Abstract:
A contaminação de ambientes aquáticos por herbicidas pode afetar organismos não alvo que desempenham papeis essenciais nesses ecossistemas, tais como macrófitas. As imidazolinonas, amplamente aplicadas no cultivo de arroz irrigado no Rio Grande do Sul desde a implementação do sistema Clearfield®, apresentam características (alta solubilidade e persistência) que promovem essa contaminação. Os herbicidas imidazolinonas inibem a enzima acetolactato sintase, interferindo na biossíntese de aminoácidos de cadeia ramificada (valina, leucina e isoleucina), levando à redução da biossíntese de proteínas e DNA, resultando na diminuição da divisão celular e na taxa de crescimento das plantas. No entanto, outros efeitos fisiológicos e bioquímicos também são frequentemente observados. O objetivo desse trabalho foi avaliar a toxicidade de herbicidas imidazolinonas em macrófitas, utilizando formulação comercial (imazapir + imazapique) e Pontederia crassipes Mart. (aguapé) como modelo biológico. Os efeitos do herbicida foram testados em dois experimentos distintos: no Experimento I foi avaliado a toxicidade visual das doses de 0.2, 0.5 e 1.0 mg L-1 e tratamento controle; no Experimento II foi avaliado efeitos bioquímicos e fisiológicos da dose 0.5 mg L-1 e tratamento controle. As plantas apresentaram sintomas de clorose e necrose, e tiveram o desenvolvimento de biomassa interrompido nas três doses utilizadas no experimento I. No experimento II, as plantas apresentaram insuficiência fotoquímica, prejudicando a assimilação de carbono e fotorrespiração. O herbicida também provocou o fechamento estomático, resultando em redução da condutância estomática e aumento da concentração intracelular de CO2. Esse efeito foi acompanhado por sintomas de estresse oxidativo e alterações no sistema de defesa observados tanto nas folhas quanto nas raízes. No entanto, ao contrário do esperado, as folhas maduras analisadas apresentaram um aumento na atividade da ALS após o tratamento com o herbicida. Esse resultado inesperado pode sugerir um mecanismo compensatório, onde o aumento da atividade da ALS nas folhas maduras poderia ser uma resposta à supressão da ALS nos tecidos novos. Assim, considerando os papéis vitais que P. crassipes desempenham ecossistemas aquáticos, a contaminação desses ambientes por IMI derivados das áreas de cultivo de arroz pode ter efeitos adversos em cadeia, afetando a biodiversidade, a estrutura do habitat e a qualidade da água.
The contamination of aquatic environments by herbicides can affect non-target organisms that play essential roles in these ecosystems, such as macrophytes. Imidazolinones, widely applied in rice cultivation in Rio Grande do Sul since the implementation of the Clearfield® system, possess characteristics (high solubility and persistence) that promote this contamination. Imidazolinone herbicides inhibit the enzyme acetolactate synthase, interfering with the biosynthesis of branchedchain amino acids (valine, leucine, and isoleucine), leading to a reduction in protein and DNA biosynthesis, resulting in decreased cell division and plant growth rates. However, other physiological and biochemical effects are also frequently observed. The objective of this study was to evaluate the toxicity of imidazolinone herbicides on macrophytes, using a commercial formulation (imazapyr + imazapic) and Pontederia crassipes Mart. (water hyacinth) as a biological model. The herbicide's effects were tested in two distinct experiments: Experiment I evaluated the visual toxicity of doses 0.2, 0.5, and 1.0 mg L-1 and a control treatment; Experiment II evaluated the biochemical and physiological effects of the 0.5 mg L-1 dose and a control treatment. The plants showed symptoms of chlorosis and necrosis and had biomass development interrupted at all three doses used in Experiment I. In Experiment II, the plants exhibited insufficient photosynthetic efficiency, impairing carbon assimilation and photorespiration. The herbicide also induced stomatal closure, leading to reduced stomatal conductance and increased intracellular CO2 concentration. This effect was accompanied by symptoms of oxidative stress and alterations in the defense system observed in both leaves and roots. However, contrary to expectations, the mature leaves analyzed showed an increase in ALS activity following herbicide treatment. This unexpected result may suggest a compensatory mechanism, where the increase in ALS activity in mature leaves could be a response to ALS suppression in new tissues. Given the vital roles that P. crassipes plays in aquatic ecosystems, contamination of these environments by IMI herbicides from rice cultivation areas could have adverse cascading effects, impacting biodiversity, habitat structure, and water quality.
