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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.11.2020.tde-13032020-174859
Document
Author
Full name
Luisa Carolina Baccin
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Piracicaba, 2020
Supervisor
Committee
Victoria Filho, Ricardo (President)
Albrecht, Alfredo Junior Paiola
Matallo, Marcus Barifouse
Pedroso, Rafael Munhoz
Title in Portuguese
Identificação, caracterização foliar e fisiologia de Conyza spp. resistente a herbicidas
Keywords in Portuguese
2,4-D
Buva
Glyphosate
Rápida necrose
Superfície foliar
Abstract in Portuguese
A buva (Conyza spp.) é uma das principais plantas daninhas nos sistemas de produção de grãos atualmente. A grande similaridade entre as espécies, a possibilidade de hibridação e a dificuldade de controle devido a seleção de biótipos resistentes tem tornado o manejo desta planta daninha um desafio nas culturas de soja, milho trigo além de outros cereais e várias outras culturas. Há relato de resistência de biótipos ao glyphosate desde 2004 no Brasil e desde então sua área de distribuição tem aumentado. Posteriormente foram relatados casos de resistência múltipla a mais de um mecanismo de ação de herbicidas, sendo recentemente identificados biótipos resistentes ao glyphosate, chlorimuron e ao paraquat, apresentando também resposta de rápida necrose após aplicação de 2,4-D. Objetivou-se avaliar em biótipos de Conyza bonariensis e Conyza sumatrensis características da superfície foliar em biótipos suscetível (S) e resistente (R) ao glyphosate, previamente selecionados após ensaio de curva dose-resposta, visando quantificar estômatos e tricomas e classificar as plantas quanto sua adaptação fisiológica e possível barreira a penetração de herbicidas nas folhas em biótipos resistentes. Em Conyza sumatrensis também objetivou-se identificar por meio de microscopia eletrônica de transmissão a resposta à nível celular de biótipos S e R ao paraquat 0 e 8 horas após aplicação (HAA) e biótipos que apresentam comportamento de rápida necrose ao herbicida 2,4-D 0, 1 e 6 HAA. Análises bioquímicas também foram realizadas visando quantificar a formação de indicadores de estresse oxidativo através da quantificação de malonaldeído (MDA) e peróxido de hidrogênio (H2O2) na resposta dos biótipos suscetível e com rápida necrose. Os dados foram submetidos à análise de variância e empregou-se análise de regressão para os tempos de coleta (horas após aplicação do herbicida). Observou-se que em C. bonariensis o fator de resistência ao glyphosate foi de 31,49 e que houve alteração na densidade estomática e de tricomas entre os biótipos, podendo ser um mecanismo relacionado a redução da eficácia do herbicida na planta. Em C. sumatrensis a avaliação das imagens obtidas via microscopia de transmissão confirma que em biótipos resistentes ao paraquat o herbicida não chega ao local de ação, sendo possível observar os cloroplastos mantendo sua estrutura em biótipo resistente e colapso das membranas e extravasamento do conteúdo do estroma no biotipo suscetível após 8h da aplicação. Em relação à resposta de rápida necrose de 2,4-D as plantas apresentaram colapso das células do mesófilo 6 HAA nos biótipos que apresentam rápida necrose, enquanto o biótipo suscetível mantém sua estrutura celular. Em relação ao estresse oxidativo e às enzimas antioxidantes observa-se que o biótipo S apresenta naturalmente maior concentração de H2O2 (antes da aplicação) em relação ao biótipo R. Quanto à peroxidação lipídica o biótipo R têm maior acúmulo de MDA após aplicação, devido à rápida necrose. Estas características demonstram que o biótipo com resposta de rápida necrose é mais responsivo a aplicação do herbicida. Análises de enzimas do sistema antioxidante destas plantas podem auxiliar na elucidação deste mecanismo.
Title in English
Identification, leaf characterization and physiology of resistant Conyza spp.
Keywords in English
2,4-D
Fleabane
Glyphosate
Leaf surface
Rapid necrosis
Abstract in English
Fleabane (Conyza spp.) is one of the main weeds in grain production systems. The similarity between the species, possibility of hybridization and the difficulty of control due to selection of resistant biotypes has made the management of this weed a challenge in soybean, wheat maize other cereals and cultures. Glyphosate resistant biotypes has been reported since 2004 in Brazil and since then its distribution area has increased. Few years after this reports, cases of multiple resistance to more than one herbicide mechanism of action were reported, and biotypes resistant to glyphosate, chlorimuron and paraquat were recently identified, also presenting a rapid necrosis response after 2,4-D application. The objective of this study was to evaluate in Conyza bonariensis and Conyza sumatrensis leaf surface characteristics in susceptible (S) and glyphosate resistant (R) biotypes, previously selected after dose-response curve assay, aiming to quantify stomata and trichomes and classify plants as its physiological adaptation and possible barrier to herbicide penetration in resistant biotypes. In Conyza sumatrensis, the objective was to identify, by transmission electron microscopy, the cellular response of S and R to paraquat application at 0 and 8 hours after application (HAA) and biotypes that exhibit rapid necrosis to 2,4- D at 0, 1 and 6 HAA. Biochemical analyzes were also performed to quantify the formation of oxidative stress indicators (MDA and H2O2) in the response of susceptible and rapid necrosis biotypes. Data were subjected to analysis of variance and regression analysis was used for hours after herbicide application. It was observed that in C. bonariensis the glyphosate resistance factor was 31.49 and that there was a change in stomatal and trichome density between biotypes, which may be considered a mechanism that reduces herbicide penetration in the plant. In C. sumatrensis the evaluation of the images obtained by transmission microscopy confirms that in paraquat resistant biotypes the herbicide does not reach the action site, being possible to observe the chloroplasts maintaining their structure in resistant biotype and membrane collapse and extravasation of stromal content into susceptible biotype after 8h of application. Regarding the rapid necrosis response of 2,4-D the plants presented at 6 HAA mesophyll cell collapse in the biotypes that present rapid necrosis response, while the susceptible biotype maintains its cellular structure. To the evaluation of oxidative stress and antioxidant enzymes, it is observed that S biotype presents higher concentration of H2O2 compared to biotype R. Lipid peroxidation in R biotype has higher accumulation of MDA after application due to rapid necrosis. These characteristics demonstrate that the biotype with fast necrosis response is more responsive to herbicide application. Enzyme analyzes of the antioxidant system of these plants may help in elucidating this mechanism.
 
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Publishing Date
2020-03-17
 
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