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Elementos tóxicos às plantas

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 ;

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Elementos tóxicos às plantas

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Presentation Transcript

  1. Elementos tóxicos às plantas Nocy Bila

  2. 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 pH do solo;

  3. Elementos tóxicos • 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.

  4. Acidez do solo afetado por: • 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.

  5. TOXIDEZ POR ALUMÍNIO

  6. Acidez do solo • 67% dos solos do mundo possuem pH < 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 O2 e Si (8% na crosta terrestre)

  7. Alumínio no solo Ocorrência • Fase sólida do solo: minerais de argila 1º ou 2ºs formados por (aluminossilicatos, Oxi-hidróxi, Al 2(SO4) e Al3(PO)4, • Cátions Al3+, retido firmemente, encontrado em baixa concentração no solo;

  8. Características químicas do Al • pH< 5,5 a dissolução de Al tende a aumentar – Al(H2O)63+ ou Al3+ • pH 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-.

  9. Características químicas do Al • 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 Al3+ • Obs.: O efeito toxicidade por Al varia de planta para planta.

  10. Absorção do Al depende 1) pH ( ≠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 : pH 4.5 < - Complexos Al [O Si (OH)3]2+ : F +Al : Altamente reativo – forma complexos 4) Efeito força iônica ( pH (K) - [ Al3+ /H+])

  11. Absorção do Al depende 5) Espéciespolinucleares: pH 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.

  12. 7) Presença de Cátions Divalentes (Ca e Mg): (Ca, Mg) + (COO-Peptinas) ----- Rigidez + Extensao da Pcel. Al (pH 4) + Ac. Polig (COO- )----- WAK (Prot. Quinase) – PC da raiz (apoplasto) = Afroxamento /Stress 1) Solutosiónicos em contato com MP ++ (560 X) eficientes a fosfatotidilcotina Al 3+ PO43- COO -- Al 3+ 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] COO -- PO43- PO43- COO -- Al 3+ PO43-

  13. 8) Papel dos Compostos orgânicos Ac. Orgânicos + fenóis Ac humicos e fuvicos+ Ac. Orgânicos 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

  14. Absorção e transporte Solutos de peso (íons,ác. Orgân. AA)

  15. 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

  16. Simantologia da Toxidez por Alumínio • 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)

  17. Sintomas de toxidez por Alumínio • Na raiz: • Diminuição na absorção de P; • Coloração castanha ou aparecimento de manchas (O2); • Redução na taxa do crescimento; • Pontas podem enegrecer; • O diâmetro pode aumentar (raízes grossas e curtas); • Aspecto quebradiço;

  18. 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;

  19. 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;

  20. 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;

  21. Toxidez por Alumínio nas folhas • 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.

  22. Efeitos indiretos causados pela toxicidez de Alumínio • 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.

  23. Toxidez por Alumínio – Leguminosas • Leguminosas fixando N2 atmosférico, devido à simbiose, são geralmente mais sensíveis à toxidez de Al do que quando estão sendo supridas com N mineral.

  24. Toxidez por Alumínio – Leguminosas • São + sensíveis à toxidez de Al do que quando estão sendo supridas com N mineral. • O Al pode reduzir a fixação biológica de N2 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 N2.

  25. 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 pH antes de serem tolerantes ao Al; • O Al pode danificar o perfeito funcionamento dos nódulos.

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

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

  28. Sintomas de toxidez de alumínio em cebola

  29. Sintomas de toxidez de alumínio em cebola

  30. Sintomas de toxidez de alumínio na raiz do milho

  31. Crescimento radicular da cana-de-açúcar em solos eutrófico e álico

  32. Neutralização da toxidez por alumínio • Correção do pH: calagem

  33. 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.

  34. Concentração de Alumínio, em solução nutritiva, tóxica às plantas.

  35. Concentração de Alumínio, em solução nutritiva, tóxica às plantas.

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

  37. Classificam-se em : • metais, semi metais, e não metais • que possuem densidades atômicas > 5Kg/dm3 e que estão associados a poluição ambiental e toxicidade de seres vivos. • Danos provocados pelo excesso de metais pesados nas plantas podem: • Mudança na permeabilidade das membranas celulares • Reações dos grupos teólicos com cátions metálicos • Afinidade do grupo fosfato do ADP e ATP • Inativação de enzimas e proteínas funcionais.

  38. 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 Lupinusalbus) 3. Quelação – Contribuem para detoxicacao pela reação de na concentração de metais livre no citoplasma reduz a reatividade e solubilidade. • FitoquelatinasMatalotioneinas 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 hiperacumulacao – são geneticamente preparados .

  39. Manganês (Mn) Ocorrência: • Brasil: solos drenagem deficiente, pH < 5 • 3 três estados de oxidação (Mn2+, Mn3+, Mn4+ ), como óxidos insolúveis ou quelado. • É absorvido na forma Mn2+ 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 2 ) Citoplasma – fração lábil 3) Vacúolo – fracção não lábil • Transporte: Raizes ------ aérea : Via Xileme---- Via corrente transpiratória. Tem diferentes concentrações na plantas.

  40. Funções: • Importante para a estrutura lamelar dos tilacóides dos cloroplastos. • É essencial para a reação de Hill – na clivagem da água e a evolução de O2 são dependentes de uma manganoproteína. • É cofator ≠ts enzimas (Peroxidases e algumas do metabolismo do C e do N. • Nao é comum os sintomasde deficiência de Mn, mas, na sua ausência, origina uma desorganização das membranas dos tilacóides • e Clorose internerval nas folhas mais jovens

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

  42. FERRO (Fe) • As atividades químicas de Fe (Fe 2+ e Fe 3+, são muito baixas no solo, tanto na sua concentração como no pH > 5,0. • Fe reage com grupos OH-, precipitando-se na forma de óxidos metálicos hidratados. Mecanismo de absorção • Gramíneas, exsudam fitossideroforos (ác. avênico, ác. mugênico), - saoiminocarboxílicos 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.

  43. 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. • Em plantas superiores, o Fe é necessário para a síntese de clorofilas (citocromos, da ferredoxina e de certas enzimas como catalase e as peroxidases). • De modo geral, atua como carreador de elétrons, na medida em que sofre oxidação e redução alternadas, entre suas formas Fe 2+ e Fe 3+.

  44. SINTOMA DE DEFICIENCIA DE Fe • é relativamente imóvel no floema, a cloroseinternerval 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

  45. Obrigada

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