Impacto da resistência ao glyphosate em genótipos de azevém e de capim-pé-de-galinha

Abstract

As culturas agrícolas estão sujeitas a conviver com plantas daninhas que podem, em determinadas situações, reduzir seu potencial genético de produção, causando prejuízos. Na maioria das vezes, devido à praticidade e ao custo, essas plantas são controladas pela aplicação de herbicidas, o que se denomina de controle químico. Dentre os produtos utilizados, está o glyphosate, que nos últimos anos vem sendo usado de maneira repetitiva devido à presença quase que exclusiva de culturas tolerantes a esse herbicida, como a soja, o algodão e o milho. Com isso, a utilização desse herbicida vem selecionando, nos últimos anos, plantas que apresentam adaptações para resistir a sua ação, dentre elas o azevém e o capim-pé-de-galinha. A resistência pode ser causada por diferentes mecanismos, envolvendo ou não a enzima-alvo de atuação do herbicida. Para o glyphosate, essa enzima é a 5-enolpiruvilshiquimato-3-fosfato, e essa pode apresentar mutações simples ou duplas. Essas mutações, além de afetar a tolerância da planta ao herbicida, podem modificar a fisiologia e o metabolismo da espécie, tornando-a mais ou menos adaptada ecologicamente, o que é denominado de fitness. Este trabalho teve por objetivo estudar os impactos da resistência ao glyphosate nas duas espécies supracitadas. Em um primeiro trabalho, plantas de azevém resistentes ao glyphosate foram comparadas a plantas suscetíveis quanto a seu perfil metabólico e proteico antes e após a aplicação do herbicida. As plantas suscetíveis apresentaram maiores níveis de aminoácidos produzidos derivado da rota do ácido chiquímico e menores teores de glyphosate em suas folhas, 72 horas após a aplicação do herbicida. Observou-se que as plantas suscetíveis apresentaram maior desenvolvimento, maior expressão de proteínas ligadas ao sistema fotossintético do azevém e expressão diferencial de proteínas ligadas à defesa vegetal contra estresses, ausentes nas plantas resistentes. Após a aplicação do herbicida, as plantas suscetíveis morreram, e as resistentes sobreviveram, passando a expressar, também, a enzima EPSPS sintase, sendo esse um dos mecanismos de resistência encontrados para a espécie. Em um segundo trabalho, avaliaram-se, em dois experimentos, os impactos da resistência ao glyphosate, causados por mutações simples ou duplas, no capim-pé-de-galinha, e seus efeitos na cultura da soja. O desenvolvimento e a fecundidade do capim-pé-de-galinha são pouco afetados pela mutação simples na posição 106 da enzima EPSPS, na ausência do glyphosate. Por outro lado, a mutação dupla da enzima nas posições 102 e 106 gera elevados custos no desenvolvimento e na reprodução das plantas. Quando se aplica o herbicida, a situação inverte-se. Plantas com a presença de uma mutação passam a sofrer intoxicação com o herbicida, chegando, inclusive, a morrer, enquanto se observa sobrevivência total de plantas com duplas mutações. Quando em convivência com a soja, na ausência do herbicida, tem-se a cultura mais afetada pela convivência com os genótipos suscetíveis e com uma única mutação. Na presença do herbicida, nas condições observadas, a interferência das plantas de capim-pé-de-galinha foi reduzida.

Crops are subject to live with spontaneous plants that may in certain situations reduce their genetic potential of production, causing losses. Most of the time, due to the practicality and cost, these plants are controlled by the application of herbicides, what is called chemical control. Among the products for this control, there is glyphosate, which in recent years has been used repetitively due to the almost exclusive presence of crops tolerant to this herbicide, such as soybean, cotton and corn. The use of this herbicide has been selecting, therefore in the last years plants that present adaptations to resist its application, among them Italian ryegrass and goosegrass. The resistance can be caused by different mechanisms, involving or not the target enzyme of action of the herbicide. For glyphosate, this enzyme is 5-enolpyruvyl-silicon-3-phosphate and it may present single or double mutations. These mutations, in addition to affecting the tolerance of the plant to the herbicide, can modify the physiology and metabolism of the species, making it more or less ecologically adapted, which is called fitness. The objective of this work was to study the impacts of glyphosate resistance on the two species mentioned above. In a first work, glyphosate resistant Italian ryegrass plants were compared to susceptible plants for their metabolic and protein profile before and after herbicide application. Susceptible plants showed higher levels of amino acids produced from the shikimic acid route and lower levels of glyphosate in their leaves 72 hours after the application of the herbicide. It was observed that the susceptible plants presented greater development, proteins linked to the greater ryegrass physiology expressed and differential expression of proteins bound to vegetal defense against stresses, absent in resistant plants. After the application of the herbicide, the susceptible plants died, and the resistant ones continued their normal physiology and start expressing the EPSPS synthase enzyme, being this one of the mechanisms of resistance found for the species. In a second work, the impacts of resistance to glyphosate, caused by single or double mutations in goosegrass and its effects on soybean crop, were evaluated in two experiments. The development and fecundity of goosegrass is little affected by simple mutation at position 106 of the EPSPS enzyme in the absence of glyphosate. On the other hand, the double mutation of the enzyme at positions 102 and 106, generates high costs in the development and reproduction of plants. When the herbicide is applied, the situation reverses. Plants with the presence of a mutation begin to present phytointoxication with the herbicide. When living with soybeans, in the absence of the herbicide, the culture is most affected by the coexistence with the susceptible genotypes and genotype with a single mutation. In the presence of the herbicide, under the conditions observed, the interference of goosegrass plants was reduced.