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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 ; - PowerPoint PPT Presentation
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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:
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
s de
pes
o
(ío
ns,á
c. O
rgân
. AA)
Solu
tos
de p
eso
(ío
ns,á
c. O
rgân
. AA)
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;
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;
Sintomas de toxidez por Alumínio
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.
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
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;
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