O que são aminoácidos e de que forma são utilizados na agricultura?
A utilização de aminoácidos na agricultura brasileira e nos demais países vem aumentando de forma bastante acentuada, devido os inúmeros benefícios que estas substâncias orgânicas vêm proporcionando as plantas (GAZOLA et al., 2016). Os aminoácidos contribuem para o aumento da produtividade das mais diversas culturas e da qualidade dos produtos agrícolas (GAZOLA et al., 2016). Sua importância nas plantas, assim como em todos os seres vivos, é indiscutível, pois estão envolvidos em grande parte do metabolismo primário e secundário, levando à síntese de vários compostos que influenciam na produção e qualidade dos frutos (ALBUQUERQUE & DANTAS, 2010).
Os aminoácidos são unidades orgânicas que formam as proteínas, as quais são constituídas por um grupo nitrogenado denominado de amina (NH2), e um grupo de carbono denominado carboxílico (COOH), sendo que as proteínas são formadas a partir de 20 aminoácidos (PICOLLI et al., 2009). Segundo Floss e Floss, (2007), são ácidos orgânicos cujas moléculas encerram-se com um ou mais grupamento de amina, sendo sua principal função constituinte de proteínas, e precursor de várias substâncias que regulam o metabolismo vegetal. A sua aplicação nas diversas culturas não tem o objetivo de suprir a necessidade de aminoácidos para a realização de síntese proteica, mas sim ativar o metabolismo fisiológico das plantas.
Alguns dos benefícios proporcionados por aminoácidos para as plantas são citados por Brandão (2007), segundo ele os aminoácidos proporcionam equilíbrio no metabolismo das plantas, melhoram a fotossíntese, diminuem a fitotoxicidade de alguns defensivos, conferem maior tolerância as pragas e doenças, promovem uma melhor absorção e translocação de nutrientes aplicados via foliar tornando o sistema radicular mais desenvolvido e com maior vigor, regulam as atividades hormonais das plantas, proporcionam maior tolerância ao estresse hídrico e geadas, maior florescimento das plantas e aumentam a qualidade dos produtos colhidos.
Os aminoácidos fornecem energia para as plantas compensando as perdas pelos processos de respiração e decomposição, além daquelas ocasionadas por agentes redutores de estresse, contribuindo, assim, com a capacidade celular de absorver água e nutrientes (BAQIR; ZEBOON; AL-BEHADILI, 2019). Além disso, promovem o crescimento, aumentam as proteínas sintetizadoras que participam das funções do metabolismo, melhoram a qualidade dos grãos de algumas culturas, são precursores de hormônios, sinalizam diferentes progressões fisiológicas, regulam a absorção de nitrogênio, desenvolvimento de sistema radicular, entre outros (BAQIR; ZEBOON; AL-BEHADILI, 2019). Neste link: https://ilsabrasil.com.br/estresse-oxidativo-em-plantas-tudo-o-que-voce-precisa-saber/ você pode entender um pouco mais de que forma o estresse oxidativo pode ser danoso a planta.
A utilização de aminoácidos se torna uma alternativa em condições adversas de estresses que podem ocorrer no processo de produção tornando-se um aliado na redução de perdas, levando de uma forma mais rápida o equilíbrio fisiológico da planta e dessa forma a defesa da planta ao estresse.
De que forma estresses podem afetar as plantas
Muitos eventos bióticos e abióticos geram estresse para as plantas, como por exemplo o estresse gerado pelas baixas temperaturas. Naidu et al. (1991) estudaram as alterações no perfil de aminoácidos em plantas de trigo durante o estresse de frio, e observaram que o teor de glutamina, prolina, alanina, ácido aspártico, asparigina, glicina, valina, treonina, isoleucina aumentaram enquanto o ácido glutâmico diminuiu. A prolina é o metabolito considerado um osmorregulador e osmoprotetor dentro das células (CUSHMAN, 2001). Este aminoácido é acumulado em grandes quantidades em resposta a pressões ambientais, atuando como um soluto compatível, e tampões ditos redox, que são potenciais em células (SANTOS et al., 2014). Estudos indicam que índices de prolina estão interligados a diversos tipos de estresses como uma via alternativa para minimizar os seus efeitos. Além disso, atua como osmoprotetor de moléculas e membranas, formando paredes de hidratação sobre os fosfolípideos, reduzindo a ação dos radicais livres, produzindo moléculas quimicamente estáveis, tanto em sementes como em plantas (DELAUNEY, 1993).
Outro fator de importância é a aplicação de defensivos agrícolas, pois podem acarretar fitotoxidade, como exemplo: queimando as folhas, causando estresse na planta e reduzindo taxa fotossintética e consequentemente tardando seu desenvolvimento. Mesmo com aplicação de defensivos fazendo-se uso de todos os cuidados recomendados, pode ocorrer fitotoxidade. Uma alternativa de controle da fitotoxidez foi extensamente debatida por Yamada e Castro (2007), sugerindo-se a aplicação dos aminoácidos aromáticos em pulverização, podendo estes auxiliar na recuperação das plantas intoxicadas pelo herbicida glifosato. As melhores respostas dos aminoácidos têm sido em situações de estresses bióticos, como relacionados ao ataque de pragas e doenças, e abióticos, como desordens nutricionais, climáticas, deficiências hídricas ou estresses relacionados à aplicação de defensivos, em especial herbicidas, conferindo aos aminoácidos o título de agentes antiestressantes (ZOBIOLE et al., 2010). O intervalo de 24 horas entre a exposição ao glifosato e a aplicação de aminoácidos foi eficiente em reverter os sintomas da fitotoxidez, expresso com o aumento dos teores de pigmentos fotossintetizantes (DA ROCHA PINHO et al., 2021).
Plantas submetidas ao estresse hídrico sofrem redução na disponibilidade de água para os processos associados ao transporte, o que pode causar mudanças na concentração de muitos metabólitos, seguidas por distúrbio nos hidratos de carbono e no metabolismo de aminoácidos (SANTOS et al., 2010). O acúmulo dos aminoácidos e açúcares livres pode ser originado da restrição à síntese de proteínas e da hidrólise das reservas de amido, podendo ser também oriundos de distúrbios ocasionados pela deficiência de água nos tecidos do floema, diminuindo a sua translocação para outros órgãos da planta (CARVALHO, 2005).
Para Da Silva Galdino et al. (2018) o estudo do estrese hídrico em plantas e das suas respostas envolvem processos fisiológicos e bioquímicos, que são de fundamental importância para o desenvolvimento do vegetal. Entre esses, variações promovidas nos teores de aminoácidos que atuam como osmorreguladores. Segundo Paixão et al. (2014), o ajuste osmótico por meio do acúmulo dessa classe de solutos nas plantas é uma das alternativas para assegurar a turgência e conteúdo de água nas células. O estresse provoca modificações na composição das células das plantas superiores, levando em muitos casos à produção e acúmulo de substâncias osmoticamente ativas (SANTOS et al., 2010). Este processo, conhecido como osmorregulação, é um componente de grande importância na tolerância à seca em várias espécies, (SUBBARAO et al., 2000).
Dentre os estresses mencionados acima e como forma de utilização dos aminoácidos podemos citar dois compostos que se destacam no metabolismo fisiológico da planta agindo no mecanismo de defesa que são a prolina e a glicina betaína.
De que forma a prolina e a glicina betaína podem ajudar na redução do estresse?
O aminoácido prolina e o quaternário de amônio glicina betaína possuem funções de grande valia, principalmente para as plantas que sofrem estresses abióticos decorrentes de deficiência hídrica, sendo esta uma das principais causas de disfunções e reduções em produtividades (MONTEIRO et al., 2014). A prolina ativa o mecanismo fisiológico de proteção em situações adversas, promovendo o ajuste osmótico, eficiente na manutenção da turgência celular, proporcionando proteção por curtos períodos de estresse e preservando a integridade de proteínas, enzimas e membranas celulares (MARIJUAN et al., 2013). Do mesmo modo, a glicina betaína, um composto quaternário de amônio, apresenta função fisiológica relacionada com a osmorregulação do citosol e compartimentos celulares, na proteção de proteínas e na estabilização de membranas (mecanismo biomoleculares) (BAQIR; ZEBOON; AL-BEHADILI, 2019). Logo, esses compostos são osmoprotetores que estão envolvidos na sinalização e regulação das respostas das plantas a múltiplos estresses, desempenhando papeis adaptativos na medição do ajuste osmótico e na proteção de estruturas subcelulares em plantas estressadas. No entanto, nem todas as plantas conseguem acumular esses compostos em quantidades adequadas para prevenir esses efeitos causados pelo estresse hídrico (estresse de seca em plantas), sendo necessário o fornecimento destes via adubação (MELO, 2022).
Silva et al. (2010), ao avaliarem a resposta fisiológica de clone de café “Conilon” sensível à deficiência hídrica, enxertado em porta-enxerto tolerante, observam que a concentração de aminoácidos aumentou significativamente em todas as plantas submetidas ao déficit hídrico. Nas plantas sob deficiência hídrica ocorrem aumento dos teores de aminoácidos, em especial a prolina, que pode estar relacionado ao aumento da atividade das enzimas proteolíticas promovendo uma disponibilidade maior de aminoácido livre, no sentido de proteger os tecidos vegetais contra esse estresse (DA SILVA GALDINO et al., 2018).
De acordo com a literatura (FAROOQ, 2009; CLAUSSEN, 2005) a presença dos aminoácidos combate os radicais de hidroxilas, promove manutenção de turgor da célula além de proteger as enzimas e as moléculas da oxidação devido à presença de espécies reativas de oxigênio. Além disso, o acúmulo de prolina nos tecidos foliares também pode ser utilizada como fonte de energia, de N e carbono que promove a recuperação das atividades fisiológicas na planta (HEMAPRABHA et al., 2013).
A glicina betaína é requerida para proteger a planta, mantendo o contrapeso da água entre célula vegetal e o ambiente, estabilizando as macromoléculas (Figura 1) (CHEN; MURATA, 2002;). As plantas sintetizam a glicina betaína por duas reações de oxidação da colina (Colina Betaína aldeído glicina betaína) (RHODES; HANSON, 1993).
Figura 1 – Plantas de soja aos 45 dias após semeadura, submetidas a aplicação de glicina em diferentes tratamentos. A – Controle; B – Aplicação via semente; C – aplicação via foliar; D – aplicação via semente e foliar. Fonte: adaptado TEIXEIRA, Walquíria Fernanda. Avaliação do uso de aminoácidos na cultura da soja. 2017. Tese (Doutorado em Fitotecnia) – Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz, University of São Paulo, Piracicaba, 2017.
Além de seu papel como osmoprotetor, a glicina betaína estabiliza as reações fotossintéticas, a estrutura de proteínas extrínsecas do complexo Fotosistema 2 (PSII), e ATP sintase, bem como as membranas celulares e ativação de enzimas (IBGE; TAIZ & ZEIGER, 2009). E em relação a condição ambiental, as plantas só crescem quando as células permanecem turgidas, onde o déficit hídrico será refletido em sua taxa de crescimento (FERRI, 1985). De acordo com Mäkelä et al. (1998), aplicações exógenas de glicina betaína, via foliar, em tomateiros sujeitas a estresse salino ou altas temperaturas, resultaram em aumento de 40% no rendimento de frutos em comparação com plantas não tratadas.
Fertilizantes ILSA BRASIL auxiliam nesse processo de estresse em plantas
Os fertilizantes da ILSA BRASIL são obtidos a partir de duas matrizes orgânicas com alto valor nutricional e que possuem aminoácidos em sua composição que irão interferir diretamente nos processos oxidativos em plantas. Tanto a matriz AZOGEL (fertilizantes sólidos) quanto a matriz GELAMIN (fertilizantes líquidos e hidrossolúveis) possuem altos teores de aminoácidos em sua composição (Figura 2 e 3). AZOGEL é obtido a partir da HIDRÓLISE TÉRMICA do colágeno, onde as cadeias de proteínas são cortadas pela ação do vapor de água em autoclaves sob condições de alta temperatura e pressão, sem a adição de nenhum tipo de substância química o que mantém os aminoácidos na sua forma biologicamente ativa. Da mesma forma, no processo de obtenção de GELAMIN os aminoácidos permanecem biologicamente ativos, onde nos reatores são adicionados além do colágeno um pool de enzimas seletivas que irão cortar as moléculas de proteínas em diferentes fragmentos pelo processo de HIDRÓLISE ENZIMÁTICA.
Figura 2. Aminograma matriz AZOGEL. Fonte: ILSA Brasil
Figura 3. Aminograma matriz GELAMIN. Fonte: ILSA Brasil
No texto discutimos sobre a importância de dois principais compostos que interferem e aumentam o poder de superação de estresse pelas plantas. O aminoácido prolina possui importante função de osmoproteção em plantas submetidas a estresses como seca, alta temperatura e salinidade. O acúmulo de prolina nas células vegetais submetidas a estresse hídrico é sugerido como um mecanismo de ajuste osmótico (Nepomuceno, A. L., et al 2001). Já o quaternário de amônio Glicina- Betaína também possui essa função de osmoproteção das plantas em momentos de estresses causados pela falta de água no sistema de produção. Para que este composto seja formado na planta é necessário que o aminoácido glicina esteja sendo sintetizado ou fornecido de forma exógena em quantidades satisfatórias.
As duas matrizes orgânicas da ILSA (www.ilsa.com.br) altos teores de aminoácidos essenciais para o metabolismo vegetal e, dentre eles, a glicina e a prolina estão presentes em maiores quantidades. Dessa forma, os fertilizantes da ILSA além de fornecerem nutrientes de forma eficiente para as plantas, ainda interferem nos principais processos de estresses, o que acarreta aumento da atividade metabólica da planta, no aumento da capacidade de superação frente a estas condições de estresse e consequentemente o seu potencial produtivo.
Dentre os benefícios da utilização das matrizes GELAMIN e AZOGEL podemos citar: ativação e estimulação do metabolismo primário (fotossíntese, respiração, folhas verdes por mais tempo, menor senescência), maior resistência a estresses abióticos, maior resistência ao ataque de pragas e doenças (metabolismo secundário), entre outros.
Referências bibliográficas
ALBUQUERQUE, T.C.S.;de. DANTAS, B.F. Aplicação foliar de aminoácidos e a qualidade das uvas da cv. –Boa Vista: Embrapa Roraima,19p.,2010. (Boletim de Pesquisa e Desenvolvimento/ Embrapa Roraima, 23).
BAQIR, H. A.; ZEBOON, N. H.; AL-BEHADILI, A. A. J. The role and importance of amino acids within plants: a review. Plant Archives, v. 19, n. 2, p. 1402-1410, 2019.
BRANDÃO, R.P. Importância dos Aminoácidos na agricultura sustentável. Informativo Bio Soja, São Joaquim da Barra, inf.5, p.6-8, 2007.
CARVALHO, C. J. R. Respostas de plantas de Schizolobium amazonicum[S. parahybavar. amazonicum] e Schizolobium parahyba[Schizolobium parahybum] à deficiência hídrica. Revista Árvore, v. 29, n. 6, p. 907-914, 2005.
CHEN, T. H. H.; MURATA, N. Enhancement of tolerance of abiotic stress by metabolic engineering of betaines and other compatible soltes. Current Opinion in Plant Biology, v. 5, p. 250-257, 2002.
CLAUSSEN, W. Proline as a measure of stress in tomato plants. . Plant Science, v. 168, n. 1, p. 241–248, 2005.
CUSHMAN, John C. Osmoregulation in plants: implications for agriculture. American zoologist, v. 41, n. 4, p. 758-769, 2001.
DA ROCHA PINHO, Leandro Glaydson et al. REVERSÃO DA FITOTOXIDEZ POR GLIFOSATO COM APLICAÇÃO DE AMINOÁCIDOS EM MUDAS DE CAFÉ CONILON (Coffea canephora P.) CLONE LB. 1 DEMUNER. Revista Ifes Ciência, v. 7, n. 1, p. 01-11, 2021.
DA SILVA GALDINO, Antônia Gorete et al. Teor de aminoácidos como respostas adaptativas de milheto (Pennisetum glaucum) ao estresse hídrico e salino. DESAFIOS-Revista Interdisciplinar da Universidade Federal do Tocantins, v. 5, n. 1, p. 94-99, 2018.
DELAUNEY, Ashton J.; VERMA, Desh Pal S. Proline biosynthesis and osmoregulation in plants. The plant journal, v. 4, n. 2, p. 215-223, 1993.
FAROOQ, M. ET AL. Plant drought stress : effects , mechanisms and management. . Agronomy for Sustainable Development, Springer Verlag/EDP Sciences/INRA., v. 29, n. 1, p. 185–212, 2009.
FERRI, M.G. Fisiologia Vegetal. 1° ed. v. 2 p. 01-37, 1985.
FLOSS, E. L.; FLOSS, L. G. Fertilizantes organominerais de última geração: funções fisiológicas e uso na agricultura. Aldeia Norte Editora, Passo Fundo, RS. Revista Plantio Direto, edição 100, julho/agosto de 2007.
GAZOLA, Diego et al. Aminoácidos no desenvolvimento de duas cultivares de mandioca. Scientia Agraria Paranaensis, p. 88-93, 2016.
HEMAPRABHA, G. et al. Evaluation of Drought Tolerance Potential of Elite Genotypes and Progenies of Sugarcane (Saccharum sp. hybrids). Sugar Tech, v. 15, p. 9–16, 2013.
IBGE. Levantamento Sistemático da Produção Agrícola.
MÄKELÄ, Pirjo et al. Foliar application of glycinebetaine—a novel product from sugar beet—as an approach to increase tomato yield. Industrial Crops and Products, v. 7, n. 2-3, p. 139-148, 1998.
MARIJUAN, M. P.; BOSCH, S. M. Ecophysiologyofinvasiveplants: osmotic adjustment and antioxidants. Trends in Plant Science, 2013. (Nota técnica).
MELO, VINÍCIUS GOULART. FERTILIZANTES FOLIARES NA RESPOSTA AO DÉFICIT HÍDRICO NA CULTURA DA ALFACE (Lactuca sativa L.). 2022.
MONTEIRO, J. G. et al. Crescimento e conteúdo de prolina em plântulas de guandu submetidas a estresse osmótico e à putrescina exógena. Pesquisa Agropecuaria Brasileira, v. 49, n. 1, p. 18–25, 2014.
NAIDU, B. P. et al. Amino acid and glycine betaine accumulation in cold-stressed wheat seedlings. Phytochemistry, v. 30, n. 2, p. 407-409, 1991.
NEPOMUCENO, A. L. et al. Tolerância à seca em plantas: mecanismos fisiológicos e moleculares. Biotecnologia Ciência & Desenvolvimento, v. 23, n. 1, p. 12-18, 2001.
PICOLLI, Eleandro Souza et al. Aplicação de produtos a base de aminoácido na cultura do trigo. Revista Cultivando o Saber, v. 2, n. 4, p. 141-148., 2009.
PAIXÃO, C. L.; JESUS, D. S.; NETO, A. D. A.; Caracterização fisiológicas e bioquímicas de genótipos de girassol com tolerâncias diferenciada ao estresse hídrico. Enciclopédia Biosfera, Centro Científico Conhecer, Goiâna, v. 10, n. 19, p. 2011, 2014.
RHODES, D.; HANSON, A.D. Quaternary ammonium and tertiary sulfonium compounds in higher plants. Annual Review in Plant Physiology and Plant Molecular Biology, v.44, p. 357-384, 1993.
SANTOS, Cleberlito Fernandes; LIMA, Giuseppina Pace Pereira; MORGADO, Luiz Balbino. Tolerância e caracterização bioquímica em feijão-caupi submetido a estresse hídrico na pré-floração. Naturalia, p. 34-44, 2010.
SANTOS, Monique dos et al. Qualidade fisiológica e bioquímica de sementes de feijão crioulo em condições de estresse por frio. 2014.
SILVA, V. A.; ANTUNES, W. C.; GUIMARÃES, B. L. S.; PAIVA, R. M. C.; SILVA, V. F.; FERRÃO, M. A. G.; MATTA, F. M.; LOUREIRO, M. E. Resposta fisiológica de clone de café Conilon sensível a deficiência hídrica enxertado em porta-enxerto tolerante. Pesquisa Agropecuária Brasileira, v.45, n.5, p.457-464, 2010.
SUBBARAO, G. V.; CHAUHAN, Y. S.; JOHANSEN, C. Patterns of osmotic adjustment in pigeonpea—its importance as a mechanism of drought resistance. European Journal of Agronomy, v. 12, n. 3-4, p. 239-249, 2000.
TAIZ, L.; ZEIGER, E. Fisiologia vegetal. 4.ed. Porto Alegre: Artmed, 2009.
TEIXEIRA, Walquíria Fernanda. Avaliação do uso de aminoácidos na cultura da soja. 2017. Tese de Doutorado. Universidade de São Paulo.
YAMADA, Tsuioshi; CASTRO, PR de C. Efeitos do glifosato nas plantas: implicações fisiológicas e agronômicas. Informações Agronômicas, v. 119, p. 1-32, 2007.
ZOBIOLE, Luiz Henrique Saes et al. Nutrient accumulation and photosynthesis in glyphosate-resistant soybeans is reduced under glyphosate use. Journal of Plant Nutrition, v. 33, n. 12, p. 1860-1873, 2010.
Autores
- Eng. Agr. Dra. Angélica Schmitz Heinzen
- Eng. Agr. Msc. Carolina Custódio Pinto
- Eng. Agr. Msc. Thiago Stella de Freitas
