Interações bioquímicas e metabolômica da soja após aplicação de glifosato e extrato de alga

Abstract

A soja é uma cultura de grande importância, cuja produtividade é frequentemente afetada por estresses bióticos e abióticos, como o uso recorrente de herbicidas, especialmente do glifosato. Para atenuar esses estresses, o uso do extrato de algas (EA), tem se mostrado promissor, ativando mecanismos de defesa. Portanto, objetivou-se avaliar a aplicação de EA na mitigação do estresse causado pelo glifosato e identificar qual o melhor posicionamento da aplicação. O experimento foi desenvolvido entre fevereiro e abril de 2024, em casa de vegetação em Patos de Minas, Minas Gerais. Utilizou-se a variedade de soja Brasmax Olimpo IPRO (grupo de maturação 8.0 e hábito de crescimento indeterminado). Cada parcela experimental consistiu em um vaso de 12 dm3 com três plantas. O estresse foi induzido em V4, com a aplicação de glifosato (Roundup WG®) (2,0 Kg ha-1 / 1,512 Kg i.a ha-1), através de pulverização manual. O delineamento utilizado foi de blocos casualizados, com cinco tratamentos e seis repetições, totalizando 30 parcelas experimentais: T1 – controle absoluto (sem aplicação); T2 – controle relativo (aplicação apenas do herbicida); T3 – EA aplicado cinco dias antes do herbicida; T4 – EA aplicado no mesmo dia do herbicida e T5 – EA aplicado cinco dias após o herbicida. O EA utilizado foi de Ascophyllum nodosum (Acadian®). As avaliações ocorreram no Núcleo de Pesquisa em Fisiologia e Estresse de Plantas e no Grupo de Pesquisa em Análise Metabolômica. Para as avaliações foram coletadas folhas do terço médio das plantas aos 4, 8 e 12 dias após a última aplicação dos tratamentos (DAA). Analisou-se a atividade das enzimas superóxido dismutase (SOD), catalase (CAT) e peroxidase (POD); teor de peróxido de hidrogênio (H2O2), peroxidação lipídica (PL) e o perfil metabolômico das plantas. Os dados foram tabulados e analisados estatisticamente. Para os dados de metabolismo antioxidante utilizou-se o Software Speed Stat® e teste de Tukey, e para o perfil metabolômico utilizou-se o software MetaboAnalyst 5.0® e teste-t, ambos a 5% de significância. Observou-se que o T5 apresentou maior atividade da SOD e da POD aos 8 e 12 DAA. Já o T3, apresentou maior atividade da POD aos 12 DAA e maior H2O2 e menor PL aos 4 DAA. Todos os tratamentos apresentaram redução na PL quanto ao T1 aos 8 e 12 DAA. Para a atividade da CAT, aos 4 DAA todos os tratamentos apresentaram aumento quanto ao T1, que se destacou aos 8 DAA enquanto o T2 aos 12 DAA. Quanto ao perfil metabolômico, o EA independente do posicionamento, induziu a produção de alguns compostos semelhantes (ácidos malônico e glucônico) que diferiram quanto aos controles. Outros compostos, como ácido glioxílico, xilose, d- manopiranose, manose e ácido cítrico, também foram associados à aplicação do extrato. Esses resultados sugerem que o EA pode estimular mecanismos de defesa e resistência a estresses, possivelmente devido à sua composição. Além disso, a resistência da cultivar ao herbicida pode ter influenciado os resultados. Conclui-se que a aplicação de EA pode mitigar o estresse causado pelo glifosato, com melhores resultados quando realizada antes ou após o estresse. Palavras-chave: Ascophyllum nodosum. Herbicida. Atenuador de estresse. Metabolismo antioxidante. Perfil metabolômico.Soybean is a crop of great importance, whose productivity is frequently affected by biotic and abiotic stresses, such as the recurrent use of herbicides, especially glyphosate. To mitigate these stresses, the use of seadweed extract (SE) has shown promise, activating defense mechanisms. Therefore, the objective of this study was to evaluate the application of SE in mitigating the stress caused by glyphosate and to identify the best application positioning. The experiment was developed between February and April 2024, in a greenhouse in Patos de Minas, Minas Gerais. The soybean variety Brasmax Olimpo IPRO (maturity group 8.0 and indeterminate growth habit) was used. Each experimental plot consisted of a 12 dm3 pot with three plants. Stress was induced at V4, with the application of glyphosate (Roundup WG®) (2.0 Kg ha-1 / 1.512 Kg a.i. ha-1), through manual spraying. The experimental design was randomized blocks, with five treatments and six replicates, totaling 30 experimental plots: T1 – absolute control (no application); T2 – relative control (application of herbicide only); T3 – SE applied five days before the herbicide; T4 – SE applied on the same day as the herbicide and T5 – SE applied five days after the herbicide. The SE used was Ascophyllum nodosum (Acadian®). The evaluations took place at the Núcleo de Pesquisa em Fisiologia e Estresse de Plantas and at the Grupo de Pesquisa em Análise Metabolômica. For the evaluations, leaves from the middle third of the plants were collected at 4, 8 and 12 days after the last application of the treatments (DALA). The activity of the enzymes superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT) and peroxidase (POD) were analyzed; hydrogen peroxide (H2O2) content, lipid peroxidation (PL) and the metabolomic profile of the plants. The data were tabulated and statistically analyzed. For the antioxidant metabolism data, the Speed Stat® software and Tukey's test were used, and for the metabolomic profile, the MetaboAnalyst 5.0® software and t-test were used, both at 5% significance. It was observed that T5 presented greater SOD and POD activity at 8 and 12 DALA. T3 presented greater POD activity at 12 DALA and greater H2O2 and lower PL at 4 DALA. All treatments showed a reduction in PL compared to T1 at 8 and 12 DALA. For CAT activity, at 4 DALA all treatments showed an increase compared to T1, which stood out at 8 DALA while T2 at 12 DALA. Regarding the metabolomic profile, the SE, regardless of the positioning, induced the production of some similar compounds (malonic and gluconic acids) that differed from the controls. Other compounds, such as glyoxylic acid, xylose, d-mannopyranose, mannose and citric acid, were also associated with the application of the extract. These results suggest that SE can stimulate defense mechanisms and resistance to stress, possibly due to its composition. In addition, the cultivar's resistance to the herbicide may have influenced the results. It is concluded that the application of SE can mitigate the stress caused by glyphosate, with better results when performed before or after stress. Keywords: Ascophyllum nodosum. Herbicide. Stress attenuator. Antioxidant metabolism. Metabolomic profile.