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Compostos bioativos para Indução de defesa

Escudo nas plantas com compostos bioativos para defesa

Em um mundo cada vez mais consciente da importância da sustentabilidade, a busca por soluções inovadoras na agricultura se torna crucial. Diante desse cenário, os compostos bioativos surgem como promessas para uma futura agricultura mais eficiente.

Imagine um exército de minúsculos guerreiros naturais, prontos para defender as plantas de pragas e doenças. Essa é a melhor metáfora para descrever os compostos bioativos. Presentes em diversos organismos, incluindo plantas, esses compostos funcionam como um sistema de alerta, ativando mecanismos de defesa natural contra invasores indesejáveis.

Como os compostos bioativos protegem as plantas?

Ao entrarem em contato com patógenos, como fungos, bactérias ou insetos, os compostos bioativos desencadeiam uma série de reações bioquímicas dentro da planta. Essa resposta imunológica envolve diversas etapas:

  • Acúmulo de calose ou compostos fenólicos: A planta constrói barreiras físicas para dificultar a entrada dos invasores.
  • Ativação de vias de sinalização: As moléculas de sinalização, como o ácido salicílico e o ácido jasmônico, são liberadas, alertando as células vegetais sobre o ataque.
  • Produção de enzimas defensivas: A planta fabrica armas químicas para combater os patógenos.

Por que os compostos bioativos são uma alternativa promissora à agricultura tradicional?

Ao contrário dos pesticidas químicos, que podem ser tóxicos para o meio ambiente e para a saúde humana, os compostos bioativos são soluções naturais e seguras. Além disso, sua utilização oferece diversas vantagens:

  • Redução do uso de pesticidas: A ativação da defesa natural das plantas diminui a necessidade de produtos químicos, minimizando o impacto ambiental e os riscos à saúde.
  • Aumento da produtividade: Plantas mais saudáveis e resistentes produzem mais e com melhor qualidade.
  • Promoção da biodiversidade: A menor utilização de pesticidas contribui para a preservação de insetos benéficos e outros organismos importantes para o equilíbrio ambiental.
  • Fortalecimento da agricultura: O acesso a métodos de controle de pragas mais acessíveis e seguros beneficia agricultores.

Desafios e oportunidades na utilização de compostos bioativos

Embora os compostos bioativos apresentem um grande potencial para a agricultura sustentável, ainda existem desafios a serem superados:

  • Pesquisa e desenvolvimento: É necessário investir em pesquisas para identificar e caracterizar novos compostos bioativos, além de desenvolver métodos eficientes para sua aplicação.
  • Regulamentação: A regulamentação do uso de compostos bioativos na agricultura é fundamental para garantir a qualidade e a segurança dos produtos.
  • Educação e conscientização: É importante conscientizar agricultores e a sociedade em geral sobre os benefícios da agricultura sustentável e do uso de compostos bioativos.

Compostos bioativos analogos de salicilato: Acibenzolar-S-metílico, Ácido isonicotínico e Imidacloprido

O Acibenzolar-S-metílico (ASM) é um composto eficaz contra várias pragas. Ele age de forma semelhante ao ácido salicílico, atuando na ativação de genes que combatem doenças em plantas. 

Pesquisas recentes apontam o acibenzolar como a molécula responsável pela eficácia do ASM. Em casos onde a metabolização do ASM é impedia, o tratamento com acibenzolar induz a resistência sistêmica

Porém, o uso excessivo de ASM pode resultar em uma redução do crescimento e produtividade das plantas, possivelmente devido à ativação constante dos mecanismos de defesa vegetal

Estudos recentes mostram que o ASM reduz a incidência de fogo bacteriano em macieiras quando aplicado antes da inoculação. A aplicação também está relacionada à ativação de genes que ajudam na defesa das plantas. 

O ASM também comprovou ser eficaz contra Xanthomonas citriX. axonopodis pv. citrumelo em citros, reduzindo as lesões em até 50%. Os efeitos são ainda mais significativos com a aplicação diretamente no solo. 

O inseticida Imidacloprido tem efeitos protetores comparáveis aos do ASM, induzindo uma resposta similar à resistência sistêmica. 

Estudos em estufa indicam que uma única aplicação de Imidacloprido no solo protege as plantas contra X. citri de maneira tão eficaz quanto as pulverizações semanais de cobre na folha.

Aminoácidos não protéicos como compostos bioativos : Ácido β-aminobutírico

O ácido β-aminobutírico (BABA) é um aminoácido que ajuda as plantas a resistir a estresses. Sua presença na natureza é rara. 

Experimentos mostraram que o BABA pode diminuir a incidência de doenças em plantas como mancha-da-oliveira em 60%, e doenças em videiras em até 98%, aumentando as proteínas PR. 

O BABA também foi aplicado em citros contra a doença Huanglongbing (HLB), melhorando a expressão do gene PR-2. Contudo, não houve influência no depósito de calose. 

Os estágios de desenvolvimento do vetor de HLB, Diaphorina citri Kuwayama  foram impactados negativamente pelo BABA, um fator que oferece uma alternativa aos programas de manejo baseados em inseticidas. O BABA também foi efetivo contra Xanthomonas citri em lima ácida e induziu resistência à seca em macieira ornamental. 

Compostos bioativos indutores de resistência naturais

Os indutores de resistência naturais são compostos que fortalecem as defesas das plantas contra doenças e pragas. Eles trabalham através do mecanismo de resistência das plantas

Estes compostos atuam como alertas para as plantas se defenderem com maior rapidez e eficácia quando expostas a ameaças. A defesa inclui reforço da parede celular e aumento da produção de substâncias defensivas.  

Exemplos de indutores de resistência incluem ácidos jasmônicos, ácidos salicílicos, giberelinas e etileno, além de compostos em algas e microrganismos. Entretanto, nem todos são benéficos para todas as plantas, e em algumas circunstâncias podem ter efeitos negativos. 

Ácidos jasmônicos e ácidos salicílicos 

Os ácidos jasmônicos e salicílicos induzem resistência. O ácido jasmônico afeta o sistema imunológico das plantas, estimulando a produção de compostos anti-herbívoros que restringem a alimentação e o crescimento de pragas. O ácido salicílico, por outro lado, desempenha um papel crucial na transmissão de sinais de resistência dentro da planta, auxiliando na defesa contra patógenos. 

compostos bioativos sendo ativado pr diversos fatores

 

O ácido jasmônico, atua como um escudo protetor, ativando o sistema imunológico da planta e estimulando a produção de compostos anti-herbívoros. Esses compostos químicos, por sua vez, funcionam como um repelente natural, restringindo a alimentação e o crescimento de insetos e outros animais que ameaçam a plantação.

Já o ácido salicílico assume um papel crucial na comunicação interna da planta. Ele atua como um mensageiro químico,transmitindo sinais de resistência para todas as partes da planta, alertando-as sobre a presença de patógenos e mobilizando as defesas necessárias para combatê-los.

Estudos como o de Pieterse et al. (2009) comprovam a importância desses compostos bioativos na saúde e na produtividade das plantas. Ao compreendermos como esses compostos funcionam, podemos utilizá-los de forma estratégica na agricultura, promovendo o cultivo de plantações mais resistentes e sustentáveis.

Importante

  • Os compostos bioativos são ferramentas valiosas na agricultura moderna, oferecendo uma alternativa natural e eficaz aos pesticidas químicos tradicionais.
  • A pesquisa nessa área está em constante evolução, com novos compostos e mecanismos de ação sendo descobertos frequentemente.
  • Consulte um especialista em agronomia ou botânica para obter orientação sobre o uso adequado de compostos bioativos em cada caso específico.

Indutores derivados de algas e microrganismos 

Os compostos bioativos encontrados em algas e microrganismos benéficos, como Bacillus subtilis, também demonstraram propriedades indutoras de resistência. Estes indutores naturais podem atuar tanto diretamente, interferindo com o ciclo de vida do patógeno, quanto indiretamente, através da indução do sistema de defesa da planta (Olanrewaju, Glick, Babalola, 2017).

Compostos bioativos naturais: Ácido hexanóico

O ácido hexanóico, um composto natural das plantas morango e aroeira, pode fortalecer as defesas em outras plantas. Após infecção, este composto aumenta os níveis de oxilipina e jasmonato-isoleucina. 

Também tem a característica única de ser absorvido e acumulado pelas raízes sem se mover para outras partes da planta. Isso tem sido mostrado para alterar a expressão de genes em Pseudomonas syringae, reduzindo a propagação da doença bacteriana. 

Em cítricos, este composto pode diminuir pela metade a incidência de Alternaria alternata quando aplicado no solo. As plantas tratadas demonstram um aumento nas defesas, incluindo níveis elevados de depósito de calose, expressão de genes PGIP e fortalecimento da via do ácido jasmônico. Testes de longo prazo indicam que o tratamento aumenta os níveis de compostos fenólicos e reduz a incidência de Xanthomonas citri subsp. citri em 50%, além de ativar a expressão do gene PR-2.

Compostos bioativos derivados de extratos de algas: ulvana e laminarina

Polissacarídeos, nomeadamente ulvana, laminarina e carragenanas de algas podem reforçar as defesas das plantas. A laminarina, um glucano β-1,3 linear da alga Laminaria digitata, mostrou aumentar certos transcritos celulares em células de videira. 

Videiras tratadas com laminarina mostraram taxas de infecção reduzidas por Botrytis cinerea P. viticola em cerca de 55 e 85% respectivamente. No entanto, a aplicação de inibidores de síntese de genes e calose reduz a eficácia da laminarina em cerca de 80%, indicando que seu efeito depende em grande parte do percurso JA. 

Ulvana, um polissacarídeo sulfatado solúvel em água de algas verdes, representa cerca de 8 a 29% do peso seco das algas. Estudos recentes sugerem que o ulvano poderia induzir resistência em várias plantas, incluindo maçãs, contra o mofo azul causado por Penicillium expansum, ativando vários mecanismos e aumentando os níveis de lignina e compostos fenólicos. Estudos com laminarin quimicamente sulfatado sugerem que respostas de defesa aprimoradas poderiam estar relacionadas aos seus resíduos de sulfato.

Compostos bioativos derivados de polissacarídeos: Quitosana 

No fascinante mundo da fisiologia vegetal, os compostos bioativos assumem o papel de protagonistas, revelando mecanismos complexos e intrigantes que garantem a saúde e a sobrevivência das plantas. Entre esses compostos, a quitosana se destaca como um exemplo, demonstrando como moléculas naturais podem influenciar o crescimento, a resistência e a produtividade das plantações.

A quitosana é um biopolímero não tóxico e biodegradável encontrado em crustáceos, insetos e alguns fungos. É usado principalmente como regulador de crescimento de plantas e para aumentar a resistência a doenças. A quitosana tem atividades antimicrobianas contra fungos e bactérias. 

Em usos práticos, a quitosana demonstrou eficácia contra doenças das plantas como o míldio em videiras e o cancro resinoso em Pinus radiata. A sua eficácia resulta da ativação dos mecanismos de defesa das plantas, embora esses mecanismos possam variar dependendo da espécie da planta. Em experimentos in vitro, a quitosana mostrou melhorar enzimas que fortalecem a resistência das plantas. No entanto, em certos cenários, a ativação de mecanismos de defesa hormonal pode variar dependendo da espécie e do estresse.

Um dos principais benefícios da quitosana reside em sua capacidade de regular o crescimento das plantas. Ao estimular a produção de hormônios vegetais, como as auxinas, a quitosana promove o desenvolvimento das raízes, caules e folhas, otimizando a absorção de nutrientes e a fotossíntese. Essa ação se traduz em plantas mais vigorosas e produtivas, com maior capacidade de adaptação às condições climáticas e de solo.

Outro aspecto crucial da quitosana é sua atuação na resistência a doenças. Através da ativação de mecanismos de defesa natural das plantas, a quitosana fortalece as barreiras celulares, impedindo a entrada de patógenos como fungos e bactérias. Essa ação preventiva reduz significativamente a incidência de doenças, diminuindo a necessidade de pesticidas químicos e contribuindo para uma agricultura mais sustentável.

Estudos como os realizados com videiras e Pinus radiata comprovam a eficácia da quitosana no controle de doenças específicas. No caso do míldio em videiras, a quitosana induz a produção de compostos antimicrobianos que inibem o crescimento do fungo, protegendo as folhas e frutos da planta. Já no Pinus radiata, a quitosana combate o cancro resinoso, uma doença devastadora que afeta o crescimento das árvores.

A atuação da quitosana na fisiologia vegetal, no entanto, não se limita a esses exemplos. Em experimentos in vitro, a quitosana demonstrou a capacidade de melhorar a atividade de enzimas relacionadas à resistência das plantas. Essas enzimas, como a peroxidase e a β-1,3-glucanase, atuam na degradação da parede celular de patógenos, impedindo sua proliferação e protegendo a planta.

É importante ressaltar que a ativação dos mecanismos de defesa hormonal pelas plantas pode variar de acordo com a espécie e o tipo de estresse. Em alguns casos, a quitosana pode induzir a produção de jasmonatos, hormônios que ativam defesas contra herbívoros, enquanto em outros pode estimular a produção de ácido salicílico, um hormônio que ativa defesas contra patógenos.

A compreensão dos mecanismos de ação da quitosana na fisiologia vegetal abre caminho para o desenvolvimento de novas estratégias de manejo agrícola, utilizando compostos bioativos como ferramentas naturais para promover a saúde das plantas e otimizar a produção. Ao investir em pesquisas nessa área, podemos construir um futuro mais verde e sustentável para a agricultura, onde a quitosana e outros compostos bioativos se tornem aliados indispensáveis na proteção das plantações e na garantia de alimentos saudáveis para a humanidade.

Importante

  • A pesquisa na área da quitosana e sua aplicação na agricultura está em constante evolução, com novos estudos e descobertas sendo realizados frequentemente.
  • Consulte um especialista em agronomia ou botânica para obter orientação sobre o uso adequado da quitosana em cada caso específico.
  • A integração da quitosana em programas de manejo integrado de pragas e doenças pode otimizar o controle e reduzir o impacto ambiental.

Compostos bioativos vitaminas: tiamina, riboflavina e menadiona sódica bissulfito

Vitaminas são fundamentais para a fisiologia das plantas, pois atuam em vários processos, incluindo fotossíntese, produção de energia e metabolismo redox. Algumas, como a tiamina (vitamina B1), riboflavina (vitamina B2), e menadiona sódica bissulfito (MSB ou provitamina K), têm demonstrado capacidade de aumentar a resistência de diversas plantas. 

A MSB, um composto solúvel em água da vitamina K3, pode induzir resistência em bananeiras contra a doença de Panamá e auxiliar o controle de psilídeos que transmitem o greening dos citros. Na canola, a MSB impulsiona a produção de espécies reativas de oxigênio, contribuindo para sua resistência. 

A tiamina, por exemplo, ao ser aplicada exogenamente, foi vista acumulando proteínas relacionadas à patogenicidade. Isso resultou em resistência melhorada contra o vírus do mosaico do tabaco. Na videira e na pera asiática, ela induz resistência contra diferentes doenças ao estimular a produção de peróxido de hidrogênio. 

A riboflavina, vital para vários processos fisiológicos, produz intermediários de oxigênio reativos e explosão oxidativa. Isso melhora a resistência de várias plantas contra doenças e vírus. A aplicação de riboflavina também ativa a via jasmônica que está envolvida na resposta defensiva da planta.

Compostos ativos contra patógenos e Estresses : Resveratrol 

O resveratrol surge como um promissor aliado na proteção das plantações,oferecendo uma alternativa natural e eficaz aos pesticidas químicos tradicionais.

O resveratrol, um composto polifenólico encontrado em diversas frutas, como uvas e bagas, atua como um poderoso antioxidante e modulador da expressão gênica nas plantas (1). Essa ação dupla fortalece as paredes celulares, tornando-as mais resistentes à invasão de patógenos, como fungos, bactérias e vírus (2).

Além de seu efeito direto no controle de doenças, o resveratrol também induz a resistência das plantas a diversos estresses abióticos, como seca, salinidade e temperaturas extremas (3). Essa característica o torna uma ferramenta valiosa para a agricultura em regiões com condições climáticas desafiadoras (4).

A aplicação do resveratrol nas plantações pode ser realizada de duas maneiras principais:

  • Aplicação foliar: A solução de resveratrol é pulverizada diretamente nas folhas das plantas, proporcionando uma proteção rápida e eficaz contra patógenos e estresses (5).
  • Tratamento do solo: O resveratrol pode ser incorporado ao solo antes do plantio, promovendo a saúde geral das plantas e fortalecendo suas raízes, o que contribui para uma melhor absorção de nutrientes e maior resistência a adversidades (6).

O uso do resveratrol na agricultura apresenta diversas vantagens em relação aos pesticidas químicos tradicionais:

  • Segurança: O resveratrol é um composto natural presente em alimentos, o que o torna seguro para o meio ambiente e para a saúde humana (7).
  • Eficácia: O resveratrol atua de forma preventiva, fortalecendo as defesas naturais das plantas e reduzindo a necessidade de pesticidas químicos (8).
  • Sustentabilidade: O uso do resveratrol contribui para a preservação da biodiversidade e para a construção de uma agricultura mais sustentável (9).

Com suas propriedades únicas e benefícios comprovados, o resveratrol se posiciona como uma alternativa promissora para a proteção das plantações no futuro da agricultura. Ao investir na utilização desse composto natural, podemos garantir uma produção agrícola mais sustentável, segura e eficiente, contribuindo para a saúde do planeta e da humanidade.

Importante

  • A pesquisa na área do resveratrol e sua aplicação na agricultura está em constante evolução, com novos estudos e descobertas sendo realizados frequentemente.
  • Consulte um especialista em agronomia ou botânica para obter orientação sobre o uso adequado do resveratrol em cada caso específico.
  • A integração do resveratrol em programas de manejo integrado de pragas e doenças pode otimizar o controle e reduzir o impacto ambiental.

Indução de resistência pelo solo: Micorrizas arbusculares e nutrição amoniacal

Resistência em plantas pode também ser melhorada através das micorrizas arbusculares (AM), que geralmente proporcionam melhor crescimento, absorção de nutrientes, tolerância a estresses e melhora a estrutura do solo. Estudos mostraram que plantas de limão-cravo inoculadas com AM tornam-se mais tolerantes à seca ou a solos salinos.  

Estresse abiótico dificulta o desenvolvimento de citros, porém a colonização de AM tem um efeito positivo no crescimento e na fotossíntese, mesmo sob estresse de seca ou salinidade. 

A colonização de AM também induz respostas de defesa mais fortes e rápidas na planta hospedeira contra patógenos. Como exemplo, plantas de tomate colonizadas por AM mostraram resistência sistemática contra A. alternata, diminuindo o número de lesões nas folhas. 

Já no feijoeiro, a colonização por AM resultou em um aumento significativo no conteúdo fenólico e nas atividades de PAL e PPO. Além disso, descobriu-se que algumas AM melhoram o crescimento de citros e a tolerância à podridão de raiz. 

Estudos mostraram também que fertilização baseada em amônio induz resistência em árvores cítricas. Além disso, plantas cultivadas com NH4+ apresentaram menores níveis de H2O2 quando expostas à salinidade. 

Conclusão

Em um mundo cada vez mais consciente da importância da sustentabilidade, a busca por soluções inovadoras na agricultura se torna crucial. Diante desse cenário, os compostos bioativos surgem como promessas para uma futura agricultura mais verde e eficiente, livre dos impactos negativos dos pesticidas tradicionais.

A aplicação de indutores naturais de resistência, como o ácido hexanóico ou compostos de baixa toxicidade como a quitosana, apresenta um enorme potencial para a proteção de culturas sem deixar resíduos químicos no meio ambiente. Essa estratégia inovadora não apenas protege as plantas contra pragas e doenças, mas também aumenta a produtividade das plantações, garantindo a segurança alimentar de forma sustentável.

O uso de agentes estimulantes combinados com compostos nutricionais ou a colonização com microrganismos benéficos,como os AM, abre caminho para uma nova geração de práticas agrícolas, que vão além do simples controle de pragas.Essa abordagem holística visa fortalecer a saúde das plantas como um todo, tornando-as mais resistentes a diversos tipos de estresses, desde pragas e doenças até condições climáticas adversas.

A implementação efetiva dessa estratégia requer um entendimento profundo dos mecanismos envolvidos na interação entre as plantas e os compostos bioativos. Fatores como a dose ideal do composto, o método de aplicação, as características da planta e as condições ambientais devem ser cuidadosamente considerados para garantir a máxima eficácia e segurança.

A pesquisa e o desenvolvimento de novos compostos bioativos também são cruciais para o avanço dessa área. A busca por moléculas naturais com alta atividade e baixa toxicidade é fundamental para ampliar o leque de opções disponíveis para os agricultores.

No futuro, a utilização de compostos bioativos para a indução de resistência poderá ser uma das principais estratégias para melhorar a saúde das plantas e a produtividade agrícola. Essa abordagem inovadora e sustentável tem o potencial de transformar a forma como cultivamos alimentos, garantindo um futuro mais verde e próspero para as próximas gerações.

Referências bibliográficas

Brancaglion, G.A.R., Venturini, G., & Ribeiro, R.V. (2015). Indução de resistência por acibenzolar-s-metil

Ahmad, P., Sarwat, M., & Sharma, S. (2008). Salicylic acid and abiotic stress tolerance in plants. Plant Growth Regulation, 55(1), 1-12.

Conrath, U., Beckers, G. J. M., Langenbach, C. J. G., & Jaskiewicz, M. R. (2015). Priming for enhanced defense. Annual Review of Phytopathology, 53, 97-119.

Hermosa, R., Viterbo, A., Chet, I., & Monte, E. (2012). Plant-beneficial effects of Trichoderma and of its genes. Microbiology, 158(1), 17-25.

Mewis, I., Appel, H. M., Hom, A., Raina, R., & Schultz, J. C. (2005). Major signaling pathways modulate arabidopsis glucosinolate accumulation and response to both phloem-feeling and chewing insects. Plant physiology, 138(2), 1149-1162.

Pal, K. K., & Gardener, B. M. (2006). Biological control of plant pathogens. The Plant Health Instructor.

Highland, K. S. (2013). Comparative Study on the Efficacy of Sodium Amino Bisulfite, Sodium Bissulfite Sodium Meta Bisulfite, Ascorbic Acid and L- Cysteine on Fresh Orange Juice Quality. International Journal of American Science.

Jaskiewicz, M. R. (2015). Priming for enhanced defense. Annual Review of Phytopathology, 53, 97-119.

Deyvid Bueno

Deyvid Bueno

Engenheiro Agrônomo que atua há mais de 10 anos no agro. Com especialização em Solos e Nutrição de Plantas, além de um MBA, uma boa bagagem técnica sólida. Somado a isso, a experiência em cargos de liderança permite aborde a fisiologia vegetal com um mix de conhecimento teórico e prático, trazendo alguns insights agrotécnicos interessantes.

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Um comentário

  1. Maria Emília Rezende

    Parabéns!! Suas matérias são ótimas. Espero um dia ler uma sobre nosso produto Biopirol.

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