma taxa elevada. Portanto, é importante que o assunto seja discutido, e que assim medidas de prevenção e manejo sejam adotadas para que os herbicidas sejam preservados para o controle eficaz e econômico na agricultura. Tabela 10. Espécies de plantas daninhas resistentes a herbicidas relatadas no site do HRAC até outubro de 2006. Fonte: HRAC, 2006. 30 Tabela 11. Espécies de plantas daninhas resistentes a herbicidas detectadas no Brasil até outubro de 2006. * Resistência múltipla a dois mecanismos de ação, portanto são computados dois casos. Fonte: HRAC, 2006. 1.5. Referências Bibliográficas BOERBOOM, C.M. Nonchemical options for delaying weed resistance to herbicides in Midwest cropping systems. Weed Technology, v. 13, p.636-642, 1999. BRIGHENTI, A.M.; GAZZIERO, D.L.P.; VOLL, E.; ADEGAS, F.S.; VAL, W.M.C. Análise de crescimento de biótipos de amendoim-bravo (Euphorbia heterophylla) resistente e suscetível aos herbicidas inibidores da ALS. Planta Daninha, v.19, n.1, p. 51-59, 2001. CHRISTOFFOLETI, P.J. 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Além do simples uso repetitivo e contínuo de alguns herbici- das inibidores da ALS em campo, a identificação de casos de re- sistência cruzada mostra que também a estratégia de rotação de culturas, como soja-milho, pode ser inviável se mantido o mecanis- mo de ação do herbicida (López-Ovejero et al., 2004; Christoffoleti, 2002; Grazziero et al., 1998). Para Scarpari et al. (2006), o manejo de picão-preto (Bidens pilosa) resistente aos herbicidas inibidores da ALS com herbicidas aplicados em pós-emergência da cultura do milho só é possível com a adição de atrazina à calda de pulveriza- ção ou com o uso de mesotrione. No Brasil, as moléculas herbicidas classificadas no grupo B (inibidores da ALS) são 21 ingredientes ativos de uso agrícola e não-agrícola, compondo mais de 30 produtos e misturas comerciais (Rodrigues & Almeida, 2005). 35 2.1. Mecanismo de ação dos herbicidas inibidores da ALS (Grupo B) Christoffoleti (1997) explica que os herbicidas inibidores da enzima acetolactato sintase (ALS) ou acetohidroxiácido sintase (AHAS) pertencem a diversos grupos químicos, dentre eles as sul- foniluréias (azimsulfuron, chlorimuron-ethyl, ethoxysulfuron, met- sulfuron-methyl, halosulfuron, flazasulfuron, pirazosulfuron-etil, ni- cosulfuron, oxasulfuron, cyclosulfamuron, trifloxysulfuron-sodium, iodosulfuron-methyl, foramsulfuron), imidazolinonas (imazamox, imazethapyr, imazapic, imazaquin, imazapyr), triazolopirimidinas (flumetsulan, diclosulan, cloransulam-methyl) e pirimidiloxitioben- zoatos (pyrithiobac-sodium, bispyribac-sodium). Estes herbicidas apresentam como mecanismo de ação a ini- bição da síntese dos aminoácidos alifáticos de cadeia lateral: vali- na, leucina e isoleucina (Trezzi & Vidal, 2001). A via biossintética desses três aminoácidos apresenta em comum o uso de uma en- zima chamada ALS, que participa na fase inicial do processo me- tabólico, catalizando uma reação de condensação (Christoffoleti et al., 2001). Essa reação de condensação consiste na fusão de duas mo- léculas de piruvato, gerando o acetolactato ou na condensação de uma molécula de piruvato com uma molécula de 2-cetobutirato, for- mando 2-aceto-2-hidroxibutirato, como o primeiro passo da biossin- tese do aminoácido isoleucina. Cada um destes produtos é convertido posteriormente por outras três reações, catalisadas pelas enzimas acetohidroxiacido isômero reductase (KARI), dihidroxiacido dehidratase e aminotrans- ferase, resultando em valina e isoleucina. Na biossíntese da leuci- na, o precursor da valina 2-ceto-isovalerato é ainda convertido em uma série de 4 reações que utilizam as enzimas 2-isopropilmalato sintase, isopropilmalato isomerase, desidrogenase e aminotransfe- rase (Duggleby & Pang, 2000). Os herbicidas inibidores da ALS impedem que estas reações de condensação aconteçam, provocando, como conseqüência, o bloqueio na produção dos aminoácidos alifáticos de cadeia lateral (Figura 1). Quando o herbicida encontra-se presente dentro da célula de uma planta susceptível, ocorre uma inibição não competitiva pelo 36 herbicida com o substrato, de tal maneira que não ocorre a for- mação do acetolactato, indispensável para que as demais reações prossigam e resultem na formação dos aminoácidos. A paralisação na síntese dos aminoácidos leva a uma interrupção na divisão celu- lar e conseqüente paralisação do crescimento da planta (Kissmann, 2003a). Figura 1. Rota metabólica responsável pela síntese dos aminoáci- dos valina, leucina e isoleucina; local de ação da enzima ALS, bem como, ponto de interferência dos herbicidas que atuam sobre o sistema. Os herbicidas inibidores da enzima ALS podem ser utilizados em pré e pós-emergência com vias de absorção radicular e foliar, já que há ingredientes ativos com translocação tanto pelo xilema como pelo floema, acumulando-se nos meristemas de crescimento. Os sintomas da ação destes herbicidas são caracterizados pela clorose de folhas novas e a necrose de tecidos, o que ocorre entre sete e quatorze dias após a aplicação, apesar da interrupção no crescimento das plantas e a morte das regiões meristemáticas ocorrerem logo após a aplicação (Rodrigues & Almeida, 2005). Para Christoffoleti & López-Ovejero (2005), todos os herbici- das estão sujeitos à ação do ambiente antes de atingir o solo ou as plantas daninhas. Para os herbicidas aplicados em pré-emergencia e residuais, a interação com as características físico-quimicas do solo, após atingi-lo, é determinante para o sucesso do tratamento herbicida. Já os herbicidas pós-emergentes tem íntima ligação com 37 • O uso repetitivo na agricultura devido à ampla série de re- comendações possíveis destes herbicidas, nas mais diversas cul- turas; • A maioria dos herbicidas inibidores da ALS apresenta eficá- cia elevada sobre as plantas daninhas, atingindo níveis de controle próximos de 100%, o que leva a produção de sementes apenas dos biótipos resistentes; • Muitos herbicidas inibidores da ALS apresentam residual prolongado no solo e conseqüentemente aumentam a pressão de seleção para biótipos resistentes; • A alta freqüência inicial de biótipos resistentes devida a ca- racterísticas genéticas, conforme discutido anteriormente; • A adaptabilidade ecológica dos biótipos suscetíveis e resis- tentes aos herbicidas inibidores da ALS é igual, garantindo a produ- ção de sementes dos escapes das pulverizações; • A maioria dos casos de resistência aos herbicidas inibido- res da ALS estudada apresenta resistência cruzada aos diversos grupos químicos de herbicidas que tem este mesmo mecanismo de ação. Ainda, trabalhos conduzidos por López-Ovejero et al. (2006) verificaram que biótipos de B. pilosa resistentes a herbicidas ini- bidores da ALS são menos tolerantes que biótipos resistentes de B. subalternans, havendo ocorrência de resistência cruzada aos herbicidas inibidores da ALS do grupo das sulfoniluréias e imida- zolinonas para ambas as espécies de picão-preto. Isso indica que certas espécies resistentes de plantas daninhas levam vantagem sobre outras, acelerando ainda mais o surgimento de problemas no manejo, ocasionados pela presença de resistência em áreas co- merciais. O surgimento de casos de resistência múltipla ALS-PROTOX no Brasil (Trezzi et al., 2005) chama atenção para a recomendação de um mesmo mecanismo de ação para o controle de biótipos resistentes como acontece principalmente na cultura da soja. López-Ovejero et al. (2004) indica a resistência múltipla como a mais complexa situação para o manejo de resistência, pois em algumas culturas, excetuando-se os dois mecanismos de ação, não há outras alternativas químicas para o controle de determinadas espécies de plantas daninhas. 40 2.3. Herbicidas alternativos aos herbicidas inibidores da ALS Os inúmeros casos de surgimento de biótipos resistentes de plantas daninhas a herbicidas inibidores da ALS em áreas cultiva- das no Brasil levaram ao estudo de alternativas para o controle dos escapes destas plantas. A utilização de outros herbicidas, com dife- rentes mecanismos de ação, posicionados da mesma forma que os herbicidas inibidores da ALS ou em momentos diferentes do desen- volvimento das culturas, tornaram-se a alternativa mais viável para o manejo da resistência. Contudo, conforme já discutido anteriormente, o mau uso desta prática e a carência de outros herbicidas seletivos levou ao surgimento de biótipos com resistência cruzada aos herbicidas ini- bidores da ALS e da PROTOX na cultura da soja. As pesquisas ela- boradas para obtenção de posicionamento de herbicidas já existen- tes no mercado a fim de se caracterizarem como alternativos para manejo de plantas daninhas resistentes correspondem a grande parte dos esforços no campo de estudos da resistência. O manejo do complexo Bidens pilosa - B. subalternans resis- tente aos herbicidas inibidores da ALS foi analisado por Penckowski et al. (2004a). Com o objetivo de avaliar alternativas de controle de B. pilosa e B. subalternans resistentes aos herbicidas inibidores da ALS na cultura da soja, instalaram um experimento no município de Palmeira (PR) na safra de 2002/2003. As melhores alternativas de controle de B. pilosa e B. subalternans foram as aplicações se- qüenciais de fomesafen (125+125), lactofen (72/72) e acifluorfen (102/102) e que em pelo menos uma das aplicações seqüenciais fez-se associação de bentazon (480 g i.a. ha-1). A primeira aplicação foi realizada com as plantas de picão-preto no estádio máximo de 2 a 4 folhas e a segunda aplicação ocorreu com intervalo de 12 dias. Ainda, Penckowski et al. (2004b) com o objetivo de avaliar alternativas de controle de B. pilosa e B. sulbaternans resistentes aos herbicidas inibidores da ALS com herbicidas pré-emergentes e de sua necessidade de complementação com tratamentos em pós-emergência na cultura da soja, instalaram um experimento no município de Palmeira (PR) na safra de 2002/2003. No experimento foi observado que nenhum dos pré-emergentes avaliados: cloma- zone (900 g i.a. ha-1), sulfentrazone (400), metribuzin (480) e flu- 41 myoxazin (60)) controlou de forma satisfatória Bidens pilosa/Bidens subalternans resistentes aos inibidores da ALS, sendo que todos precisaram de complementações com herbicidas pós-emergentes como fomesafen (250); bentazon (720); lactofen (240); fomesafen + bentazon (125 + 480) ou lactofen + bentazon (72 + 480). Em outra situação, avaliando-se em casa-de-vegetação a efi- cácia de diferentes herbicidas sobre as plantas daninhas Bidens pi- losa e Bidens subalternans resistentes aos herbicidas inibidores da ALS, Nicolai et al. (2006b) concluiram que os tratamentos herbici- das compostos por lactofen, clomazone, sulfentrazone, glyphosate, flumiclorac, bentazon, (acifluorfen + bentazon), metribuzin, fomesa- fen, diclosulam + clomazone e cloramsulam + lactofen, nas doses recomendadas em bula, são eficazes para o manejo das espécies citadas. Observa-se neste trabalho o uso não só de herbicidas re- comendados para a cultura da soja, mas também de moléculas re- comendadas para o trabalho em dessecações de pré-semeadura, culturas usadas em rotação com a soja e para a cultura da soja geneticamente modificada para tolerância ao glyphosate. Ainda, é mostrada a resistência cruzada dos biótipos de Bidens pilosa e Bi- dens subalternans aos herbicidas nicosulfuron, imazethapyr e chlo- rimuron-ethyl. No caso do amendoim-bravo (Euphorbia heterophylla) re- sistente aos herbcidas inibidores da ALS, Fornarolli et al. (2002) observou a campo que o herbicida lactofen foi eficiente em uma única aplicação, quando a população foi inferior a 50 plantas m-2, porém quando a população foi superior a 100 plantas m-2 somente as aplicações seqüenciais com 72 ou 120 g ha-1 foram eficazes. Para Buzatti & Jacquep (2002), os tratamentos com lactofen (0,75; 0,375/ 0,375 L ha-1) e fomesafen(1,0; 0,5/0,5 L ha-1) apresentaram controle superior a 90% e as aplicações seqüenciais destes produ- tos foram superiores à aplicação única, sem rebrota de plantas de E. heterophylla. Na aplicação seqüencial, a primeira aplicação pode ser realizada com a planta daninha de 2 a 4 folhas, seguida de mais uma aplicação 8 a 10 dias depois da primeira (Buzatti & Jacquep, 2002; Penckowski, 2002). Os mesmos resultados da aplicação se- qüencial foram observados por Roman (2001). Gelmini et al. (2001), estudando alternativas de prevenção e manejo de Euphorbia heterophylla resistente aos herbicidas inibidores da ALS, em condições controladas, observou que os herbicidas fomesafen (250 g ha-1), lactofen (120 g ha-1), flumiclorac- 42 cação de doses crescentes de pirazosulfuron-etil e cyclosulfamuron (até 8,0 vezes) para Cyperus. Os herbicidas 2,4-D, bispyribac e bentazon controlaram os ecótipos avaliados para ambas espécies (Noldin et al., 2002a;b). A planta daninha Raphanus sativus (nabiça) pertence à famí- lia Brassicaceae. No ano de 2001 foram observados biótipos desta planta daninha com resistência aos herbicidas do grupo B (inibido- res da ALS) na cultura do trigo. A nabiça apresenta resistência prin- cipalmente aos herbicidas chlorimuron-ethyl, cloransulam-methyl, imazethapyr, metsulfuron-methyl e nicosulfuron (Weed Science, 2006), o que determina que esta daninha possue resistência cruza- da aos diferentes grupos químicos dos inibidores da ALS. Theisen (2004) identificou um biótipo de Raphanus sativus em lavouras de trigo resistente a herbicidas do grupo B, comprovando a existência da resistência cruzada aos herbicidas deste grupo e determinando também que o glyphosate, o 2,4-D e o bentazon são alternativas para manejo dessa planta daninha na cultura do trigo. O mais recente caso de resistência aos herbicidas inibidores da ALS relatado no Brasil, por Gazziero et al. (2006), aponta biótipos de losna-branca (Parthenium hysterophorus) como portadores de resistência cruzada aos diferentes grupos químicos dos herbicidas com mecanismos de ação pertencentes ao grupo B. Neste trabalho, os biótipos de losna-branca mostram-se resistentes aos herbicidas imazethapyr, cloransulam-methyl, chlorimuron-ethyl e à mistura co- mercial de foramsulfuron + iodosulfuron. Como herbicida alternativo para o controle dos biótipos de losna-branca, tanto suscetíveis como resistentes, os autores indicam o 2,4-D, com alta performance. 2.4. Referências Bibliográficas BUZATTI, W.J.S.; JACQUEP, P. Euphorbia heterophylla resistente aos herbicidas inibidores da ALS no Paraguai, em plantio direto e alter- nativa de controle. In: CONGRESSO BRASILEIRO DA CIÊNCIA DAS PLANTAS DANINHAS, 23., Londrina, 2002. Resumos... Londrina: SB- CPD/Embrapa Clima Temperado, 2002. p.194. 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Esses herbicidas são geralmente recomendados para culturas per- tencentes à classe das dicotiledôneas, principalmente a cultura da soja. Os mesmos são divididos em dois grupos químicos: os ariloxi- fenoxipropionatos (APP) e as ciclohexanodionas (CHD) (Harwood, 1999) que, embora apresentem diferenças em suas estruturas quí- micas, possuem afinidade pelo mesmo sítio de ação na ACCase (Rendina et al., 1989). Os principais herbicidas do grupo dos APP são: quizalofop-p-ethyl, propaquizafop, fluazifop-p-butyl, haloxyfop- p-methyl, clodinafop propargyl, cyalofop-butyl, diclofop-methyl, feno- xaprop-p-ethyl; e dos CHD são: butroxydim, alloxydim, clefoxydim, clethodim, tralkoxydim, tepraloxydin, sethoxydim e cicloxydim. 3.1. Mecanismo de ação dos herbicidas inibidores da ACCase Os herbicidas APP e CHD, uma vez aplicados, são rapida- mente absorvidos pelas folhas das gramíneas, sendo que chuvas que ocorram entre 1 a 2 horas após à aplicação não afetam a efi- cácia de controle. Geralmente, há necessidade de adição de ad- juvante à calda de pulverização (Culpepper et al., 1999). A absor- ção deste grupo de herbicidas está positivamente correlacionada à umidade relativa (>50%). Uma vez absorvidos são translocados pelo apo-simplasto até as partes meristemáticas, onde exercem sua ação herbicídica (Vidal, 1997). Para um melhor desempenho, 50 os graminicidas requerem que os pontos meristemáticos apresen- tem ativo crescimento (rápida divisão celular e cloroplastos ativos), ou seja, uma planta em boas condições de realizar fotossíntese (Burton et al., 1987; Devine et al., 1993). Todos os inibidores de ACCase sofrem rápida biodegradação no solo, apresentando baixa persistência no ambiente (Vidal, 1997). Nas regiões meristemáticas ocorre a divisão celular e a elongação de células de forma intensa, demandando uma grande quantidade de malonil-CoA para a biossíntese de ácidos graxos e lipídeos. Cerca de 5 a 10% da massa de matéria seca das células vegetais é formado por lipídeos. A primeira reação da rota metabó- lica dos ácidos graxos envolve a carboxilação de acetyl coenzima A (acetil CoA), mediada pela enzima plastídica acetyl coenzima A carboxilase (ACCase) (Harwood, 1996; Vidal, 1997). Estes herbi- cidas agem de forma reversível e não-competitiva sobre a enzima ACCase (Vidal & Merotto Jr., 2001), reduzindo a capacidade das plantas em produzir malonil-coenzima A (Figura 1), o que resulta no impedimento da formação de ácidos-graxos e, por conseqüência, de lipídeos (Gronwald, 1991). Os lipídeos são constituintes essen- ciais das membranas plasmáticas das células e organelas, de for- ma que sua carência provoca transtornos sobre a permeabilidade celular e, posteriormente, o rompimento da estrutura das membra- nas (Crowley & Pendeville, 1979). Figura 1. Mecanismo de ação dos herbicidas do Grupo A (Inibido- res da ACCase). Outro mecanismo de ação proposto para este grupo de her- bicidas é o biofísico, envolvendo alterações no gradiente de pró- tons na membrana plasmática (despolarização – maior fluxo de prótons), alterando sua permeabilidade e provocando a morte da célula. Esse mecanismo ainda está pouco esclarecido, no entanto, alguns pesquisadores sugerem que ambos mecanismos podem co- existir (Devine & Shimabukuro, 1994; Devine et al., 1997). Os primeiros e mais notórios sintomas provocados pelos her- bicidas inibidores da ACCase são observados nas regiões meriste- 51 máticas (Brezeanu et al., 1976). Após duas semanas da aplicação, as plantas suscetíveis apresentam paralisação do crescimento, clo- rose, arroxeamento, necrose e morte dos pontos de crescimento e da planta, devido à falta de ácidos graxos e morte de células (Walker et al., 1981). De forma geral, na natureza, existem duas formas da enzima ACCase, uma procariota e outra eucariota. As espécies da familia Poaceae apresentam a forma eucariota da enzima ACCase, loca- lizada no citoplasma e nos plastídeos (cloroplastos) das células, sendo responsável pelas reações de todas as etapas de incorpo- ração do gás carbônico no acetil-CoA. A forma eucariota é sensível à ação dos graminicidas. As dicotiledôneas apresentam as duas formas de ACCase (com exceção para algumas espécies de gra- míneas), a eucariota localizada no citoplasma, similar à descrita na familia Poaceae, e a forma procariota localizada nos cloroplastos. A procariota é insensível à ação dos graminicidas, sendo suficiente para a produção de todo malonil-CoA necessário para a célula, ex- plicando a tolerância destas espécies aos graminicidas (Sasaki et al., 1993; Alban et al., 1994; Harwood, 1996). Ainda, tem-se a possi- bilidade de metabolização deste grupo de herbicidas e as enzimas que podem estar envolvidas neste metabolismo são as citocromo P450 monoxigenase e glutationa-S-transferase (Dean et al., 1990). Após a oxidação, os metabólitos do herbicida são conjugados com outros produtos (Devine et al., 1993). 3.2. Mecanismo de resistência das plantas daninhas aos herbicidas inibidores da ACCase Entre as plantas daninhas resistentes, considera-se que aque- las que resistem a este grupo de herbicidas têm muita importância econômica, devido à área infestada e, principalmente, ao número restrito de herbicidas com mecanismos alternativos para seu ma- nejo. Os biótipos resistentes aos herbicidas inibidores da ACCase podem surgir após seis a dez anos de pressão de seleção (Devine, 1997). Esse fato está relacionado com a elevada freqüência inicial (10-6 plantas) que apresenta o biótipo resistente na natureza para este grupo de herbicidas (Vidal & Fleck, 1997). Até o ano de 2006, os casos documentados de biótipos de plantas daninhas resisten- tes para esse mecanismo de ação, no mundo, foram de 35 (Weed 52 los, reduzindo a concentração do mesmo no citoplasma e no clo- roplasto. Ainda, Osuna et al. (2001) relatam que biótipos de Lolium rigidum resistentes a diclofop-metil, apresentaram absorção muito baixa do herbicida, explicando o comportamento resistente do bióti- po. Sendo assim, a absorção, translocação e sequestração podem ser mecanismos de resistência para esse grupo de herbicidas. Estudos de herança mostram que a resistência a inibidores da ACCase é controlada por um gene nuclear dominante ou semi- dominante (Betts et al., 1992), sendo assim, os biótipos resistentes apresentam condições de deixar como descendentes indivíduos resistentes, independentemente do tipo de fecundação da espé- cie. Ainda, as pesquisas realizadas até o momento mostram que a adaptabilidade ecológica não é afetada nos biótipos de plantas daninhas resistentes aos herbicidas inibidores de ACCase, sendo assim, não apresentariam desvantagem de crescimento na ausên- cia de pressão de seleção (Devine, 1997). Wiederholt & Stolten- berg (1996) e López Ovejero (2006) utilizando biótipos resistentes e suscetíveis aos inibidores de ACCase de Digiatria sanguinalis e D. ciliaris, respectivamente, conduziram alguns experimentos com o objetivo de determinar a produtividade e a capacidade competitiva dos mesmos. Concluíram que a habilidade competitiva intraespecí- fica e interespecífica dos biótipos resistente e suscetível foi similar para os dois biótipos. 3.3. Herbicidas alternativos para manejo da resistên- cia de plantas daninhas aos herbicidas inibido- res da ACCase 3.3.1. Utilização de herbicidas do mesmo grupo (Gru- po A) Para o manejo de biótipos de Brachiaria plantaginea, Digi- taria ciliaris e Eleusine indica resistentes a inibidores da ACCase, conforme relatos de Gazziero et al. (2004), López Ovejero (2006) e Vidal (2006), podem ser utilizados em alguns casos, herbicidas do mesmo mecanismo de ação. No entanto, é importante realizar algumas ressalvas: i) Os resultados encontrados para um biótipo estudado podem não se expressar nos demais biótipos resistentes 55 da espécie (a recomendação pode ser diferente conforme o histó- rico da área); ii) Nunca utilizar essa estratégia isolada, por exem- plo, podem ser utilizados herbicidas pré-emergentes com diferente mecanismo de ação para diminuir a infestação e depois aplicar um inibidor de ACCase em pós-emergência; iii) Com o tempo, a pres- são de seleção pode continuar e poderemos ter problemas com os outros herbicidas pertencentes ao grupo químico. 3.3.2. Utilização de herbicidas de mecanismo de ação alternativo (soja convencional) De forma geral, o manejo dos três biótipos resistentes de plan- tas daninhas a herbicidas inibidores da ACCase, na cultura da soja no Brasil, considerando cultivares convencionais (não resistentes ao glyphosate), é complexo devido a baixa eficácia dos herbicidas alternativos (com diferente mecanismo de ação) aplicados em pré e/ou pós-emergência (López Ovejero et al., 2004) e ao aumento dos custos (Lamego et al., 2002). Para o biótipo resistente de Brachiara plantaginea, o herbi- cida sulfentrazone tem apresentado bons resultados em trabalhos conduzidos por Scortegagna & Puríssimo (2000). Vale ressaltar que o herbicida sulfentrazone apresenta tolerância diferencial entre os cultivares comerciais de soja. Em trabalho conduzido por Arruda et al. (1999), por exemplo, a cultivar BR-16 apresentou baixa tole- rância ao sulfentrazone, uma vez que o herbicida reduziu a área foliar, o acúmulo de massa seca, a altura da planta e o comprimento das raízes. Em trabalho conduzido por Christoffoleti et al. (2001), com o objetivo de estudar o manejo de uma população da planta daninha Brachiaria plantaginea resistente aos herbicidas inibidores da ACCase, foi observado que os herbicidas glyphosate, paraquat, sulfosate, paraquat + diuron, MSMA e glufosinate podem serem uti- lizados no período de entressafra das áreas com sistema de plantio direto, para manejo de populações resistentes e suscetíveis. Para o biótipo resistente de Digitaria ciliaris, López Ovejero (2006) conduzindo trabalhos em campo concluiu que: a) A aplica- ção dos herbicidas trifluralina, clomazone e s-metolachlor são alter- nativas de manejo da população de capim-colchão, quando aplica- dos em pré-emergência e seguidos da aplicação do imazethapyr em pós-emergência; b) Os tratamentos com sulfentrazone isolado 56 ou em mistura com trifluralina, clomazone e s-metolachlor em pré- emergência são alternativas de manejo da população resistente de capim-colchão sem a necessidade de aplicação de imazethapyr em pós-emergência; c) O herbicida imazethapyr na dose de 100 g ha-1, aplicado isoladamente em pós-emergência do capim-colchão, está- dio de 3 a 4 folhas, foi alternativa de manejo da população resisten- te aos herbicidas inibidores da ACCase. Embora tenha sido eficien- te no controle do biótipo resistente, este tratamento pode provocar elevada fitotoxicidade para algumas variedades de soja. Antes de realizar a recomendação desses herbicidas, é im- portante lembrar que as recomendações de dose dos herbicidas pré-emergentes devem ser baseadas na textura do solo (teor de argila) e do teor de matéria orgânica (Christoffolet & Lopez Ovejero, 2005). Ainda, em sistema de plantio direto, os herbicidas podem ser interceptados pela palha e não atingir o solo onde efetivamente atu- am. Em trabalho conduzido por Rodrigues et al. (1999), o sulfentra- zone aplicado sobre a palha atingiu o solo, sendo lixiviado inclusive para camadas superiores a 10cm de profundidade; no entanto, os herbicidas s-metolachlor (Cobucci et al., 2004), clomazone (Rodri- gues, 1993) e trifluralina (Rodrigues et al., 1998) apresentaram res- trições de uso. 3.3.3. Utilização de herbicidas de mecanismo de ação alternativo (soja resistente ou outras culturas) O mais recomendável na presença de biótipos resistentes a este grupo de herbicidas é a rotação de culturas com a cultura de milho utilizando herbicidas de diferentes mecanismos de ação (ex: grupo B (nicosulfuron) e Grupo F3 (mesotrione). Ainda, a utilização de herbicidas não-seletivos como o glyphosate em cultivares de soja tolerantes ao herbicida são alternativas de redução da infesta- ção dos biótipos resistentes. 3.4. Referências Bibliográficas ALBAN, C.; BALDET, P.; DOUCE, R. Localization and characterization of two structurally different forms of acetyl-CoA carboxylase in young pea leaves, of which one is sensitive to aryloxyphenoxypropionate herbici- des. Biochemical Journal, n.300, p.557-565, 1994. 57 KAUDUN ou KAUNDUN, S.S.; WINDASS, J.; DERIVED C.: a simple me- thod to detect a critical point mutation in the ACCase target gene con- ferring graminicide resistance in monocot weeds. 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Similar fitness between large crabgrass (Digitaria sanguinalis) accessions resistant or susceptible to acetyl-coenzyme A carboxylase inhibitors. Weed Technology, v.10, n.1, p.42-49, 1996. 61 CAPÍTULO 4 RESISTÊNCIA DE PLANTAS A HERBICIDAS MIMETIZADORES DAS AUXINAS (Grupo 0) ANA CATARINA CATANEO JOSÉ CLAUDIONIR CARVALHO Por mais de 60 anos, herbicidas possuindo atividade auxínica têm sido largamente usados na agricultura. Os herbicidas mimetiza- dores de auxina mais importantes incluem os ácidos clorofenóxi (ex. 2,4-D), ácidos benzóicos (dicamba), piridinas (picloram) e os ácidos quinolina carboxílicos (quinmerac, quinclorac). Eles basicamente mimificam os efeitos de concentrações de auxinas endógenas. 4.1. Mecanismo de ação dos herbicidas mimetizado- res de auxina Os primeiros efeitos nas plantas dicotiledôneas sensíveis são caracterizados por anormalidades no crescimento, tais como, epi- nastia e inibição do crescimento com intensificação da pigmenta- ção verde foliar dentro de 24 h. Estes fenômenos são seguidos por dano nos cloroplastos, causando clorose e destruição da integri- dade das membranas e do sistema vascular, culminando em des- secação e necrose dos tecidos (Cobb, 1992; Sterling & Hall, 1997; Grossmann, 2000a). Os efeitos iniciais de retardamento do crescimento são causa- dos por etileno induzido por auxina, que desencadeia um aumento na biossíntese de ácido abscísico – ABA (Grossmann et al., 1996; Hansen & Grossmann, 2000). Subseqüentemente, o ABA é distribu- ído dentro da planta e inibe o crescimento por fechamento estomá- tico, o que limita a assimilação de carbono e produção de biomassa (Scheltrup & Grossmann, 1995; Grossmann et al., 1996; Grossmann, 2000a, b; Hansen & Grossmann, 2000). O ABA também inibe a ativi- dade enzimática fotossintética e divisão e expansão celular. (Trewa- vas & Jones, 1991), além de promover a senescência foliar (Taiz & Zeiger, 2004). Portanto, deduz-se que, junto com o etileno e seu 62 Tabela 1. Espécies de plantas daninhas resistentes a herbicidas mimetizadores de auxina, ano, local de ocorrência e pro- duto. (Weed Science, 2008) 65 4.3. Herbicidas alternativos para manejo de plantas daninhas resistentes aos herbicidas mimetiza- dores de auxina Herbicidas com outros mecanismos de ação podem ser utiliza- dos como alternativas ao uso dos herbicidas mimetizadores de auxi- na como manejo da resistência de plantas daninhas a este grupo. Os herbicidas inibidores da ALS são os mais viáveis neste caso. Em trigo, por exemplo, o metsulfuron pode substituir o 2,4-D no controle de Convolvulus arvensis e outras plantas dicotiledôneas infestantes do trigo em dessecação antes do plantio ou em pós- emergência da cultura. Em arroz, o bispiribac-sodium ou penoxsulam podem substituir o quinclorac no controle de Echinochloa sp. e Fimbristylis miliacea., em caso do aparecimento de áreas com plantas resistentes aos herbicidas auxínicos. Os herbicidas inibidores da PROTOX também são viáveis como alternativa, principalmente ao controle de plantas daninhas re- sistentes ao 2,4-D. Neste caso o flumioxazin e oxyfluorfen têm um amplo espectro de controle de plantas daninhas dicotiledôneas. Ainda, na dessecação de pré-plantio, final de ciclo ou pós- colheita, o paraquat, paraquat + diuron ou diquat, além do glyphosate podem ser usados como estratégias de manejo. 4.4. Resistência de culturas aos mimetizadores de auxina Estudos recentes visando à obtenção de culturas resisten- tes a 2,4-D têm se utilizado de estratégias comuns para conseguir tolerância ao herbicida, através de abordagens genéticas e trans- gênicas enfocadas na identificação de proteínas alvo de mutantes não afetadas pelo herbicida ou a desintoxicação/degradação me- tabólica do composto. Uma abordagem adicional foi sugerida por Windsor et al. (2003) envolvendo a desintoxicação do herbicida pelo efluxo facilitado por transportadores de planta (ATP-binding cassette – ABC). Estas proteínas, que são encontradas em todos os organismos vivos, mediam a translocação de uma grande ex- tensão de moléculas estruturalmente não relacionadas através de membranas biológicas (Higgins, 1992). 66 4.5. Referências Bibliográficas COBB, A. Auxin-type herbicides. In: Herbicides and Plant Physiology. Capman & Hall, 1992. p.82-106. DAT, J.; VANDENABEELE, S. VRANOVÁ, E. et al. Dual action of the acti- ve oxygen species during plant stress responses. Cell Mol. Life Sci., v.57, p.779–5, 2000. DESHPANDE, S.; HALL, J.C. Auxinic herbicide resistance may be modu- lated at the auxin-binding site in wild mustard (Sinapis arvensis L.): a light scattering study. Pest. Biochem. Physiol., v. 66, p.41-8, 2000. GROSSMANN, K. Induction of abscisic acid is a common effect of auxin her- bicides in susceptible plants. J. Plant Physiol., v.149, p.475-8, 2000. 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Estes herbicidas têm sido pesquisados in- tensivamente durante as últimas três décadas, porém só recente- mente a enzima protoporfirinogênio oxidase (Protox) foi identificada como enzima alvo no cloroplasto e, em menor concentração, nas mitocôndrias (Devine et al., 1993; Lehnen et al., 1990). A Protox está presente na rota de síntese da clorofila e ci- tocromos. Esta rota metabólica também é chamada rota de sínte- se de porfirinas ou de tetrapirroles (Merotto Júnior & Vidal, 2001). Trata-se da enzima que converte o protoporfirinogênio-IX em pro- toporfirina-IX, por meio de aromatização oxidativa, com exigência de oxigênio molecular (Matringe et al., 1989; Devine et al., 1993). Na presença do herbicida, tem-se a inibição competitiva da Protox, o que resulta em acúmulo de protoporfirinogênio-IX no cloroplasto (Camadro el al., 1991). O aumento da concentração de protoporfirinogênio-IX no clo- roplasto promove sua difusão para o citoplasma, onde é rapidamente convertido para protoporfirina-IX por uma enzima peroxidase insensí- vel ao herbicida (Jacobs & Jacobs, 1993). No entanto, devido a sua elevada natureza lipofílica, protoporfirina-IX não pode entrar nova- mente no cloroplasto (Lehnen et al., 1990). Desta forma, a reação da protoporfirina-IX com as enzimas Mg- e Fe-quelatases, localizadas nos cloroplastos, não ocorre, o que resulta na interrupção das rotas de síntese de clorofilas e compostos heme (Matringe et al., 1989). A protoporfirina-IX é um pigmento fotodinâmico e seu acúmu- lo no citoplasma, quando em presença de luz e oxigênio molecular, origina oxigênio ‘singlet’ (O-). Esse radical livre, altamente reativo, provoca a peroxidação dos lipídeos das membranas, levando a cé- lula à morte (Becerril & Duke, 1989). Além disso, o rápido acúmulo de protoporfirina-IX observada em plantas tratadas com esse grupo de herbicidas sugere algum tipo de desregulação da via de bios- síntese, que funciona como uma bomba de produção de radicais li- vres, acelerando o processo de aparecimento dos sintomas típicos. O esquema simplificado do mecanismo de ação dos inibidores da Protox está apresentado na Figura 1. Por se tratar de um tetrapirrole fotodinâmico, o acúmulo de protoporfirina-IX no citoplasma caracteriza a dependência dos her- bicidas inibidores da Protox pela disponibilidade de luz para que possam manifestar a ação herbicídica (Li et al., 2004). As partes das plantas atingidas morrem em dois ou três dias, sendo que os 70 primeiros sintomas aparecem como manchas verde-escuras nas folhas, que progridem para necrose. Quando aplicados em pré- emergência, os sintomas aparecem por ocasião da emergência das plântulas (Rizzardi et al., 2004). Figura 1. Esquema simplificado do mecanismo de ação dos herbi- cidas inibidores da protoporfirinogênio oxidase (Protox). Detalhes: a. Reação de conversão do protoporfirinogê- nio-IX em protoporfirina-IX; b. Presença do herbicida e inibição competitiva da Protox; c. Difusão do protopor- firinogênio-IX acumulado para fora do citoplasma; d. Oxidação do protoporfirinogênio-IX a protoporfirina-IX; e. Protoporfirina-IX não pode retornar ao cloroplasto; f. Formação de oxigênio ‘singlet’, peroxidação dos lipídeos e necrose da célula. Em geral, a maioria dos herbicidas inibidores da Protox tem recomendação para aplicação em pós-emergência, contudo alguns também são aplicados em pré-emergência. Os herbicidas inibido- res da Protox podem penetrar nas plantas pelas raízes, caules ou folhas jovens. Dentro das folhas, possuem translocação baixa ou mesmo ausente, o que exige a aplicação com boa cobertura foliar (Rizzardi et al., 2004). Os expressivos danos causados à estrutura foliar, em curto espaço de tempo, contribuem para a baixa translocação dos her- bicidas às demais partes da planta. Assim sendo, quando os inibi- 71 dores da Protox são absorvidos pelas raízes ou caule, o transporte é predominantemente apoplástico (via xilema). Ainda, a partir do mecanismo de ação destes herbicidas, explica-se a necessidade de aplicação sobre plantas em adequado nível de hidratação. Teo- ricamente, plantas bem nutridas e adequadamente hidratadas pos- suem maiores níveis de metabolismo celular, o que contribui para a melhor ação herbicídica. Para potencializar o controle de plantas daninhas promovido pelas aplicações em pós-emergência, além da boa cobertura foliar, recomenda-se, em alguns casos, o uso de adjuvantes, bem como deve-se evitar aplicações em áreas com possibilidade de chuva em intervalo inferior a duas horas. O estádio de desenvolvimen- to das plantas daninhas também é uma característica importante a ser considerada, visto que os melhores resultados são obtidos com aplicações sobre plantas com 2 – 6 folhas. Em alguns casos, são relatados casos de antagonismo quando da aplicação conjunta de herbicidas inibidores da Protox e ACCase (graminicidas). Em geral, os inibidores da Protox apresentam alta adsorção pela maté- ria orgânica do solo e, no caso de aplicações em pré-emergência, deve-se atentar para a adequação da dose a ser utilizada ao teor de matéria orgânica evidenciado pela análise de solo. 5.2. Mecanismos de resistência aos herbicidas inibi- dores da PROTOX A primeira planta daninha a apresentar resistência aos herbi- cidas inibidores da Protox foi uma espécie de caruru (Amaranthus rudis), nos Estados do Kansas e Illinois (EUA), nos anos de 2001 e 2002, respectivamente (Weed Sience, 2006). Em seguida, tem-se o relato de resistência de amendoim-bravo (Euphorbia heterophylla), identificado em áreas produtoras de soja dos estados brasileiros do Paraná e Santa Catarina, em 2003 (Trezzi et al., 2005). O relato mais atual envolve a espécie Ambrosia artemisiifolia, planta dani- nha conhecida no Brasil como ambrósia ou cravorana. A resistência desta espécie aos inibidores da Protox foi identificada no Estado de Delaware (EUA), em 2005 (Weed Science, 2006). Curiosamente, até o momento, todos os biótipos de plantas daninhas resistentes aos herbicidas inibidores da Protox foram encontrados em áreas de produção de soja e também se apresentaram resistentes aos herbicidas inibidores da ALS, caracterizando casos de resistência 72 dores da Protox ainda não estão completamente esclarecidos, res- tando diversas possibilidades a serem testadas (Shoup & Al-Khatib, 2005; Weed Science, 2006). Também não foram encontrados re- latos de diferenças de adaptabilidade ecológica entre os biótipos resistente e suscetível aos herbicidas inibidores da Protox. 5.3. Herbicidas alternativos aos herbicidas inibidores da PROTOX Na cultura da soja, a ocorrência de biótipos de plantas dani- nhas com resistência múltipla aos herbicidas inibidores da Protox e ALS reduz significativamente o número de herbicidas alternativos que podem ser utilizados neste manejo. Tradicionalmente, a inibi- ção da Protox é o principal mecanismo de ação alternativo para áreas com ocorrência de biótipos de plantas daninhas resistentes somente aos inibidores da ALS. Contudo, com a manifestação de resistência múltipla, esta opção não é mais indicada. Considerando somente a aplicação seletiva na cultura da soja, para A. rudis, os melhores controles foram obtidos com os herbicidas alachlor, metribuzin e s-metolachlor (Shoup & Al-Khatib, 2004). Para A. artemisiifolia, o controle pode ser feito com bentazon (Weed Science, 2006). Para o caso identificado no Brasil (E. he- terophylla), não foram encontrados relatos científicos de produtos com mecanismo de ação alternativo, controle satisfatório e registro para a cultura. Ainda, uma das alternativas mais indicadas para contornar a problemática estabelecida é o cultivo de soja tolerante ao herbicida glyphosate. Este produto possui mecanismo de ação diferente dos demais e tem apresentado bom controle sobre plantas daninhas resistentes aos inibidores da ALS e Protox. Neste sentido, Falk et al. (2005) observaram que o glyphosate eliminou 98% das plan- tas de A. rudis resistentes aos inibidores da Protox, aos 21 DAA. Resultados semelhantes foram obtidos por Shoup et al. (2003) e Shoup & Al-Khatib (2004) para A. rudis e Trezzi et al. (2004) para E. heterophylla. Outras alternativas viáveis para o manejo de plantas daninhas resistentes aos inibidores da ALS e Protox na cultura da soja são:a. manejo em condição de dessecação pré-semeadura; b. manejo em rotação ou sucessão com outras culturas, principalmente o milho. 75 Para áreas de dessecação ou controle não-seletivo, os herbicidas 2,4-D, amônio-glufosinate, paraquat e diquat podem ser utilizados com controle satisfatório das plantas daninhas (Shoup et al., 2003; Trezzi et al., 2004; Weed Science, 2006). Em áreas de rotação soja-milho, os herbicidas atrazine e simazine podem ser utilizados para a obtenção de controle satisfatório do biótipo resistente aos inibidores da Protox (Trezzi et al., 2004; Weed Science, 2006). Embora ainda existam algumas alternativas para o manejo de plantas daninhas resistentes a herbicidas, principalmente que contemplam os casos mais problemáticos, tais como a resistência múltipla, não se deve descartar medidas tradicionais de manejo e prevenção. Para tanto, destaca-se: uso de cultivo, rotação de cul- turas e herbicidas, limpeza do maquinário, aquisição de sementes de qualidade, etc. 5.4. Referências Bibliográficas BECERRIL, J.M.; DUKE, S.O. Protoporphyrin IX content correlates with activity of photobleaching herbicides. Plant Physiology, v.90, p.1175- 1181, 1989. CAMADRO, J.M.; MATRINGE, M.; SCALLA, R.; LABBE, P. Kinetic studies on protoporphyrinogen oxidase inhibition by diphenyl ether herbicides. Biochemical Journal, v.277, p.17-21, 1991. DEVINE, M.; DUKE, S.O.; FEDKE, C. Physiology of herbicide action. New Jersey: P T R Prentice-Hall, 1993. 441p. FALK, J.S.; SHOUP, D.E.; AL-KHATIB, K.; PETERSON, D.E. Survey of common waterhemp (Amaranthus rudis) response to protox- and ALS- inhibiting herbicides in northeast Kansas. Weed Science, v.19, p.838- 846, 2005. FALK, J.S.; SHOUP, D.E.; AL-KHATIB, K.; PETERSON, D.E. Protox-resis- tant common waterhemp (Amaranthus rudis) response to herbicides ap- plied at different growth stages. 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Disponível em: http://www.weedscience.org/summary/MOASummary.asp. Acesso em: 03/10/2006. 77 A utilização de uma forma insensível da enzima EPSPs tem se mostrado a forma mais bem sucedida comercialmente até o momen- to, isso pelo fato de ser o único mecanismo que apresentou níveis de tolerância compatíveis com as doses utilizadas em campo pelos agricultores. Atualmente, todas as culturas tolerantes ao glyphosate apresentam o gene resistente da EPSPs (Pline-Srnic, 2006); e em algumas culturas pode-se encontrar o gene que expressa a capaci- dade de metabolizar o glyphosate (Padgette et al., 1996). A seleção de populações de plantas daninhas resistentes ao glyphosate, a partir desses mecanismos, não tem sido observada com grande freqüência em condições de campo. Várias razões podem explicar esta baixa freqüência de ocorrência no campo de plantas daninhas resistentes ao glyphosate. Primeiro, a amplifica- ção de genes é muito improvável como mecanismo para a seleção de plantas daninhas resistentes ao glyphosate, pois a pressão de seleção relativamente baixa em aplicações comerciais, comparada com a pressão de seleção intensa necessária em laboratório com células isoladas. Segundo, as plantas com EPSPs resistente ao glyphosate tem sido encontrado raramente na natureza. A razão é de que potencialmente existe um efeito deletério com a muta- ção para a ligação ao PEP. O potencial para obtenção de plantas daninhas resistentes ao glyphosate através de uma inativação me- tabólica é considerado baixa, pois não existem evidências para o metabolismo do glyphosate em resistência naturalmente ocorrendo em qualquer espécie de planta mesmo depois de quase três déca- das de uso do herbicida. É obvio que a grande utilização de culturas tolerantes ao glyphosate tem aumentado o uso deste produto nos últimos anos, aumentando significativamente também a adoção de sistemas con- servacionistas de solo, como o plantio direto (Gianessi et al., 2002). A combinação de fatores como o aumento significativo na utilização do glyphosate, aumento na adoção de sistemas conservacionistas de solo e possibilidade de utilização do glyphosate em qualquer estádio fenológico das culturas criou um aumento significativo no risco de aparecimento de plantas daninhas resistentes, isso por conseqüência do aumento da pressão de seleção exercida pelo herbicida (Neve et al., 2003). Vale ressaltar que a utilização intensiva de glyphosate além de aumentar o risco de seleção de plantas resistentes também provoca a seleção de plantas tolerantes a este produto, como a trapoeraba, erva-quente e corda-de-viola (Culpepper, 2006; Christoffoleti, 2001). 80 A evolução da resistência de plantas daninhas ao glyphosate é recente, pois se observando os registros da década passada, não se encontra nenhum caso de resistência, mesmo após 20 anos de utilização do glyphosate (Dyer, 1994). O fato de o glyphosate ter sido comercializado por 20 anos sem que houvesse qualquer relato de resistência, fez com que al- guns autores acreditassem que a resistência ao glyphosate fosse improvável (Bradshaw et al., 1997; Bracamonte et al., 2001). Algu- mas características inerentes às plantas e ao glyphosate podem ser destacadas na tentativa de elucidar o motivo pelo qual existem poucos relatos de plantas daninhas resistentes ao glyphosate (Bra- dshaw et al., 1997; Jasieniuk, 1995; Waters, 1991): I) Não apresenta residual no solo porque é adsorvido às partículas de argila e matéria orgânica, sofrendo rápida inativação e biodegradação, portanto, a pressão de se- leção é menor quando comparada com herbicidas resi- duais; II) São múltiplos os mecanismos fisiológicos que interagem na definição da sensibilidade ao glyphosate; III) Baixa adaptabilidade ecológica dos indivíduos sobre- viventes. Qualquer alteração potencial na EPSPs das plantas daninhas que confere resistência ao glyphosate tem um impacto negativo na habilidade competitiva da planta daninha para sobreviver; IV) Baixa freqüência inicial de plantas resistentes; V) Ausência de outros herbicidas do mesmo mecanismo de ação e; VI) Ausência na natureza de espécies de plantas que de- gradam quantidades significativas de glyphosate. Ainda, segundo Pratley (2000), a demora no surgimento de biótipos resistentes ao glyphosate por tantos anos, em áreas onde são cultivadas culturas anuais, estaria relacionada com a modalida- de de uso. Após a aplicação do herbicida em pré-semeadura, qual- quer falha de controle poderia estar mascarada se posteriormente fosse realizado o preparo do solo ou se as plantas sobreviventes fossem controladas com herbicidas pós-emergentes seletivos. Sen- do assim, um biótipo resistente precisa passar por essas fases para incorporar sementes no banco de sementes. 81 No entanto mesmo depois do primeiro relato de resistência ao glyphosate ter sido publicado (Powles et al. 1998; Pratley et al., 1999), ainda são relativamente poucos os casos que envolvem este produto (Figura 2). Hoje, no mundo, se conhece pelo menos onze diferentes espécies em diversos paises, sendo elas: Conyza ca- nadensis, C. bonariensis, Lolium rigidum, L. multiflorum, Eleusine indica, Amaranthus palmeri, Plantago lanceolata, Ambrosia artemi- sifolia, Euphorbia heterophylla, Sorghum halepense e Amaranthus rudis. (Heap, 2006). Figura 2. Evolução da resistência de plantas daninhas ao herbicida glyphosate desde sua introdução no mundo (Heap, 2006). 6.1.1. Casos registrados no Brasil No Brasil, já existem registros de 3 espécies com biótipos resistentes ao glyphosate, sendo elas Lolium multiflorum, Conyza canadensis e C. bonariensis. O primeiro relato de resistência no Brasil foi em 2003, para o Lolium multiflorum, no Rio Grande do Sul, onde a adoção de sis- temas conservacionistas de solo, principalmente em culturas pere- nes, e de culturas tolerantes ao glyphosate, especialmente a soja, fez com que aumentasse muito a utilização do glyphosate, sele- cionando assim biótipos resistentes. Biótipos resistentes de Lolium multiflorum já foram encontrados em pomares de maçã e em cam- 82 mente normal, de forma também a não afetar significativamente a adaptabilidade ecológica dessas populações resistentes. 6.2.1. Alteração no sítio de ação do herbicida Os primeiros registros de resistência ao glyphosate envolven- do a alteração no sítio de ação foram realizados em populações resistentes de Eleusine indica da Malásia. Na Malásia já foram de- tectados diversas populações resistentes de Eleusine indica, cuja causa está relacionada com a redução de 66% no preço do glypho- sate, no ano de 1994. Isso proporcionou o aumento de sua utiliza- ção nas lavouras, aumento na dose aplicada e, o mais importante, aplicação mais freqüente nas lavouras (Lee & Ngim, 2000). Trabalhos identificaram uma alteração no sítio de ação do herbicida como sendo a responsável pela resistência de algumas populações de Eleusine indica da Malásia. Baerson et al. (2002), verificaram que a concentração necessária para inibir a ação da en- zima EPSPs na população resistente era 5-6 vezes maior quando comparada com a população suscetível de Eleusine indica, cons- tatando também que a atividade específica da enzima continuava a mesma e que a aplicação de glyphosate não induzia as plantas resistentes a produzirem mais EPSPs, fazendo com que o meca- nismo de resistência fosse estabelecido como sendo uma menor sensibilidade da enzima nas populações resistentes. A redução da habilidade do glyphosate em inibir a ação da enzima EPSPs foi verificada através de uma mutação gênica no aminoácido 106, a substituição de uma prolina por uma serina (Pro106-Ser). Resultados estes considerados interessantes, pois a mesma mutação (Pro106-Ser), em estudos mutagênicos labora- toriais, levou a níveis moderados de resistência em Salmonella e Petúnia (Comai et al., 1983; Padgette et al., 1991). Estudos paralelos com outras populações resistentes de Eleu- sine indica da Malásia observaram a ocorrência da mesma mutação (Pro106-Ser) na mesma posição do gene da EPSPs. Essa pesquisa verificou também que a substituição da prolina na mesma posição por uma tirosina (Pro106-Tir), também propicia a menor sensibilida- de da enzima ao glyphosate (Ng et al., 2003; 2004; 2005). A mutação no aminoácido Pro106 da EPSPs de Eleusine in- dica também foi encontrada em populações resistentes de Lolium 85 rigidum da Austrália (Wakelin & Preston, 2005) e do Chile (Perez- Jones et al., 2005). A ocorrência de EPSPs insensível ao glyphosa- te também esta envolvida na resistência de populações de Lolium rigidum provenientes da Califórnia, no entanto essa mutação ainda não foi identificada (Simarmata & Penner, 2004). Em geral, a mutação no aminoácido Pro106 faz com que as plantas resistentes apresentem níveis moderados de resistência. Ainda, é importante observar que a sobrevivência de plantas resis- tentes à aplicação do glyphosate em doses comerciais faz com que em áreas com altas pressões de seleção, no caso de uso intensi- vo do glyphosate, resulte em um aumento expressivo de plantas resistentes. Todos os mecanismos de resistência que contribuem para uma sobrevivência das plantas terão um aumento expressivo na população caso a pressão de seleção do herbicida seja grande (Powles & Preston, 2006). Um fator importante a ser considerado com relação às muta- ções gênicas na EPSPs que conferem resistência ao glyphosate, é se essas mutações afetam a adaptabilidade ecológica das plan- tas. Estudos realizados com Eleusine indica evidenciaram algu- mas diferenças, mas nada evidente que comprove uma diminuição da adaptabilidade ecológica das plantas resistentes (Ismail et al., 2002; Lee, 1999). 6.2.2. Translocação diferenciada Outro mecanismo de resistência encontrado por pesquisado- res está relacionado com a translocação diferenciada nas plantas daninhas resistentes. Sabe-se que os padrões de translocação do glyphosate nas plantas são parecidos com os dos fotoassimilados (Arnaud et al., 1994). Sabe-se também que essa grande facilidade de translocação dentro das plantas esta associada com a eficácia do produto (Claus & Behrens, 1976), portanto é possível concluir que a alteração nos padrões de translocação do glyphosate dentro das plantas resultaria na obtenção de plantas resistentes. Estudos com populações resistentes de Lolium rigidum da Austrália, apresentaram padrões de translocação diferentes entre a população suscetível e a resistente. Na população suscetível, o glyphosate translocou-se mais para os tecidos inferiores da planta (raízes), enquanto que nas plantas resistentes a translocação do 86 glyphosate foi direcionada para as pontas das folhas tratadas com pouca translocação para as raízes (Lorraine-Colwill et al., 2002). Desde então, diversas populações de Lolium foram identifi- cadas possuindo os mesmos padrões diferenciais de translocação entre as populações resistentes e suscetíveis. Ainda, não apresen- taram nenhuma outra diferença quanto à sensibilidade da enzima ao herbicida ou outros fatores que possam ser considerados como possíveis mecanismos de resistência, evidenciando assim que a translocação reduzida para os pontos de crescimento da planta é o possível mecanismo de resistência envolvido. Segundo Powles & Preston (2006), é esperado que diferen- tes mecanismos de resistência sejam encontrados nas populações resistentes de Lolium, principalmente por ser uma espécie que apresenta uma grande diversidade genética. Trabalhos desenvolvidos com populações resistentes de Conyza canadensis mostraram que as plantas resistentes apre- sentam dificuldade de exportar o glyphosate para outras partes da planta, o que não acontece com as plantas suscetíveis (Feng et al., 2004; Koger & Reddy, 2005). Ainda não se sabe quais as caracte- rísticas bioquímicas e moleculares que levam essa translocação diferencial do glyphosate. Segundo Pedersen et al. (2006), a translocação diferencial em plantas pode significar algum prejuízo na adaptabilidade eco- lógica das plantas resistentes de Lolium. Com relação à Conyza canadensis, não existe nenhum relato informando tais prejuízos. Em ambos os mecanismos de resistência parcialmente elu- cidados até o momento, a herdabilidade da resistência é função de um único gene, de caráter semi-dominante (Powles & Preston, 2006). Provavelmente, mais mecanismos de resistência serão do- cumentados no futuro. 6.3. Herbicidas alternativos aos herbicidas inibidores da EPSPs 6.3.1. Lolium multiflorum Para o manejo do azevém (L. multiflorum) resistente ao herbi- cida glyphosate, o conhecimento das características da planta da- 87 6.3.2. Conyza canadensis e Conyza bonariensis Conyza canadensis e C. bonariensis (buvas) são espécies originárias dos Estados Unidos (Weaver et al., 2001), pertencen- tes à família Asteraceae, possuindo ciclo de desenvolvimento anu- al. São espécies extremamente prolíficas, podendo produzir até 200.000 sementes viáveis por planta, estabelecendo-se em diver- sas condições climáticas. São plantas que apresentam boa adap- tabilidade em sistemas conservacionistas de manejo de solo como: plantio direto, cultivo mínimo e áreas de fruticultura (Bhowmik & Bekech, 1993). A habilidade de auto-polinização da espécie aliada a grande produção de sementes facilmente dispersíveis são fatores que podem contribuir para a boa adaptabilidade ecológica, para a sobrevivência de biótipos resistentes de buva e para as altas infes- tações nos sistemas conservacionistas de solo. A intensa utilização de glyphosate nas áreas citrícolas do Estado de São Paulo favorece o aumento da pressão de seleção que, aliado à boa adaptabilidade ecológica das espécies de buva a sistemas conservacionistas de manejo de solo, contribuíram para a seleção de biótipos resistentes dessas espécies. Na tentativa de encontrar a melhor alternativa de controle para esses biótipos resistentes, Christoffoleti et al. (2006) conduziram um experimento à campo entre os meses de Novembro de 2005 e Janeiro de 2006, no município de Matão, Estado de São Paulo, em áreas com histórico de escapes de C. canadensis e C. bonariensis. Os tratamentos utilizados estão apresentados na Tabela 1 e foram aplicados quando as plantas daninhas encontravam-se em estádio de pré-florescimento. Na área em que foi realizado o experimento a proporção entre as espécies era de 50%, em uma densidade média de 18 plantas por m2. 90 Tabela 1. Lista dos tratamentos utilizados para controle alternativo de Conyza canadensis e Conyza bonariensis. Na Tabela 2, encontram-se os resultados obtidos para o con- trole das respectivas plantas daninhas aos 15, 30 e 45 dias após a aplicação (DAA) dos produtos. Não foram observadas diferenças no controle entre as duas espécies, não justificando a análise em separado. Observou-se que o único tratamento que obteve um con- trole satisfatório aos 45 DAA foi a mistura de glyphosate + metsulfu- ron, na dose de 1440 + 3,6 g i a. ha-1. Resultados contrários foram obtidos por Moreira et al. (2006a;b), em que tratamentos alternativos com 2, 4-D, metsulfu- ron e metribuzin, nas respectivas doses comerciais, foram testados para o controle alternativo das mesmas populações resistentes, em casa-de-vegetação. O controle foi de 100% para ambas as es- pécies aos 28 DAA. Isso provavelmente pode ser explicado pelo fato da aplicação dos produtos ter sido realizada quando as plantas apresentavam-se em estádio fenológico de apenas 5 folhas, evi- denciando a possível influência do estádio fenológico na suscepti- bilidade das espécies ao herbicida glyphosate. 91 Tabela 2. Controle das plantas daninhas Conyza bonariensis e Conyza canadensis, em porcentagem, aos 15, 30 e 45 DAA. Ma- tão, SP. 2005. 1 Assist 0,5%v/v; 3 Dif. Mínima Significativa, teste de Tukey 5%. 6.4. Considerações finais A seleção de biótipos de plantas daninhas resistentes a her- bicidas no Brasil e no mundo é um fenômeno já constatado e rela- tado para praticamente todos os herbicidas em uso na agricultura. No entanto, a freqüência de aparecimento dos casos de resistência é variável em função do herbicida, da planta daninha e do sistema de produção. O herbicida glyphosate, apesar de seu uso intensivo na agricultura, tem poucos registros de casos quando comparado com outras classes de herbicidas. Sendo assim, o conhecimento das características das plantas daninhas, dos herbicidas e do sistema de produção, que favorecem o aparecimento de biótipos de plantas da- ninhas resistentes a herbicidas, é de fundamental importância para que técnicas de manejo sejam utilizadas para evitar ou retardar o aparecimento de plantas resistentes em uma área e, caso já esteja presente na área, evitar sua disseminação e reduzir sua presença. Ressaltamos que embora a seleção de biótipos de plantas daninhas resistentes seja um fato que exige cuidados e mudanças nas práticas agrícolas não é um fenômeno que inviabilize o uso de herbicidas; é, pois um fenômeno que exige do produtor racionalização de medidas de manejo de plantas daninhas. 92 de ervilhaca (Vicia sativa) e herbicidas. In: CONGRESSO BRASILEI- RO DA CIÊNCIA DAS PLANTAS DANINHAS, 24., São Pedro, 2004. Resumos... São Pedro: SBCPD, 2004. p.269. MOREIRA, M.S.; NICOLAI, M.; GALLI, A.J.; MONTEZUMA, M.C.; MARO- CHI, A.I.; CARVALHO, S.J.P.; CHRISTOFFOLETI, P.J. Resistência de buva (Conyza canadensis) ao herbicida glyphosate em pomares de citros do estado de São Paulo. In: CONGRESSO BRASILEIRO DA CIÊNCIA DAS PLANTAS DANINHAS, 25., Brasília, 2006. Resumos Expandidos... Brasília: SBCPD, 2006a. (CD-ROM). MOREIRA, M.S.; NICOLAI, M.; GALLI, A.J.; MONTEZUMA, M.C.; MARO- CHI, A.I.; CARVALHO, S.J.P.; CHRISTOFFOLETI, P.J. 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Assim sendo, é importante que no momento da seleção do herbici- da seja identificado o grupo químico ao qual o herbicida pertence e, portanto, o mecanismo de ação. Na Tabela 1 estão apresentados os herbicidas classificados dentro de cada um dos grupos quími- cos, agrupados por mecanismo de ação. Alguns grupos ou subgru- pos de herbicidas existentes no mundo não foram incluídos nesta tabela, pois não existem produtos comercializados no Brasil, por exemplo, K2 e L. Dos grupos químicos apresentados, os grupos A, B, E, G e O não serão comentados neste capítulo, pois por apresentarem casos de resistência documentados no Brasil possuem capítulos individu- ais neste livro. Os grupos C, D, F, H, K1, K3 e Z, respectivamente, inibidores do fotossistema II, inibidores do fotossistema I, inibidores da biossíntese de caroteno, inibidores da Glutamina sintetase, ini- bidores da formação dos microtúbulos, inibidores da divisão celular e organo-arsenicais (Grupo Z) serão contemplados neste capítulo, de forma sumária. 97