Glyphosate application timing shapes tomato physiological responses

Abstract

Daily fluctuations in plant physiology influence carbon allocation, redox balance, and photosynthetic performance, but their role in glyphosate responses remains poorly understood. Here, tomato (Solanum lycopersicum cv. M82) plants were treated with glyphosate at dawn, midday, or dusk, and physiological, metabolic, and redox responses were evaluated 24 and 48 h after application. Glyphosate effects were strongly dependent on application time. Dawn treatment caused the greatest phytotoxicity, characterized by severe chlorosis and necrosis, depletion of protein and starch reserves, altered chlorophyll composition, and pronounced accumulation of amino acids and proline. Midday treatment induced a similar but less intense metabolic response. In contrast, dusk-treated plants maintained greater metabolic stability, preserving carbon reserves and protein content, and exhibited a distinct redox profile characterized mainly by changes in the NAD(H) pool. Principal component analysis further distinguished dusk-treated plants from those treated earlier in the day, revealing distinct biochemical responses according to application time. These findings demonstrate that glyphosate-induced stress is strongly conditioned by the plant’s physiological state at the time of exposure, which modulates carbon metabolism, photosynthetic adjustment, and redox homeostasis. Thus, herbicide efficacy and plant responses may depend not only on dose and formulation but also on the temporal alignment between chemical exposure and endogenous physiological rhythms. Keywords: tomato; plant chronobiology; metabolismA eficiência do glifosato depende não apenas de sua ação sobre a via do chiquimato, mas também do estado fisiológico da planta no momento da exposição. Neste estudo, avaliou-se o efeito do horário de aplicação sobre as respostas fisiológicas e bioquímicas de plantas de Solanum lycopersicum cv. M82 tratadas com glifosato ao amanhecer, meio-dia ou entardecer e avaliadas 24 e 48 horas após a aplicação. Foram analisados sintomas visuais, biomassa, pigmentos fotossintéticos, aminoácidos, prolina, proteínas, amido, nucleotídeos de piridina e o comportamento integrado do metabolismo por análise de componentes principais. A resposta ao herbicida variou consistentemente com o horário de aplicação. Plantas tratadas ao amanhecer apresentaram maior fitotoxicidade, associada a alterações mais intensas no metabolismo primário, acúmulo de aminoácidos e prolina, redução de proteínas e amido e modificações na composição dos pigmentos fotossintéticos. A aplicação ao meio-dia promoveu respostas semelhantes, porém menos intensas. Em contraste, plantas tratadas ao entardecer mantiveram maior estabilidade metabólica, preservando proteínas e reservas de carbono e apresentando um perfil redox distinto, marcado principalmente por alterações no pool de NAD(H). A análise de componentes principais reforçou a diferenciação das respostas metabólicas em função do horário de aplicação, especialmente entre as plantas tratadas ao entardecer e nos demais períodos. Esses resultados demonstram que a resposta ao glifosato é condicionada pelo estado fisiológico da planta no momento da exposição, influenciando a reorganização do metabolismo, o balanço redox e a adaptação fotossintética. Assim, o horário de aplicação constitui um fator relevante para a resposta ao herbicida e destaca o potencial da cronobiologia para otimizar o manejo químico. Palavras-chave: tomate; cronobiologia vegetal; metabolismo