ELEMENTOS TXICOS S PLANTAS Nocy Bila ELEMENTOS TXICOS

ELEMENTOS TÓXICOS ÀS PLANTAS Nocy Bila

ELEMENTOS TÓXICOS Todo elemento que não é benéfica – é capaz de causar danos a plantas e animais, podendo até causar a morte. ou Diminui o crescimento e a produção. Origem: Fatores naturais ou antropogênicos; Casos: Elementos essenciais ou benéficos podem ser tornar tóxicos quando presentes em concentrações muito altas Fortemente influenciados pelo p. H do solo;

Elementos tóxicos Ø Ø Ø Alumínio Manganês Ferro Micronutrientes ( B, Cl, Fe, Mn, Mo, Ni, Zn) Metais pesados (Cd, Zn, Sb, Ag, Hg, As, Cu, Au, Bi, Ni, Te, W.

Acidez do solo afetado por: Ø Ø Ø Al , H e Mn em concentrações tóxicas; Redução da produtividade; Limitação do crescimento radicular; Limitação na absorção de água e nutrientes; Baixos teores de cátions, como Ca, Mg e Mo; adiada a disponibilidade de P (produto da fixação qúimica de fosfato por oxi-redução de Fe e Al). Deficiência de N e K po alto inteperismo ou baixa Mat. Org.

TOXIDEZ POR ALUMÍNIO

Acidez do solo 67% dos solos do mundo possuem p. H < 5, 5; - HN (bosque de coníferas de clima temperado) Zona intertropical (savanas florestas húmidas) e acções antropogénicas No Brasil, 60% dos solos com potencial agrícola são ácidos; Al é 3º + abundante na litosfera depois de O 2 e Si (8% na crosta terrestre)

Alumínio no solo Ocorrência Ø Fase sólida do solo: minerais de argila 1º ou 2ºs formados por (aluminossilicatos, Oxi-hidróxi, Al 2(SO 4) e Al 3(PO)4, Ø Cátions Al 3+, retido firmemente, encontrado em baixa concentração no solo;

Características químicas do Al Ø Ø p. H< 5, 5 a dissolução de Al tende a aumentar – Al(H 2 O)63+ ou Al 3+ p. H baixo - Al passa para o complexo de troca do solo (coloides) - substitui cátions removidos pela lixiviação; Retido em concentrações do solo (µmol/L)+ contudo tóxicas p/ > dos vegetais (10 - 350 µmol/L). A solubilidade e deslocamento de Al depende muito de complexantes orgânicos naturais do solo (ác. cítrico, oxálico, húmicos, flúvicos – pela funcionalidade de COO-.

Características químicas do Al Ø Ø Formas poliônicas de Al são tóxicas para raízes e os ligantes diminuem a toxicidade pela redução de carga; Efeito concentrador da carga negativa Toxicidade de Al na superfície de células carregadas ( -) - ocorre na PC e M. Plasmática, Efeito é > para cátions carregados como o Al 3+ Obs. : O efeito toxicidade por Al varia de planta para planta.

Absorção do Al depende 1) p. H ( ≠ts Compostos de hidrolise/Netralizar) 2) Composição química (Neutralizar) Al tem alta afinidade oxi-anions, radicais orgânicos, radicais inorgânicos. 3) Limitações nutricionais: deficiência de Ca, Mg, Mo, baixa disponibilidade de P; Si + Al : p. H 4. 5 < - Complexos Al [O Si (OH)3]2+ : F +Al : Altamente reativo – forma complexos 4) Efeito força iônica ( p. H (K) - [ Al 3+ /H+])

Absorção do Al depende 5) Espécies polinucleares : p. H ou [Al] Polímeros lineares (OH-)/ Polinucleação = Complexos de Al. Macromoléculas velhas ~ (geles amorfos – fase sólida : metaestáveis em Al(OH)3 (s) - Precipitam no apoplasto e celular [Al 3+] na raiz. 6) Poder fitotoxico : Depende da natureza de cada espécie a suportar o grau de fitotoxidade.

7) Presença de Cátions Divalentes (Ca e Mg): (Ca, Mg) + (COO-Peptinas) ----- Rigidez + Extensao da Pcel. Al (p. H 4) + Ac. Polig (COO- )----- WAK (Prot. Quinase) – PC da raiz (apoplasto) = Afroxamento /Stress Al 3+ PO 4 3 COO -- Al 3+ COO -PO 4 3 COO -Al 3+ PO 4 3 - 1) Solutos iónicos em contato com MP ++ (560 X) eficientes a fosfatotidilcotina 2) Depende da relac. : Pot. Zeta << 0 = Favorece a ligacao c/ Al 3+. Pot Zeta >> 0 Reduz a Afinidade do Al 3+ [ Ca e Mg]

8) Papel dos Compostos orgânicos Ac humicos e fuvicos+ Ac. Orgânicos + fenóis Regem com Al Complexos de Al (perde a toxicidade para plantas não atravessam a parede celular /não são adsorvidos. ou Ac. Orgânicos de baixo peso + Al Estruturas cíclicas Retiradas da célula por detoxicacao da rizosfera exsudação radicular

(ío Solu ns to , ác s d. O ep rg es ân o. A A) Absorção e transporte

Absorção e transporte Absorção de Al e seus complexos: Risco do prevalecer apoplasto e simplasto, e espacos endomembranares 1. O transporte no apoplasto : + por difusão que por fluxo massa. 2. Parte das pepetinas (Ac. Poligalacturónico - Lamela média. ELA das raízes - G. carboxílicos (R-COO-) atuam como trocadores de cátions. 3. O ELA = Espaço de Donnan (onde ocorre troca catiônica e a repulsão aniônica tomaram lugar. 4. Estes grupos carboxílicos ou ânions indifusíveis do apoplasto retêm o Ca 2+ e em menor proporção Mg 2+ e H+. 5. O Al também pode ser retido por nestes grupos funcionais para, em seguida ser transportadas para citoplasma. 6. É exatamente neste local onde se observa ambas ações fitotóxicas do Al. Que ‘e a inibição da absorção de Mg 2+ por competição de grupos funcionais

Simantologia da Toxidez por Alumínio Ø Ø Al liga-se a substância da C, MC, Citoplasma Tóxico por lesar o funcionamento normal das raízes; Inibe o seu crescimento; Bloquea os mecanismos de aquisição e transporte de água e nutrientes (Calose)

Sintomas de toxidez por Alumínio Ø Ø Ø Ø Na raiz: Diminuição na absorção de P; Coloração castanha ou aparecimento de manchas (O 2); Redução na taxa do crescimento; Pontas podem enegrecer; O diâmetro pode aumentar (raízes grossas e curtas); Aspecto quebradiço;

Sintomas de toxidez por Alumínio Sintomas na raiz: Diminuição do crescimento de raízes laterais; Acúmulo de raízes no ápice da raiz principal; Sistemas radiculares de menor volume e área; Inibição da área e volume dos pêlos radiculares;

Sintomas de toxidez por Alumínio Raiz: A raiz perde seletividade, dificultando absorção de nutrientes; Necrose do tecido; Divisão anormal das células; Formação de células com dois núcleos;

Sintomas de toxidez por Alumínio • • • Nas folhas: Redução geral do crescimento; Folhas pequenas; Coloração verde-escura; Maturação tardia; Ramos com coloração púrpurea; Sintomas semelhantes às deficiências de Ca e Fe, com enrolamento de folhas jovens ou malformações e colapso de pecíolos;

Toxidez por Alumínio nas folhas Ø Ø Áreas cloróticas ou necróticas sobre a superfície foliar (lembrando sintomas de deficiência de Mn ou deficiência hídrica); Sintomas semelhantes à extrema falta de P e K; Amarelecimento de uma larga faixa ao longo das margens; Secamento das folhas.

Efeitos indiretos causados pela toxicidez de Alumínio Ø Os sintomas de excesso de Al se dão pela falta de outros nutrientes, o que não significa que não há nutrientes no solo, mas sim que não há em quantidades suficientes ou a planta não consegue absorvê-los.

Toxidez por Alumínio – Leguminosas Ø Leguminosas fixando N 2 atmosférico, devido à simbiose, são geralmente mais sensíveis à toxidez de Al do que quando estão sendo supridas com N mineral.

Toxidez por Alumínio – Leguminosas Ø Ø São + sensíveis à toxidez de Al do que quando estão sendo supridas com N mineral. O Al pode reduzir a fixação biológica de N 2 de três maneiras: 1) Causando injúrias na planta hospedeira; 2) Reduzindo a sobrevivência de células livres de rizóbio; Interferindo em vários estádios do processo de fixação biológica de N 2.

Toxidez por Alumínio – Leguminosas Plantas noduladas com o gênero Bradyrhizobium são geralmente mais tolerantes à acidez; Os microorganismos devem possuir tolerância a baixos valores de p. H antes de serem tolerantes ao Al; O Al pode danificar o perfeito funcionamento dos nódulos.

Toxidez por Alumínio As espécies e variedades dentro da mesma espécie podem mostrar tolerância muito diferente à toxidez de Al.

Sintomas de toxidez por alumínio Algodão Ø Desvio lateral da raiz principal; Ø Tortuosidade anormal; Ø Deformações da forma cilíndrica; Ø Acúmulo de raízes secundárias próximo a superfície;

Sintomas de toxidez de alumínio em cebola

Sintomas de toxidez de alumínio em cebola

Sintomas de toxidez de alumínio na raiz do milho

Crescimento radicular da cana-deaçúcar em solos eutrófico e álico

Neutralização da toxidez por alumínio Correção do p. H: calagem

Efeito da calagem na produtividade das culturas Área cultivada com milho com a mesma adubação. As plantas menores da frente, estão em solo não corrigido com calcário.

Concentração de Alumínio, em solução nutritiva, tóxica às plantas. Planta Concentração de Alumínio (cmolc. dm-3 ) Cevada 0, 7 -2 Beterraba 2 Repolho 7 Milho 1 -14 Alface 0, 7 -2 Aveia 7 Laranjeira 0, 1 -5 Amendoim 80 -240 Rabanete 7 Arroz 1, 2 Centeio 7

Concentração de Alumínio, em solução nutritiva, tóxica às plantas. Planta Concentração de Alumínio (cmolc. dm-3 ) Sorgo 1 -7 Fumo 1 -3, 2 Nabo 14 Trigo 0, 1 -0, 5 Grama-vent. colonial 32 -80 Digitaria spp. 16 -80 Dente-de-leão 2 -32 Agrostis alba 14 -80

Mecanismos de tolerância de plantas a metais pesados A poluição de metais pesados e muitos dos sérios problemas ambientais influenciados pelos atividade antrópica Ø Fonte de contaminação: Ø Fertilizantes / Pesticidas água de irrigação contaminada / Ø Combustão de carvão mineral e óleo Ø Gás emitido por veículos, incineração de resíduos urbanos, industriais, mineralizacao, fundição e refinamento.

Classificam-se em : Ø Ø metais, semi metais, e não metais que possuem densidades atômicas > 5 Kg/dm 3 e que estão associados a poluição ambiental e toxicidade de seres vivos. Danos provocados pelo excesso de metais pesados nas plantas podem: Ø Mudança na permeabilidade das membranas celulares Reações dos grupos teólicos com cátions metálicos Afinidade do grupo fosfato do ADP e ATP Ø Inativação de enzimas e proteínas funcionais. Ø Ø

Tolerância de plantas a metais pesados Existem diferentes habilidades e depende da espécie e tecido vegetal de cada planta 1. Imobilização – Barreira a entrada de MP- produção de mucilagem e calose evitando íons no tecido vegetal 2. Exclusão – prevenir a entrada de MP p/ citoplasma por exsudação da M. plasmática (Lactuca sativa e Lupinus albus) 3. Quelação – Contribuem para detoxicacao pela reação de na concentração de metais livre no citoplasma reduz a reatividade e solubilidade. • Fitoquelatinas Matalotioneinas Ácidos orgânicos e aminoácidos 4. Compartimentalizacao – remoção de MP do citoplasma e armazenamento em vacúolos limitando a sua circulação. 5. Hipertolerancia – Toleram e tem mecanismos de hiper acumulacao – são geneticamente preparados.

Manganês (Mn) Ocorrência: Ø Brasil: solos drenagem deficiente, p. H < 5 Ø 3 três estados de oxidação (Mn 2+, Mn 3+, Mn 4+ ), como óxidos insolúveis ou quelado. Ø É absorvido na forma Mn 2+ após liberação de um quelado ou após a redução de óxidos de valências superiores. Existem em 3 compartimentos na raís: 1) Apoplasto – fracção trocável – adsorvido por cargas (+) da P. Celular Ø 2 ) Citoplasma – fração lábil 3) Vacúolo – fracção não lábil Ø Transporte: Raizes ------ aérea : Via Xileme ---- Via corrente transpiratória. Tem diferentes concentrações na plantas.

Funções: ØImportante para a estrutura lamelar dos tilacóides dos cloroplastos. ØÉ essencial para a reação de Hill – na clivagem da água e a evolução de O 2 são dependentes de uma manganoproteína. Ø É cofator ≠ts enzimas (Peroxidases e algumas do metabolismo do C e do N. Ø Nao é comum os sintomasde deficiência de Mn, mas, na sua ausência, origina uma desorganização das membranas dos tilacóides Ø e Clorose internerval nas folhas mais jovens

Toxicidez por Mn Ø Clorose internerval nas folhas mais jovens ØDeslocamento ; FJ `----- FV. Fonte: Volnei, 2010

FERRO (Fe) Ø Ø As atividades químicas de Fe (Fe 2+ e Fe 3+, são muito baixas no solo, tanto na sua concentração como no p. H > 5, 0. Fe reage com grupos OH-, precipitando-se na forma de óxidos metálicos hidratados. Mecanismo de absorção Ø Ø Gramíneas, exsudam fitossideroforos (ác. avênico, ác. mugênico), - sao iminocarboxílicos que complexam o Fe 3+ com O e N Planta absorvido complexo, (Fe é liberado utilizado pela planta, enquanto o fitossideroforo e metabolizado ou liberado para o solo.

Ø Dico e certas Monocotiledôneas, a ATPase (redutase) induzível + liberação agentes quelantes (Comp. Fenólicos) ligam-se ao Fe 3+ na rizosfera e movem-se à membrana, onde o Fe é reduzido antes de ser absorvido. Ø Em plantas superiores, o Fe é necessário para a síntese de clorofilas (citocromos, da ferredoxina e de certas enzimas como catalase e as peroxidases). ØDe modo geral, atua como carreador de elétrons, na medida em que sofre oxidação e redução alternadas, entre suas formas Fe 2+ e Fe 3+.

SINTOMA DE DEFICIENCIA DE Fe Ø Ø É relativamente imóvel no floema, a clorose internerval típica da deficiência de Fe - inicia nas folhas mais jovens. A clorose pode atingir também as nervuras, de sorte que a folha fica como um todo amarelada. Em vários casos, a folha pode tornar-se branca com áreas necróticas, em razão da inibição da síntese de clorofilas Fonte : Google. com

Obrigada