Influência do glyphosate na anatomia e fisiologia de cultivares de café arábica

Abstract

O manejo das plantas daninhas possui grande importância para a manutenção dos níveis produtivos da cultura do café. O herbicida mais utilizado mundialmente na cultura do café é o glyphosate, por possuir alta eficiência e ser mais barato. Ele atua inibindo a enzima 5- enolpiruvilshiquimato, responsável pela produção de três aminoácidos tirosina, fenilalanina, tryptofano. Influenciando assim a produção de metabolitos secundários, inclusive os relacionados a formação das estruturas anatômicas, metabolitos de defesa e fotossíntese. Objetivou-se no presente trabalho avaliar os efeitos da deriva simulada de glyphosate sobre a anatomia e fisiologia de cultivares de café arabica. Para isso, fez-se três avaliações diferenciadas visando avaliar modificações primeiramente morfoanatômicas, depois concentrações de fenóis totais, flavonóides, cafeína e por ultimo, florescência, concentrações de clorofilas e quantificações de estômatos. O experimento foi instalado em esquema fatorial (3 x 5), com três cultivares de café MGS Travessia, Oeiras MG 6851 e Catuaí IAC 144, e cinco doses de glyphosate (0,0; 57,6; 115,2; 230,4 e 460,8 g ha -1 ), em delineamento de blocos casualizados, com quatro repetições. Trinta dias após a aplicação, foram coletadas doze folhas recém-expandidas do último ramo plagiotrópico do cafeeiro, quatro folhas para as analises anatômicas, quatro para as analises de concentrações de fenóis, flavonoides, cafeína e as quatro ultimas para a quantificação estomática. Nas analises morfoanatômicas observou-se os seguintes resultados: ocorreram sintomas de intoxicação como estreitamento foliar e clorose nas folhas mais jovens das plantas. Com o aumento da dose de glyphosate, a cultivar Catuaí sofreu redução na espessura foliar total, enquanto, que para as demais ocorreu incremento nesta característica. Para as variáveis epiderme adaxial, epiderme abaxial e parênquima lacunoso, ocorreu decréscimo de espessura, contudo ocorreu aumento da espessura do parênquima lacunoso com aumento das doses de glyphosate. Pode-se concluir que as três cultivares quando submetidas à deriva de glyphosate sofrem modificações morfoanatômicas. Com a redução do parênquima paliçádico ocorre redução da taxa fotossintética e consequente redução do crescimento e produção do café. Para as analises de concentrações de fenóis, flavonóides e cafeína, observou-se os seguintes resultados: com aumento das doses de glyphosate houve aumento na concentração de fenóis totais foliares até a dose de 115,2 g ha -1 de glyphosate, para as três cultivares, acima dessa dose as concentrações de fenóis foram reduzidas. No entanto, com aumento das doses de glyphosate a concentração de flavonóides diminuiu até a dose de 115,2 g ha -1 de glyphosate, para as cultivares Travessia e Oeiras, acima dessa dose a concentração de flavonóides para essas duas cultivares aumentaram. Ocorreu aumento da concentração de flavonóides para a cultivar Catuaí quando aplicado a dose de 115,2 g ha -1 de glyphosate, para doses mais altas ocorreu diminuição da concentração de flavonóides totais. Com aumento das doses de glyphosate, as concentrações de cafeína apresentaram comportamento similar entre as cultivares Oeiras e Catuaí, ocorrendo diminuição da concentração de cafeína até a dose de 115,2 g ha -1 de glyphosate e aumento a concentração de cafeína para doses superiores. Observou-se que houve aumento na concentração de cafeína para cultivar Travessia a partir de 115,2 g ha -1 de glyphosate. De acordo com o teste histoquímico todas as três cultivares estudadas apresentaram maiores concentração de fenóis no parênquima paliçádico após a aplicação da deriva de glyphosate. Conclui-se que, quando submetidas a subdoses de glyphosate, as cultivares analisadas apresentaram modificações bioquímicas para as concentrações de fenóis totais, flavonóides totais e cafeína. Com baixas doses 57,6 e 115,2 g/ ha−1 de glyphosate, ocorreu aumento da concentração de fenóis totais aumentando assim a capacidade de defesa das cultivares, entretanto com o aumento das doses de glyphosate ocorreu redução da concentração de fenóis totais. A produção de flavonóides e cafeína possuem efeitos variados para as doses de glyphosate podendo aumentar e diminuir a concentração de forma independente, pois os metabolitos são supridos por outras rotas. Nas analises fisiológicas, observou-se os seguintes resultados: os valores da variável fluorescência máxima (F m ) decresceram de acordo com o aumento das doses de glyphosate, a cultivar Travessia apresentou maior decréscimo que as demais cultivares. Para eficiência fotoquímica máxima (F v /F m ) ocorreu com o aumento do estresse de acordoo com o aumento das doses aplicadas do glyphosate. As concentrações de clorofila a, b e total sofreram decréscimo de acordo com o aumento das doses aplicadas de glyphosate. Para as variáveis, índice estomático e densidade estomática ocorreram um decréscimo de valores de acordo com o aumento da dose aplicada de glyphosate. A cultivar Travessia apresentou maior queda de valor para o índice estomático e densidade estomática. Conclui-se que as subdoses de glyphosate provocaram danos na fotossíntese de forma direta, pois, ocorreu diminuição das concentrações das clorofilas e da intensidade da fluorescência máxima, promovendo, assim, maior estresse nas cultivares de café. A diminuição do número de estômatos é mais uma das prováveis explicações para a influência na fotossíntese promovida pelo glyphosate.

Weed management is greatly important to keep levels of coffee production. Glyphosate is the most used herbicide in the world for being of high efficiency and cheaper. Its action is on the enzyme 5enolpyruvylshikimate that is responsible for producing tyrosin, phenylalanine and tryptophan. It inhibits their production, consequently influencing the production of secondary metabolites, mainly the ones related to anatomical structures, metabolites of defense and photosynthesis. This study was carried out in order to evaluate effects of drift simulation of glyphosate on anatomy and physiology of Arabica coffee cultivars. There were three different stages of evaluations: first morphoanatomical modifications, then concentrations of total phenol, flavonoids and cafeine, and finally fluorescence, chlorophyll concentrations and stomata quantification. The experiment was arranged in a factorial scheme (3 x 5), with three coffee cultivars (MGS Travessia, Oeiras MG 6851 and Catuaí IAC 144), at five glyphosate rates (0.0; 57.6; 115.2; 230.4 and 460.8 g ha-1), in a randomized block design, with four replicates. Thirty days after application, twelve recently expanded leaves from the last plagiotropic branches were collected: four for anatomical analysis, four for analysis of concentrations of total phenol, flavonoids and cafeine and four to quantify stomata. Morphoanatomical analysis showed intoxication symptoms such as foliar narrowing and chlorosis on the younger leaves were observed. Increasing glyphosate rate, the cultivar Catuaí reduced its total foliar tickness, while to the others it was increased. Adaxial and abaxial epiderms and spongy parenchyma had their thickness decreased, however spongy parenchyma increased at higher rates of glyphosate. It could be concluded that the three cultivars under glyphosate drift shows morphoanatomical modifications. When palisade parenchyma is reduced, consequently photosynthetic rate, growth and coffee production reduce. Analyzing concentrations of total phenol, flavonoids and caffeine, it was observed that phenol concentration increased when glyphosate rates were increased up to 115.2 g ha-1 in all three cultivars, showing reduction at higher rates. For Travessia and Oeiras cultivars, the flavonoid concentration decreased at higher glyphosate rates, starting its increase at rates higher than 115.2 g ha-1. For Catuaí, flavonoid concentration increased at 115.2 g ha-1 being reduced with higher rates. Regarding caffeine concentration, it was similar to Oeiras and Catuaí. This concentration decreased at 115.2 g ha-1 and got higher at superior rates. The cultivar