Abordagem morfoanatômica e metabólica dos efeitos multidimensionais do herbicida glifosato em espécies nativas do Cerrado e Mata Atlântica

Abstract

O uso indiscriminado e o manejo incorreto do glifosato podem promover efeitos indesejados, como a contaminação do solo, da água e de organismos não alvo, inclusive espécies vegetais nativas. Os efeitos deste herbicida na porção aérea das plantas são bem documentados. No entanto, existem muitas lacunas sobre os efeitos no sistema radicular, na reprodução e em estruturas secretoras de defesa vegetal, especialmente em espécies não alvo. A hipótese de estudo é que o glifosato, mesmo em doses abaixo das utilizadas convencionalmente em campo, pode promover danos multidimensionais em espécies nativas não alvo comprometendo a interação entre porção aérea e radicular, além de danos durante a floração e em estruturas de defesa. O objetivo deste estudo foi investigar os efeitos multidimensionais promovidos pelo glifosato em plantas nativas em três perspectivas: (i) avaliar seus potenciais efeitos na interação entre parte aérea e sistema radicular de Enterolobium contortisiliquum (Fabaceae), (ii) investigar os impactos na fase reprodutiva de Cochlospermum regium (Bixaceae), (iii) avaliar os impactos em nectários extraflorais (NEFs) de Joannesia princeps (Euphorbiaceae). Os experimentos foram realizados em casa de vegetação, onde as plantas foram expostas ao glifosato em diferentes doses: 0 (controle), 180, 360, 720 e 1440 g.e.a.ha -1 (gramas do equivalente ácido por hectare) . Para avaliação dos impactos do herbicida foram feitas análises de alterações visuais, análises estruturais em microscopia de luz e eletrônica, além de avaliações fisiológicas e metabólicas. Quando pertinente, os dados foram submetidos à análise estatística para comparação dos resultados. Em E. contortisiliquum, os efeitos do glifosato foram observados tanto a curto quanto a longo prazo. Inicialmente, os danos se concentraram em tecidos jovens e ativos, mas, a longo prazo, estenderam-se para toda a planta. Houve aumento da peroxidação lipídica, redução de pigmentos fotossintéticos e assimilação de CO 2 , acúmulo de amido, queda nos níveis de açúcares, aminoácidos e proteínas, além de alteração na produção de compostos fenólicos. Danos estruturais e visuais ocorreram em folhas e raízes, evidenciando a sensibilidade da espécie e que as respostas entre as porções aérea e radicular estão relacionadas. Em C. regium, o herbicida comprometeu ápices caulinares e botões florais, mesmo em doses inferiores às utilizadas em campo. Nas menores doses, houve atraso no desenvolvimento floral. Nas maiores doses, ocorreram gemas múltiplas, senescência de estípulas, colapso de tricomas e alterações na morfologia de idioblastos e laticíferos. Nenhuma planta tratada atingiu a antese, sugerindo atraso na floração, comprometendo a reprodução da espécie. Em J. princeps, nectários extraflorais apresentaram clorose, necrose e abscisão precoce. O herbicida causou colapso epidérmico, alterações em plastídios e mitocôndrias, vacuolização e redução de proteínas, carboidratos e fenóis. O volume e a qualidade do néctar foram reduzidos, o que pode afetar interações ecológicas mediadas por NEFs. Nossos resultados confirmaram a hipóteses de estudo e contemplam os objetivos propostos. O glifosato promoveu alterações multidimensionais em espécies nativas do Cerrado e Mata Atlântica mesmo em doses inferiores às aplicadas comumente em campo. Estes resultados ampliam a literatura sobre os efeitos diretos e indiretos do glifosato em plantas e reforçam a necessidade do manejo adequado deste herbicida. Palavras-chave: Enterolobium contortisiliquum; Cochlospermum regium; floração; Joannesia princeps; nectários extraflorais; sistemas subterrâneosFrequent use and improper management of glyphosate can cause undesirable effects, such as contamination of soil, water, and non-target organisms, including native plant species. The effects of this herbicide on the aerial portion of plants are well documented. However, there are many gaps in knowledge regarding its effects on the root system, reproduction, and secretory structures of plant defense, especially in non-target species. The study hypothesis is that glyphosate, even at doses lower than those conventionally used in the field, can cause multidimensional damage to non-target native species, compromising the interaction between the aerial portion and roots, as well as damaging flowering and defense structures. The objective of this study was to investigate the multidimensional effects of glyphosate on native plants from three perspectives: (i) to evaluate its potential effects on the interaction between the shoot and root system of Enterolobium contortisiliquum (Fabaceae); (ii) to investigate the impacts on the reproductive phase of Cochlospermum regium (Bixaceae); and (iii) to evaluate the impacts on extrafloral nectaries (EFNs) of Joannesia princeps (Euphorbiaceae). The experiments were conducted in a greenhouse, where the plants were exposed to glyphosate at different doses: 0 (control), 180, 360, 720, and 1440 g.e.a.ha -1 (grams of acid equivalent per hectare). To assess the impacts of the herbicide, visual changes, structural analyses by light and electron microscopy, and physiological and metabolic evaluations were performed. When applicable, the data were subjected to statistical analysis for comparison. In E. contortisiliquum, the effects of glyphosate were observed in both the short and long term. Initially, damage was concentrated in young, active tissues, but in the long term, it spread throughout the plant. There was an increase in lipid peroxidation, a reduction in photosynthetic pigments and CO 2 assimilation, starch accumulation, a decrease in sugar, amino acid, and protein levels, and changes in the production of phenolic compounds. Structural and visual damage occurred in leaves and roots, demonstrating the species' sensitivity and the interrelationship between the aerial and root portions. In C. regium, the herbicide damaged shoot apices and flower buds, even at lower doses than those used in the field. At lower doses, floral development was delayed. At higher doses, multiple buds, stipule senescence, trichome collapse, and changes in idioblast and laticifer morphology occurred. No treated plants reached anthesis, suggesting delayed flowering and compromising the species' reproduction. In J. princeps, extrafloral nectaries exhibited chlorosis, necrosis, and early abscission. The herbicide caused epidermal collapse, alterations in plastids and mitochondria, vacuolization, and a reduction in proteins, carbohydrates, and phenols. Nectar volume and quality were reduced, which may affect ecological interactions mediated by EFNs. Our results confirmed the study hypotheses and proposed objectives. Glyphosate promoted multidimensional changes in native species of the Cerrado and Atlantic Forest even at doses lower than those commonly applied in the field. These results expand the literature on the direct and indirect effects of glyphosate on plants and reinforce the importance of appropriate management of this herbicide. Keywords: Enterolobium contortisiliquum; Cochlospermum regium; flowering; Joannesia princeps; extrafloral nectaries; underground systems