Boas Práticas no Cultivo de Arroz por Alagamento, em Portugal

Emissões biogénicas de compostos orgânicos voláteis

pelo sistema solo-planta do arroz - resposta a diferentes

condições ambientais

Nazaré Couto

Eduardo P. Mateus, Catarina Oliveira, Marco G. Silva e Alexandra B. Ribeiro

30 Maio 2013

Índice

Enquadramento

Determinação de condições para a análise de COVs – parte I

Determinação de COVs por amostragem passiva e activa – parte II

Determinação de COVs por amostragem passiva - parte III

Resultados e Conclusões

metabolismo secundário das plantas

produção e emissão de

COVs

interação planta-

ambiente

Compostos orgânicos voláteis (COVs)

percursores de oxidantes fotoquímicos

formação de partículas /aerossóis

semelhantes a uma neblina ou névoa

Quantidade emitida

e respectiva

composição de

COVs

Temperatura

Humidade

Stress biótico (agentes patogénicos e /ou

herbívoros)

…

Terpenos função ecológica muito

importante sobrevivência da planta no

ecossistema

interações planta-insecto planta-agente patogénico

planta-planta

varia com a espécie vegetal e fatores

externos que podem induzir stress na planta

odor

característico

função do tipo e

quantidade relativa

de compostos

libertados

Determinação condições para análise de COVs – parte I

Simulação das emissões

2 vasos com solo arenoso

2 vasos com solo argiloso

Solos de Salvaterra de Magos

1) Vasos com solo até 6 cm do topo

2) Saturados com água

3) 8 sementes var. ariete

4) Regados até 2 cm do solo, diariamente

5) Germinação

6) Deixar 3 pés. Arrancam-se restantes

7) Regar como em 4)

Task 1 – Caracterização das emissões biogénicas

Extracção de voláteis por SPME

Fibra 100 m PDMS

“in situ”

limoneno? -pineno? Sesquiterpenos?

Contaminantes?

Solo argiloso

Vaso

Frasco

Frasco

Cromatógrafo Gasoso HP 5890

Detector: FID

Coluna: DB-5 (23 m x 0.32 mm i.d.; df = 1.0 m)

Análise dos voláteis emitidos por cromatografia gasosa

Arroz saudável

Arroz com danos mecânicos

Arroz infestado com

Nilaparvata lugens

Arroz infestado com

Spodopera litura

16 voláteis detectados

7 terpenóides,

3 alcoois,

2 cetonas,

1 aldeído,

1 acetato,

1 hidrocarboneto

1 indole

Extração por head space

Tubos de Tenax e SPME

[Oryza sativa]

Xu et al -Chinese Science bulletin Vol 47 Nº 16 2002

8 compostos

Quantidades vestigiais

Determinação de COVs por amostragem passiva e activa – parte II

2011 - 2012

Fibras SPME de 2 cm de DVB/carboxen/PDMS

- mais sensível, voláteis mais polares

Tubos com Tenax – Desadsorção térmica (Labiagro)

- monitorização no campo

Metodologia

Tratamentos

1. Solo com textura areno franca, campo (TN)

2. Solo com textura argilo-limosa, campo (TE)

2.1. aumento de temperatura, câmara aberta (TEC)

2.2. aumento de temperatura e da concentração de CO2, câmara aberta

(TECC)

Amostragem

Estática – SPME (2 cm DVB/carboxen/PDMS)

GC-FID

GCхGC – FID

GC/MS

Dinâmica – Tubos adsorventes de Tenax TA GC/MS (desorção térmica)

DVB/carboxen/PDMS

PDMS

Cromatógrafo Gasoso HP 5890

Detector: FID

Coluna: DB-5 (23 m x 0.32 mm i.d.; df = 1.0 m)

1.Solo com textura areno franca, campo (TN) - 18

2.Solo com textura argilo limosa, campo (TE) - 25

3. aumento de temperatura (TEC) - 44

4. aumento de temperatura e da concentração de CO2(TECC) - 31

TECC

TEC

Background Branco Tenax

Lab – Purga e armadilha

Legenda:

TEC - aumento de temperatura

TECC - aumento de temperatura e da concentração de CO2

Dificuldade em extrair informação

do “ruído do sistema” em

cromatografia unidimensional

17 Modulador térmico

GC GC: O sistema

O sistema GC x GC

2 colunas capilares – fases diferentes

1 interface – modulador

2 mecanismos independentes de separação

GC GC: Nova apresentação de resultados - exemplo

GCxGC - FID

10 15 20 25 30 35

7.50

6.25

5.00

3.75

2.50

1.25

0.00

min

s

125000 250000 375000 500000 625000

Rice8c_2D_csv_s_s_s_x

cis-3-Hexen-1-ol (Álcool da folha)

Hexanal 3-hexanol isómero Hexen-1-ol Decanal Heptanal

Green leaf volatiles

15.0 17.5 20.0 22.5 25.0

7.50

6.25

5.00

3.75

2.50

1.25

0.00

min

s

0 500 1000 1500 2000 2500 3000

Rice8_93_2D_CSV_s_x_x

LIMONENE

Terpenos – monoterpenos (m/z 93)

27.50 28.75 30.00 31.25 32.50 33.75 35.00

7.50

6.25

5.00

3.75

2.50

1.25

0.00

min

s

0 250 500 750 1000 1250 1500

Rice8_204_2D_CSV_x_s

Terpenos – sesquiterpenos (m/z 204)

TECC

TN

TEC

Determinação de COVs por amostragem passiva– parte III

Metodologia

Tratamentos

1. Solo com textura areno franca, campo (TN)

2. Solo com textura argilo-limosa, campo (TE)

2.1. aumento de temperatura, câmara aberta (TEC)

2.2. aumento de temperatura e da concentração de CO2, câmara aberta

(TECC)

Amostragem

Estática – SPME (2 cm DVB/carboxen/PDMS)

GC-FID

GCхGC – FID

GC/MS

2012 - 2013

Fase Vegetativa Fase Reprodutiva Fase Maturação

Compostos TN TE TECC TEC TN TE TECC TEC TN TE TECC TEC

Myrcene X

α - Pineno X X X X X X

Cymene X X X X X

Limoneno X X X X X X X X X

Cineol X X X X X X X X

Ocymene X

Linalol X X

Caryophyllene X X

α-Farnesene X X X X

Curcumene X X

Fase Vegetativa Fase Reprodutiva Fase Maturação

Compostos TN TE TECC TEC TN TE TECC TEC TN TE TECC TEC

2-Hexenal X X X X X X X X X X X

4-Hexenol X X X X X X X X X X X

2,4-Hexadienal X X X X X X X X

1-Nonen-3-ol X X

Nonanal X X X X X X

2,6-Nonadienal X X

Decanal X X

Undecanal X

Alguns COVs emitidos ao longo do ciclo - GC/MS

Terpenos

Green leaf volatiles

As emissões de compostos voláteis de O. sativa são vestigiais

(amostragem activa e passiva).

Os resultados de campo foram qualitativamente limitados devido á

concentrações vestigiais dos VOCs e ao ruído de fundo ambiental e

analítico.

A cromatografia bidimensional mostrou maior “sensibilidade qualitativa

e quantitativa” que os sistemas unidimensionais.

A utilização de técnicas analíticas como GCxGC e GC/TOFMS e/ou

uma metodologia de amostragem procurando a extração de maiores

volumes de amostra poderão aumentar a informação sobre os voláteis

emitidos.

Resultados e Conclusões - I

Resultados e Conclusões - II

Detectados terpenos e green leaf volatiles durante o ciclo de vida.

Os terpenos são emitidos em concentrações vestigiais e os “green

leaf volatiles” em baixas concentrações permitindo apenas uma

análise qualitativa.

Emissão dos VOCs aparentemente associada à introdução de

factores de stress abiótico, em especial aumento de temperatura.

Obrigada!