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FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS ESCUELA DE INGENIERÍA AGRONÓMICA ING. AGR. ERICK EGUEZ M.SC. HERBICIDAS Contenido 7.1 Introducción 7.2 Mecanismo de acción Reguladores de crecimiento o auxínicos Inhibidores de la fotosíntesis Inhibidores de la síntesis de clorofila Inhibidores de la síntesis de carotenoides Inhibidores de la síntesis de aminoácidos Inhibidores de la síntesis de ácidos grasos Inhibidores de la síntesis de microtúbulos Herbicidas Herbicidas Introducción • Las malezas compiten con los cultivos por agua, luz y nutrientes y si no se controlan se perdería entre el 40 y el 100% de los rendimientos. Introducción Movimiento de herbicidas en hoja y planta Mecanismo de acción Regulación de crecimiento Regulación del crecimiento Hormona • Es un compuesto orgánico, natural o sintético, que estando presente en pequeñas concentraciones puede causar modificaciones en el crecimiento y/o el desarrollo de las plantas. • Una hormona crítica es la auxina (AIA) • El AIA se sintetiza a partir del triptófano Regulación del crecimiento AIA • Se sintetiza en tejidos meristemáticos, especialmente en meristemas apicales de tallos y raíces. Regulación del crecimiento Transporte del AIA Transporte pasivo: • El AIA en forma no disociada es muy lipofílico. • Controla la división del cambium y la ramificación de las raíces. Transporte activo • El AIA - se mueve a través de transportadores de entrada y salida. • La bomba ATPasa suministra energía y protones. Regulación del crecimiento Transporte del AIA • El AIA se une al receptor en la membrana y produce un cambio conformacional y activa mensajeros secundarios. Regulación del crecimiento Algunos de los principales procesos fisiológicos en los que interviene el AIA Crecimiento de tallos y coleóptilos Dominancia apical Abscisión Regulación del crecimiento Algunos de los principales procesos fisiológicos en los que interviene el AIA Formación de raíces adventicias Fototropismo Herbicidas Herbicidas reguladores de crecimiento o auxínicos Fenóxidos 2,4 D Benzoicos Dicamba Piridin carboxílicos Picloran/Triclopir Quinolin carboxílicos Quinclorac Grupos de herbicidas auxínicos Herbicidas Herbicidas reguladores de crecimiento o auxínicos Mecanismo de acción - La Absorción mayormente vía foliar y menor mediante raíz. - El Transporte es rápido por simplasto y apoplasto. Se acumulan en las zonas meristemáticas S-adenosil-metionina 1-aminociclopropano-1-carboxílico Herbicidas Herbicidas reguladores de crecimiento o auxínicos Fases del mecanismo de acción - Estimulación, hasta tres horas de la aplicación, ocasiona deformación del tallo, hinchazón del tejido y epinastía. - Detención del crecimiento radicular y en mayor medida de la parte aérea aproximadamente a las 24 horas, clorosis, menor apertura estomática, transpiración, asimilación de carbono y formación de almidón. - Senescencia y decaimiento de los tejidos por daño en los cloroplastos y clorosis progresiva. Destrucción de membranas y sistema vascular. Muerte entre una y cuatro semanas Herbicidas Herbicidas reguladores de crecimiento o auxínicos Selectividad • No es absoluta y se debe a rápida metabolización del herbicida antes de llegar al sitio de acción Fitotoxicidad • Dosis (mayor dosis, mayor riesgo) • Formulación del herbicida • Condiciones del suelo (Suelos poco fértiles) • Condiciones ambientales (T° y Humedad alta) Comportamiento en el suelo • Vías de degradación microbiana, Vida media en el suelo baja. • Puede lixiviarse y contaminar las napas, principalmente en suelos arenosos. Herbicidas Inhibidores de la fotosíntesis Herbicidas Inhibidores de la fotosíntesis II Mecanismo de acción - Bloqueo del receptor y transporte de electrones: Quinasa B (QB)se bloquea por el herbicida - Interrupción del flujo de electrones: Quinasa A (QA) no puede ceder más electrones. - Interrupción en el flujo de energía: la energía del singlete de clorofila no puede ser transferida. El sistema de extinción de los carotenoides se sobrecarga. - Producción de radicales libres: el triplete reacciona con el oxígeno y produce formas reactivas de oxígeno. - Peroxidación de lípidos: casusa la desorganización celular y la perdida de componentes plasmáticos Herbicidas Inhibidores de la fotosíntesis II Síntomas - En post emergencia: manchas foliares cloróticas que se necrosan, muerte de la planta. - En pre emergencia: clorosis y necrosis en plántulas luego de la emergencia La proteína D1 debe renovarse continuamente ya que es afectada por la luz solar Los aa de la proteína D1 pueden variar entre vegetales por lo que existen diferentes herbicidas según su sitio de unión en la proteína D1 Triazinas Uracilos Piridazinonas Fenilcarbamatos Ureas Amidas Benzotiadiazinas Benzonitrilo 1 2 3 Herbicidas Inhibidores de la fotosíntesis II Absorción Triazinas, triazinonas, uracilos, felilcarbamatos y amidas y úreas: Preemergentes, absorbidos preferentemente por las raíces Benzotiadiazinonas y nitrilos: Postemergentes, absorbidos solo por vía foliar, de contacto Detoxificación Ciertas especies tiene mecanismos de detoxificación que reducen o anulan la respuesta. El maíz no es afectado por la atrazina por mecanismos de detoxificación Herbicidas Inhibidores de la fotosíntesis II Comportamiento en el suelo Triazinas Degradación tanto química (hidrólisis) como biológica (microorganismos). La persistencia es variable dependiendo de la dosis, temperatura, MO, humedad y principio activo. Las clorotriazinas tienen una persistencia muy alta. La atrazina se lixivia con suelos con bajo contenido de MO. Se han encontrado residuos en aguas subterráneas Ureas La degradación es microbiana. La persistencia esta definida por las condiciones ambientales, tipo de suelo, la dosis y principio activo Herbicidas Inhibidores de la fotosíntesis I Herbicidas totales, en aplicaciones dirigidas o como desecantes de cultivos Características de su estructura química Pertenecen al grupo químico denominado bipiridilos que incluye al paraquat y al diquat Se formulan como sales altamente solubles Herbicidas Inhibidores de la fotosíntesis I Mecanismo de acción Elevado poder reductor en el fotosistema I. La presencia de luz es esencial El proceso puede dividirse en distintas fases: Iniciación Autooxidación Producción de radicales libres Regeneración del dicatión Destrucción de membrana Herbicidas Inhibidores de la fotosíntesis I Síntomas • A las pocas horas marchitez y necrosis del follaje. • La necrosis se completa a los tres días y la planta muere • De absorción foliar y de contacto, son aplicados sobre plantas emergidas. • La lluvia ocurrida una hora después no reducen la efectividad • No penetran la corteza madura y leñosa Herbicidas Inhibidores de la fotosíntesis I Comportamiento en el suelo • Son adsorbidos por coloides (arcilla y materia orgánica). • Rápidamente inactivados y no tienen acción residual. • No hay lixiviación. • La degradación es lenta y su vida media elevada. Espectro de control • Son no selectivos. No tienen control contra malezas perennes ya que no se transportan hasta los órganos de propagación Herbicidas Inhibidores de pigmentos fotosintéticos Clorofila 450 y 680 nm 500 y 640 nm Herbicidas Inhibidores de pigmentos fotosintéticos Síntesis de Clorofila Herbicidas Inhibidores de la síntesis de clorofila Definiléteres N-Fenilftalimidas Oxadiazoles Triazolinonas Fenilpirazoles Pirimidindionas Herbicidas Inhibidores de la síntesis de clorofila Mecanismo de acción Puede dividirse en fases: • Inhibición de la PPO • Activación de la vía extra- cloroplástica del protoporfirinógeno IX • Acumulación de protoporfirinógeno IX en plasmalemma • Destrucción de membranas Herbicidas Inhibidores de la síntesis de clorofila Síntomas Áreas verdes mas claras, aisladas,de aspecto húmedo, posteriormente se expande causando marchitamiento, desecación y necrosis típicas, color bronceado. La soya no degrada totalmente a los difeniléteres a pesar de observar daño el cultivo se recupera Comportamiento en el suelo • Fuertemente absorbidos por los coloides de suelo, especialmente la materia orgánica, resistentes a la lixiviación. • Descomposición microbiana, Son medianamente fotosensibles • Vida media muy corta, corta o moderada Herbicidas Inhibidores de pigmentos fotosintéticos Terpenoides y carotenoides Los terpenoides son lípidos que pueden encontrarse en todos los seres vivos. Los carotenoides son compuestos terpenoides. Funciones de los carotenoides Realizan funciones protectoras en el aparato fotosintético, especialmente cuando la intensidad supera el nivel de saturación Herbicidas Inhibidores de los carotenoides • Pre emergentes, se transportan al sitio de acción solo por apoplasto. • La excepción son los mesotriones, ya que se absorben tanto por follaje como por raíz vía simplasto Herbicidas Inhibidores de los carotenoides Mecanismo de acción. • Se han destacado las enzimas que son inhibidas por diferentes grupos químicos de herbicidas Herbicidas Inhibidores de los carotenoides Síntomas Es una clorosis que se transforma rápidamente en blanqueo en el estado de cotiledón. No puede efectuar fotosíntesis, posteriormente se observa necrosis y muerte de la planta Comportamiento en el suelo • Persistencia moderada baja, no presentando riesgos para cultivos que siguen en la rotación. • Son adsorbidos tanto por la fracción arcilla como por la materia orgánica. • La degradación principalmente por microorganismos. • Isoxaflutole presenta un alto riesgo de lixiviación Herbicidas Proteínas Las proteínas presentan un tiempo de vida limitado. Deben ser constantemente traducidas del ARN-m Debe haber un abastecimiento constante y suficiente de los 20 aa requeridos para la síntesis de proteínas Cada aa difiere en el grupo R, o cadena lateral Estructura Al modificar la secuencia de un gen se modifica la estructura primaria de la proteína codificada Herbicidas Aminoácidos Dos grupos importantes de aminoácidos son los aromáticos y los de cadena lateral ramificada Debido a que las plantas deben producir los 20 aa requeridos para la síntesis de proteínas, cualquier producto que inhiba la producción de aa tendrá propiedades herbicidas Herbicidas Inhibidores de la síntesis de aminoácidos aromáticos • El único inhibidor de la síntesis de los aa aromáticos, fenilalanina, tirosina y triptófano, es el glifosato • Este herbicida es un potente inhibidor de la enzima 5-enolpiruvilshikimato-3- fosfato sintasa (EPSP sintasa o EPSPS) • Mecanismo de acción Herbicidas Inhibidores de la síntesis de aminoácidos aromáticos Síntomas • Son lentos y consisten en la detención del crecimiento y clorosis, seguido de necrosis y muerte. Comportamiento en el suelo • Post-emergente si va al suelo, inmóvil en el suelo. • Es degradado por varias especies de bacterias • Efecto negativo sobre la flora microbiana del suelo por su degradación lenta • Otros afirman mayor actividad microbiológica Herbicidas Inhibidores de la glutamino sintetasa • No selectivo, desecante. Se emplea post-emergencia • Transporte muy limitado por floema y xilema • El glufosinato puede considerarse como un herbicida de origen natural. • Es un análogo estructural del glutamato. Mecanismo de acción Herbicidas Inhibidores de la glutamino sintetasa Síntomas • La clorosis y el marchitamiento son relativamente rápidos. • La necrosis en una o dos semanas. • La acción es mas rápida cuando hay mucha luz, alta humedad y suelo húmedo Comportamiento en el suelo • Se descompone rápidamente en el suelo. Herbicidas Inhibidores de acetolactato (ALS) • La enzima acetolactato sintasa (ALS), es codificada en el núcleo y esta situada en el cloroplasto. • Participa en la formación de leucina, valina e isoleucina. • Altamente selectivos y eficaces en dosis relativamente bajas. • Sulfonilureas • Imidazolinonas • Triazolopirimidinas • Pirimidiloxibenzoatos • Sulfonil amino carbonil triazolinonas Mecanismo de acción • Bloquea el ciclo de multiplicación celular entre G1 y S y entre G2 y M Herbicidas Inhibidores de acetolactato (ALS) Mecanismo de acción • Bloquea el ciclo de multiplicación celular entre G1 y S y entre G2 y M Herbicidas Inhibidores de acetolactato (ALS) Síntomas • Se desarrollan de una a dos semanas, incluyendo reducción o anulación de crecimiento. • Acortamiento de entrenudos. • Clorosis internerval, nervaduras rojizas en el envés. • Necrosis de nervaduras y peciolos y abscisión de las hojas. • En gramíneas reducción o desaparición de raíces laterales. Herbicidas Síntesis de ácidos grasos - Componentes básicos de la estructura de la membrana celular. - La síntesis de compuestos de almacenamiento de muchas semillas y las ceras cuticulares dependen de los ácidos grasos. - La síntesis de lípidos comienza con la síntesis de ácidos grasos. - Pueden ser saturados (sin dobles enlaces) o insaturados (con dobles enlaces) Herbicidas Inhibidores de la ACCasa (Acetil Coenzima A Carboxilasa) ACCasa - Enzima multifuncional que es la que forma el ácido graso. - El herbicida se ubica dentro del ciclo y evita la formación de las 2 moléculas que forman el acido graso - Ciclohexanodionas (DIM) - Ariloxifenoxis (FOP) - Fenilpirazolinas (DEN) Herbicidas Inhibidores de la ACCasa (Acetil Coenzima A Carboxilasa) Síntomas • En células de rápida división hay altas cantidades de ACCasa, por lo que los síntomas iniciales se presentan en los meristemas. • Los síntomas demoran en observarse. • Se inhibe la división celular dos días después. • Los meristemas se decoloran, luego se ponen marrones y finalmente se desintegran. • La muerte de la planta se da dos semanas después. Comportamiento en el suelo • La adsorción, lixiviación y volatilización es baja. • La degradación a través de microorganismos. • La vida media de estos herbicidas es corta. Herbicidas División celular - Proceso básico en el crecimiento de las plantas. - La mitosis y la formación de la pared celular son dos de los procesos afectados por herbicidas. - Muchos herbicidas afectan procesos o la producción de compuestos necesarios para la mitosis. - Solo un grupo de herbicidas inhibe directamente la mitosis como mecanismo de acción primario. Herbicidas Inhibidores de la síntesis de microtúbulos - Las células eucariotas producen una proteína globular denominada tubulina - Contiene dos subunidades α y β - Se unen para formar un heterodímero funcional. - Los heterodímeros se unen formando protofilamentos. - Los protofilamentos se agregan lateralmente para formar los microtúbulos - Durante la metafase de la mitosis, la tubulina se polimeriza para formar el huso Herbicidas Inhibidores de la síntesis de microtúbulos Mecanismo de acción • Inhibe la formación de los husos y por ende la síntesis de los microtúbulos en la división celular. Síntomas • Detención del crecimiento de los ápices radiculares. • Provocan hinchazón e inhibición de la elongación de las células del coleoptilo. • La planta no crece y muere. Comportamiento en el suelo • Baja solubilidad, lixiviación y son residuales en el suelo. • Fuertemente adsorbidos a los coloides Bibliografía ARREGUI, María Cristina; PURICELLI, Eduardo. Mecanismos de acción de plaguicidas. Dow AgroSciences Argentina, 2008.
