Transcript TOXIDEZ DE ALUMÍNIO EM PLANTAS

ELEMENTOS TÓXICOS ÀS
PLANTAS
Nocy Bila
ELEMENTOS TÓXICOS
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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;
Elementos tóxicos
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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:
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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
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67% dos solos do mundo possuem pH < 5,5;
- HN (bosque de coníferas de clima temperado) Zona intertropical
(savanas florestas húmidas) e acções antropogénicas
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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)
Alumínio no solo
Ocorrência
 Fase sólida do solo: minerais de argila 1º ou 2ºs
formados por (aluminossilicatos, Oxi-hidróxi,
2(SO4) e Al3(PO)4,

Al
Cátions Al3+, retido firmemente, encontrado em baixa
concentração no solo;
Características químicas do Al
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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-.
Características químicas do Al
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

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.
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+])
Absorção do Al depende
5) Espécies polinucleares : 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.
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
(apoplasto) = Afroxamento /Stress
Al 3+
PO4 3COO --
Al 3+
COO -PO4 3PO4 3COO -Al 3+
PO4 3-
raiz
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. 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
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
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
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
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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;
Sintomas de toxidez por Alumínio
Sintomas na raiz:
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Diminuição do crescimento de raízes laterais;
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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;
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Necrose do tecido;
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Divisão anormal das células;
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Formação de células com dois núcleos;
Sintomas de toxidez por Alumínio
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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




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

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

Leguminosas fixando N2 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


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.
Toxidez por Alumínio – Leguminosas
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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.
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

Desvio lateral da raiz principal;

Tortuosidade anormal;

Deformações da forma cilíndrica;

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-de-açúcar
em solos eutrófico e álico
Neutralização da toxidez por
alumínio

Correção do pH: 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
 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.
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.


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:
 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.
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
Toxicidez por Mn
 Clorose internerval nas folhas mais jovens
Deslocamento ; FJ `----- FV.
Fonte: Volnei, 2010
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), - 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.
 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+.
SINTOMA DE DEFICIENCIA DE Fe




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