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USO DE AMINOÁCIDOS NA AGRICULTURA
05/04/2017
Paulo Roberto de Camargo e Castro
Apresentação realizada durante o VII Fórum e Exposição Abisolo
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DEFINIÇÕES
Apresentação realizada durante o VII Fórum e Exposição Abisolo
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OS AMINOÁCIDOS SÃO OS BLOCOS ESTRUTURAIS DAS
PROTEÍNAS
COOH
C
R´
NH2
H
Uma grande variedade de aminoácidos é teoricamente possível, mas do ponto de vista prático só nos interessam os L--aminoácidos. Apenas 20 tipos são usados para a construção de proteínas.
H+
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CONCEITOS
Carbono: substância quebradiça, cristalina, negra; carvão vegetal, coque e
fulígem são formas microcristalinas ou amorfas de carbono.
Aminoácidos: são ácidos carboxílicos nos quais um átomo de hidrogênio foi
substituído por um grupamento amino (-NH2).
Matéria orgânica do solo: é material complexo, constituído de substâncias
húmicas, compostos hidrolizáveis, aminoácidos, aminoaçúcares, carboidratos,
compostos ligados às argilas, compostos livres, graxas, ceras e resinas.
C AAs M.O.
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CONCEITOS
Péptidos: cadeia de dois ou mais aminoácidos unidos mediante ligações
peptídicas
Proteina: união de muitas cadeias polipeptídicas.
Aminoácidos livres: são aqueles que se encontram individualizados. Seu peso
molecular é baixo e são assimiláveis pela planta.
Aminoácidos totais: engloba tanto aminoácidos livres como aminoácidos
ligados em forma de peptídios ou proteínas.
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Val
Pro
Phe Met Lys
Leu
Tyr
Trp
Thr Ser
Ile
His
Gly
Glu
Cys
Gln
Asp
Asn
Arg
Ala
20 AMINOÁCIDOS ENCONTRADOS EM PROTEÍNAS
Não-polar (hidrofóbicos)
Tendem-se a agregar no interior da estrutura proteica
Polares, positivam. carregados (hidrofílicos)
Polares não-carregados (hidrofílicos)
Polares, Negativam. carregados (hidrofílicos)
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CARACTERÍSTICAS DOS AMINOÁCIDOS
• Ácidos orgânicos com um ou mais grupamentos amínicos na molécula. Eles são constituíntes de proteínas e precursores de diversas substâncias que regulam o metabolismo vegetal (alfa-aminoácidos livres).
• Aplicação em cultivos não é com o objetivo de suprir de aminoácidos para síntese proteica mas como ativadores do metabolismo fisiológico.
• Triptofano é precursor do IAA, metionina produz etileno e arginina é o principal grupo de aminoácidos em plantas de videira e de cana-de-açúcar.
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• Tirosina e fenilalanina são precursores de compostos fenólicos como ácido cinâmico, flavonas e ácido cumárico, relacionados com as defesas das plantas contra doenças e pragas. Também são precursores da síntese de lignina nos vegetais, aumentando a resistência contra as condições de vento e chuva.
• Alguns resultados mostraram que os aminoácidos protegem as plantas contra estresses principalmente de herbicidas.
CARACTERÍSTICAS DOS AMINOÁCIDOS
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HIPÓTESES DE ATUAÇÃO
• Precursores de hormônios
Ex: Zn – Triptofano – Auxina (IAA)
Metionina – ACC e Etileno
• Nutrição mineral de plantas
• Efeito complexante de nutrientes
• Maior resistência ao estresse hídrico e alta temperatura
• Maior resistência ao ataque de doenças e pragas Apresentação realizada durante o VII Fórum e Exposição Abisolo
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COMPLEXAÇÃO
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AÇÃO COMPLEXANTE
COOH
C
H
NH2
R
COOH
C
H
NH2
R
Metal
Molécula de um complexo metal-aminoácido Apresentação realizada durante o VII Fórum e Exposição Abisolo
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PRINCIPAIS DIFERENÇAS QUELATO-COMPLEXO
AMINOÁCIDOS, etc... EDTA, EDDHA, DTPA, etc....
Estabilização mediante ligações fortes
Estabilização mediante ligações fracas
O termo só é associado a agentes de sínteses químicas (sintéticos)
O termo associa-se a agentes naturais
Podem produzir fitotoxicidades, a planta não reconhece como naturais
Não produzem fitotoxicidade já que a planta os reconhece como naturais
Atuam em níveis de pH estritos
Atuam em níveis de pH amplos
QUELATO
COMPLEXO
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ABSORÇÃO
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MECANISMOS DE ABSORÇÃO
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MECANISMOS DE ABSORÇÃO
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ABSORÇÃO DE NITROGÊNIO PELA PLANTA
• NO3-N – Parte aérea da planta.
• NH4-N – Incorporado em AAs antes do transporte.
• AAs-N – Alocado à parte aérea mais lentamente que NO3-N e a curto prazo alocado semelhantemente ao NH4-N.
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• Amidas – L-Gln e L-Asn mantém bom crescimento das plantas, outros AAs não mantém, podendo restringí-lo.
• Micorrizas – aumentam a capacidade das plantas de utilizarem AAs-N.
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RAIZ INFECTADA COM FUNGO MICORRÍZICO ECTOTRÓFICO
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• Em florestas temperadas, AAs-N e NH4-N são semelhantemente utilizados pelas árvores.
• AAs sofrem transaminação, diaminação e descarboxilação antes de serem translocados à parte aérea.
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• Microrganismos são competidores mais eficientes do que plantas para as várias fontes de nitrogênio.
• Enantiômeros D de AAs não são metabolizados eficientemente pelas plantas.
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• NH4-N ou NO3-N como nutrientes, são afetados pelo pH; NH4-N resulta numa produção excessiva de prótons e NO3-N resulta num excesso de consumo de prótons nas raízes, afetando os processos de absorção de nutrientes.
• AAs são absorvidos através de simporte de prótons, com 1 ou 2 prótons transportados simultaneamente com o AA.
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Plantas não micorrizadas absorvem AAs pelas raízes: transportador Lisina-Histidina 1 (LHT1) e Aminoácido Permease 5 (AAP5) respondem pela entrada de 2 grupos de AAs, neutro/ácido e básico (L-Arg/L-Lys). Aminoácido Permease 1 também está envolvida no processo. Enquanto LHT1 e AAP5 estão relacionadas com baixas concentrações de AAs, AAP1 controla altas concentrações. AAP2 e AAP3 estariam envolvidas no carregamento do floema por AAs. Apresentação realizada durante o VII Fórum e Exposição Abisolo
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APLICAÇÃO FOLIAR
FATORES DE INFLUÊNCIA NA ABSORÇÃO
Tricomas Pêlos Cutícula Umidade superficial Idade da folha Estado iônico interno Estágio de crescimento Temperatura Umidade relativa do ar Disponibilidade de água Vento Ângulo de contato Surfatantes
Fonte: Castro (2009).
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CUTÍCULA E EPIDERME FOLIAR
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Solo
Clima
Cultivar
Expressão / repressão gênica
AMINOÁCIDOS
Síntese proteica
Novas proteínas
Alteração níveis hormonais
Tolerância/Suscetibilidade
Ação hormonal
Funcionais
Transporte iônico
Atividade enzimática
Produtividade
Estruturais Bioquímicas
Alterações
HIPÓTESE DE ATUAÇÃO
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MATERIAL E MÉTODOS
Instalação de experimento
Horto Experimental
Piracicaba (SP)
Altitude de 546 m
Novembro / 2009
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APLICAÇÃO FOLIAR
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APLICAÇÃO FOLIAR
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Fonte: Taiz & Zeiger (2009).
APLICAÇÃO FOLIAR
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ADJUVANTES EM PLANTAS
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ANATOMIA DA CUTÍCULA FOLIAR
Fonte: Castro (2009). Apresentação realizada durante o VII Fórum e Exposição Abisolo
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ABSORÇÃO FOLIAR
Fonte: Heldt (2005)
Simplasto • plasmodesmos • citoplasmas • ectodesmos • membranas • organelas • floema Apoplasto
• espaço intercelular • parede celular • xilema •cutículas • paredes celulósicas • tecidos suberificados • tecidos lignificados • colênquima • esclerênquima
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MATERIAL E MÉTODOS
Acompanhamento das fases vegetativas
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MATERIAL E MÉTODOS
Época de aplicação
Estádio fenológico V5 (Fehr & Caviness, 1977)
35 DAE (dias após a emergência)
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MATERIAL E MÉTODOS
Coleta de dados – Parâmetros biométricos
Conteúdo de clorofila (SPAD) Altura das plantas (cm)
Estádio vegetativo: 7, 15 e 30 DAA (dias após a aplicação)
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MATERIAL E MÉTODOS
Coleta de dados – Parâmetros biométricos
Estádio R1 (início do florescimento)
Biomassa fresca
Área foliar
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MATERIAL E MÉTODOS
Coleta de dados – Parâmetros de produção (quantitativos)
Estádio R9 (maturação plena)
Número de vagens
Massa fresca de vagens
Massa seca de vagens
Massa média de 100 grãos
Massa total de grãos
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B B B
A
0
10
20
30
40
50
60
Controle Produto 1 Adubação do Solo Produto 1 +Adubação do solo
ALTURA (cm) DA PLANTA
PARÂMETROS BIOMÉTRICOS
Apresentação realizada durante o VII Fórum e Exposição Abisolo
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C
A
BC AB
0
5
10
15
20
25
Controle Produto 1 Adubação do Solo Produto 1 +Adubação do solo
TEORES DE K (g kg-1 ) NA PLANTA
PARÂMETROS BIOMÉTRICOS
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BC BC
A
AB
0
20
40
60
80
100
120
140
160
Controle Glifosato Produto 1 +Glifosato
Adubação do Solo+ Glifosato
TEORES DE B (g kg-1 ) NA PLANTA
PARÂMETROS BIOMÉTRICOS
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ATIVIDADE DA ENZIMA NITRATO REDUTASE (NR)
PARÂMETROS METABÓLICOS
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ATIVIDADE DA ENZIMA GLUTAMINA SINTETASE (GS)
PARÂMETROS METABÓLICOS
Apresentação realizada durante o VII Fórum e Exposição Abisolo
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CONCENTRAÇÃO DE PROTEÍNAS TOTAIS SOLÚVEIS
PARÂMETROS METABÓLICOS
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BENEFÍCIOS
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AMINOÁCIDOS NA AGRICULTURA
• Começaram a ser utilizados no final dos anos 60,
especialmente para atenuar os efeitos adversos do
estresse.
• Foram aplicados também como fertilizantes foliares,
aportando especialmente nitrogênio.
• Geralmente são utilizados em misturas com outros
compostos orgânicos essenciais, de baixo peso
molecular (polinucleotideos, derivados púricos e
polipeptídeos) que são produzidos durante o
processo de elaboração dos produtos comerciais.
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Adição de Arginina 20 ppm na solução nutritiva
Cultura da cana-de-açúcar
- Aumento da emergência
- Forte efeito positivo no crescimento
- Estimulou desenvolvimento de células
NICKELL e KORTSCHAK (1964)
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Potencial hídrico = Potencial pressão + Potencial osmótico
Desidratação parcial
Ajuste osmótico
Hidratação
Água
Água
NaCl
Aminoácidos (Prolina)
Inclusoras
Exclusoras
SALINIDADE
Hidratação
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Decréscimo da transpiração
SIGNIFICADO PARA A PLANTA:
Maior estoque de água, maior transporte de água
Estoque de assimilados para os orgãos perenes e estádio
dormente
Aumento na tolerância à dessecação
Abertura estomática
Conteúdo de prolina e açúcares
Senescência
Abscisão foliar
Aumento no diâmetro do caule
Senescência
- +
+
+ +
+
ÁCIDO ABSCÍSICO (aumento)
ETILENO (aumento)
ESTRESSE HÍDRICO
REGULAÇÃO HORMONAL DURANTE O ESTRESSE HÍDRICO: (+) RESPOSTAS AUMENTADAS, (-)
RESPOSTAS REDUZIDAS, SEGUNDO TIETZ & TIETZ (1982)
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RESULTADOS
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MAÇÃ
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Porcentagem de Sarna (Venturia inaequalis) nos frutos de maçã ‘Gala’, tratada com 9 aplicações de agroquímicos, São Joaquim, SC 2011/2012
A
B
C
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Controle (água) Produto 2 (0,14 mL/L) Produto 3 (1,0 mL/L) +Produto 2 (0,14 mL/L)
Teste Duncan 5%
Apresentação realizada durante o VII Fórum e Exposição Abisolo
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UVA
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• Local: Pilar do Sul (SP) • Uva: ‘Rubí’ • Data: 2013 • Tratamentos: Na brotação da videira
(setembro) 6 aplicações semanais no solo de Produto 3 5L ha-1; a partir do início da frutificação 10 pulverizações foliares de Produto 3 1L ha-1 até a maturação dos frutos
• Estatística: 4 tratamentos (a) Controle; b) AP
fase vegetativa; c) AP fase reprodutiva; d) AP fase vegetativa e reprodutiva) com 10 repetições, perfazendo 40 parcelas
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0,61
0,68
0,63
0,70
C V R VR
CA
CH
O U
VA
(L/
C)
Produto 3
UVA
B B
A A
Controle F. Veg F. Rep F. Veg + Rep
Apresentação realizada durante o VII Fórum e Exposição Abisolo
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0,00
2,00
4,00
6,00
8,00
10,00
12,00
14,00
16,00
18,00
20,00
Controle F. Veg F. Repr F. Veg + Repr
UVA Te
or
de
só
lido
s so
lúve
is t
ota
is
Produto 3
Apresentação realizada durante o VII Fórum e Exposição Abisolo
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UVA
0,0000
0,0500
0,1000
0,1500
0,2000
0,2500
0,3000
0,3500
0,4000
0,4500
0,5000
Controle F. Veg F. Repr F. Veg + Repr
Produto 3
Aci
dez
to
tal
Apresentação realizada durante o VII Fórum e Exposição Abisolo
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CAFÉ
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• Local: Torrinha (SP)
• Café: ‘Icatú’
• Data: 2013
• Tratamentos: Após colheita, no início das chuvas (outubro) 3 aplicações mensais no solo de Produto 3 30L ha-1; a partir da fase de chumbinho 3 pulverizações foliares de Produto 3 1L ha-1 até a maturação dos frutos
• Estatística: 4 tratamentos (a) Controle; b) AP fase vegetativa; c) AP fase reprodutiva; d) AP fase vegetativa e reprodutiva) com 10 repetições, perfazendo 40 parcelas
• Colheita: 348 dias após o início das aplicações
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Apresentação realizada durante o VII Fórum e Exposição Abisolo
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11,26 10,56
9,78
12,3
C V R VR
PR
OD
UÇ
ÃO
CA
FÉ (
Kg
/co
va)
Produto 3
CAFÉ
AB AB
B
A
Apresentação realizada durante o VII Fórum e Exposição Abisolo
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FEIJÃO
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• EXPERIMENTO: Em condições de vaso as plantas de feijão foram pulverizadas com Produto 3 em diferentes fases fenológicas para se verificar os efeitos do agroquímico no desenvolvimento e produtividade. Foram 5 tratamentos com 10 repetições perfazendo 50 parcelas. Os tratamentos foram inteiramente casualizados e a comparação de médias foi pelo teste de Duncan (5%). Cultivar ‘Carioca’. Semeadura 19/07/2013. Colheita 30/10/2013.
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• TRATAMENTOS:
• Controle (1-10)
• Produto 3 1 L ha-1 (1x) fase vegetativa – 5 mL L-1 (11-20)
• Produto 3 1 L ha-1 (2x) fase vegetativa e antese (21-30)
• Produto 3 1 L ha-1 (3x) fase vegetativa, antese e canivete (31-40)
• Produto 3 1 L ha-1(4x) fase vegetativa, antese, canivete e granação (41-50)
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A
AB AB
B B
Apresentação realizada durante o VII Fórum e Exposição Abisolo
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LATITUDE
ALTITUDE
CHUVA
TOPOGRAFIA
TEXTURA DO SOLO
COMPOSIÇÃO DO SOLO
RADIAÇÃO SOLAR
COMPRIMENTO DO DIA
TEMPERATURA
ÁGUA NO SOLO
AERAÇÃO DO SOLO
MINERAIS DO SOLO
FOTOSSÍNTESE
CRESCIMENTO
FLORAÇÃO
BALANÇO HÍDRICO
RESPIRAÇÃO
ABSORÇÃO DE MINERAIS
PROCESSOS FISIOLÓGICOS
AFETADOS
De ação INDIRETA De ação DIRETA
FATORES DA PRODUÇÃO VEGETAL
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OBRIGADO
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