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;

Casos: Elementos essenciais ou benéficos podem ser tornar tóxicos quando presentes em concentrações muito altas

Fortemente influenciados pelo pH do solo;

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.

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.

Acidez do solo afetado por:

TOXIDEZ POR ALUMÍNIO

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)

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;

Alumínio no solo

pH< 5,5 a dissolução de Al tende a aumentar – Al(H2O)6

3+ 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

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.

Características químicas do Al

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 raiz (apoplasto) = Afroxamento /Stress

Al 3+

Al 3+

PO4 3-

Al 3+

COO --

COO --

COO --

PO4 3-

PO4 3-

PO4 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

Ac. Orgânicos + fenóis

Complexos de Al (perde a toxicidade para plantas não atravessam a

parede celular /não são adsorvidos.

Regem com Al

Ac. Orgânicos de baixo peso + Al

Estruturas cíclicas

Retiradas da célula por detoxicacao da rizosfera exsudação radicular

ou

Absorção e transporteSo

luto

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(ío

ns,á

c. O

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Solu

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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

Absorção de Al e seus complexos: Risco do prevalecer apoplasto e simplasto, e espacos endomembranares

Absorção e transporte

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)

Simantologia da 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;

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;


Raiz:

A raiz perde seletividade, dificultando absorção de nutrientes;

Necrose do tecido;

Divisão anormal das células;

Formação de células com dois núcleos;


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;


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.

Toxidez por Alumínio nas 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.


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.


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

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

Concentração de Alumínio, em solução nutritiva, tóxica às

plantas.

Mecanismos de tolerância de plantas a metais pesados

A poluição de metais pesados e muitos dos sérios problemas ambientais influenciados pelos atividade antrópicaFonte de contaminação:Fertilizantes / Pesticidas água de irrigação contaminada / Combustão de carvão mineral e óleoGás 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 celularesReações dos grupos teólicos com cátions metálicos Afinidade do grupo fosfato do ADP e ATPInativação 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

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