Alelopatia uma área emergente

Alelopatia uma área emergente

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R. Bras.Fisiol.Veg. 12(Edição Especial):175-204, 2000

FIGURA 6 - Mudanças diárias no conteúdo de alcalóides na planta de Papaver somniferum. Adaptado de Waller et al. (1999).

Morfina - média diária = 4,93%

Codeina Teobromina

MorfinaConteudo de Alcalóides Expresso como % Média Diária

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À parte dos fatores que afetam a produção de aleloquímicos e sua liberação no ambiente, outros aspectos importantes da alelopatia incluem sua absorção, translocação no organismo receptor, enfim, sua efetividade como aleloquímico; uma vez esclarecidos, trarão importante contribuição para a compreensão deste fenômeno. Dos milhares de compostos naturais identificados a cada ano, que ocorrem nas plantas, nos microorganismos e no solo, poucos tem sido estudados para seu uso potencial. A complexidade bioquímica e de comportamento fisiológico entre espécies ainda é pouco compreendida (Waller et al., 1999). A colaboração entre cientistas bem treinados em áreas como espectrometria de massa e ressonância magnética, capazes de identificar substâncias em misturas de compostos, poderia ajudar em muito os pesquisadores interessados em alelopatia.

As plantas terrestres estão fixadas ao solo de onde retiram, além de água, a maior parte dos nutrientes minerais. Para estas plantas, os aleloquímicos provêem de restos de plantas vizinhas (advindos de folhas, flores, frutos e pólen que formam a serrapilheira) e de compostos lixiviados pela ação da chuva sobre as copas e troncos. Podem vir também dos exsudados das raízes. Os aleloquímicos são transformados pela ação dos microrganismos e por vários organismos que vivem no estrato superior do solo (minhocas, insetos, fungos, etc.). Na serrapilheira em degradação e na camada superficial do solo logo abaixo dela, onde convivem comunidades multivariadas, há por parte dos microrganismos uma grande demanda de N. A relação entre o C de matéria carbonada e nitrogênio é aproximadamente C:N 30:1 (Reinhardt et al., 1999). Isto pode levar a uma deficiência temporária de N disponível para as plantas devido à alta atividade e quantidade de microrganismos que utilizam este elemento para seu próprio metabolismo, formando uma cadeia de eventos que pode ser resumida da seguinte maneira: moléculas orgânicas -› alta atividade de microrganismos -› privação temporária de nitrogênio -› crescimento limitado das plantas (Dakshini et al., 1999). Isto não é efeito alelopático. De outra parte, os aleloquímicos podem influir sobre a atividade destes decompositores, especialmente sobre bactérias dos gêneros Nitrosomonas, que oxidam amônia a nitrito, e Nitrobacter, que oxidam nitrito a nitrato (Rice, 1984). Há evidências que a baixa concentração de nitratos em áreas clímax é, muitas vezes, devido à inibição alelopática da nitrificação (Rice, 1992).

Finalmente, deve-se mencionar que metabólitos secundários inertes sob o ponto de vista alelopático podem ser ativados pela ação dos decompositores, tornando-os ativos (Waller et al., 1999).

Compostos fenólicos inibiram o crescimento de fixadores de nitrogênio dos gêneros Azotobacter sp., Enterobacter sp. e Clostridium sp. (Rice, 1992). Estes compostos também influenciam no acúmulo e disponibilidade de fosfato, uma vez que eles competem pelos sítios de absorção nas micelas das argilas (Dakshini et al., 1999). A textura e composição do solo, como decorrência do acima exposto, têm influência no efeito alelopático. Em solos arenosos, há menor adsorção que nos solos coloidais, e, neste caso, os aleloquímicos liberados seriam mais efetivos, por ficarem livres, na fase aquosa do solo (Inderjit e Dakshini, 1995).

O termo interferência deve ser usado como o efeito de uma planta sobre a outra, incluindo alelopatia e competição (Muller, 1969).

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O efeito alelopático dependeria da liberação pela planta de um composto químico no ambiente, enquanto que competição envolveria remoção ou redução de um fator ambiental tal como água, minerais, luz, etc. (Rice, 1974). Pela complexidade dos fenômenos alelopáticos, com múltiplas variáveis possíveis, há autores que afirmam que a separação não seria natural (Inderjit e Del Moral, 1997). Assim, competição e alelopatia poderiam operar simultaneamente ou em seqüência na natureza e seria quase impossível, em alguns casos, separa-las (Dakshini et al., 1999).

Foi observado que, para uma certa quantidade de aleloquímico, o aumento da densidade de plantas diminuía o efeito alelopático, embora tenha aumentado o efeito de competição. Isto porque, cada planta dividiu com suas companheiras os efeitos fitotóxicos, de forma que houve atenuação dos efeitos (Weidenhamer et al., 1989). Este é um exemplo claro que alelopatia e competição são fenômenos distintos na natureza, embora possam estar bastante interrelacionados.

Fitoalexinas são definidas como substâncias produzidas pelas plantas em resposta à invasão ou ao contato de microrganismos, em geral patogênicos. As fitoalexinas podem ser flavonas, flavonois e isoflavonois que inibem o crescimento de várias espécies de Phytophthora (Berhow e Vaughun, 1999), sendo que estes mesmos grupos de substâncias inibiram a germinação e o crescimento da radícula de várias angiospermas (Paszkowski e Kremer, 1988). As cumarinas e lactonas podem ter sua síntese aumentada pelo contato de plantas com fungos patogênicos, mas, ao mesmo tempo, estas substâncias podem ser liberadas no meio e agir como aleloquímicos (Jorrin e Prats, 1999).

Alterações ambientais que provoquem estresse podem desencadear alterações nos níveis de produção de aleloquímicos (Hall et al.,1982; Inderjit, 1996), e pelas mesmas razões a produção de fitoalexinas pode ser desencadeada (Zobel e Lynch, 1999). Elicitores, componentes da constituição da parede do fitopatógeno, desencadearam a síntese de alexinas, mas também provocaram a síntese de compostos fenólicos, uma vez que sua ação tem pouca especificidade (Hoagland, 1999). Há várias classes de substâncias que funcionam como fitoalexinas e podem ser excretadas no meio (Grayer e Harborne, 1994). Certas hidroquinonas são excretadas no meio como conjugados, não ativas como aleloquímicos, mas uma das primeiras ações dos decompositores é romper o conjugado, permitindo então que se desencadeie o processo alelopático (Hogan e

Manners, 1991).

Assim, pode-se observar que os processos de alelopatia podem ser extremamente complexos e por isso mesmo difíceis de estudar in situ.

Interessante observar que há nas plantas vários princípios ativos utilizados pelo homem como medicamentos, entre os quais as quinonas. Essas incluem substâncias com atividade alelopática (Hoagland, 1999) e vegetais ricos nestas substâncias são usados como laxantes (Falkenberg, 1999). No México, raízes da composta Ratibida mexicana são usadas como antirreumáticas e antissépticas, sendo que extratos desta planta mostraram-se potentes alelopáticos, enquanto triterpenoides de sementes de Swietenia humilis, com comprovado efeito anti-fúngico, bactericida e com atividade antiviral, inibiam o crescimento de raízes de Amaranthus hypochondriacus e Echinochloa crusgalli (Anaya et al., 1993). Achryrocline satureoides (macela), usada como digestivo, apresentou efeito alelopático, inibindo a germinação, mas estimulando o crescimento de raízes da alface (Aquila et al., 1999).

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Conforme foi visto até aqui, há inúmeros fatores que influem para se estabelecer o fenômeno de alelopatia. Os ensaios que comprovem, ou pelo menos tentem comprovar, tais efeitos são bastante variáveis diante destas dificuldades.

Germinação de sementes em laboratório

Os testes de germinação são simples a serem realizados, no entanto, há uma série de cuidados que devem ser tomados para que se possa ter respostas reproduzíveis. Os testes podem ser realizados em laboratório a temperatura ambiente, porém, como a temperatura influi sobre a germinação, o controle desta é desejável. O uso da temperatura entre 2 e 28 oC é o procedimento mais comum. Outro cuidado é que as placas não sequem. A colocação de duas ou três folhas de papel filtro ou absorvente no fundo da placa diminui o problema. Colocar algodão sob o papel ou fina camada de esponja neutra desinfestada pode ser uma boa alternativa. O uso de ágar-gel também é uma possibilidade interessante, mas neste caso, o gel deve ser de boa qualidade para que este não acrescente mais fontes de interferência. Deve ser evitado o alagamento das placas de forma que as sementes boiarem. O uso de películas plásticas vedando as tampas das placas ou caixas gerbox também auxilia. Por último, a colocação de uma ou mais vasilhas com água no interior da câmara pode evitar problemas de secamento das placas. Deve-se alertar que a evaporação dos extratos tornam-nos mais concentrados, o que pode falsear os resultados.

As sementes teste podem ser de espécies que se encontrem no local a campo. Como as espécies nativas, amiúde, possuem algum tipo de dormência, o uso de sementes de espécies cultivadas, de boa qualidade, é aconselhável. Tomate e alface são duas espécies em que as “sementes” (alface é um aquênio) são facilmente encontradas e bastante sensíveis a vários aleloquímicos.

A germinação deve ser verificada diariamente ou até de 8 em 8 horas, para contabilizar as sementes germinadas. O critério deve ser do aparecimento da curvatura geotrópica da radícula ou o seu tamanho ser no mínimo 50% do tamanho da semente, para evitar falsa germinação por expansão do embrião com a embebição (Labouriau, 1983). Muitas vezes, o possível alelopático apenas retarda o processo germinativo (Figura 3). Tomate e alface, em geral, germinam em 72 horas, dependendo da temperatura. A análise da velocidade, taxa e comportamento da curva acumulada de germinação, pode dar indicações importantes sobre o alelopático. O controle do pH e da concentração osmótica dos extratos brutos é fundamental, pois pode haver neles substâncias como açúcares, aminoácidos e ácidos orgânicos que influem no pH e são osmoticamente ativos.

Germinação em casa de vegetação ou canteiro

Areia lavada (que tem menor interação com as substâncias testes) ou solo, ambos esterilizados, são utilizados, mas fumigações devem ser evitadas para estudos de alelopatia. Então, ao utilizar substrato natural sem esterilização, se deve assumir que há uma dinâmica de transformações no solo difícil de acompanhar e de reproduzir. A germinação será acompanhada pela emergência da plântula na superfície do substrato, uma vez que a semente é enterrada. Neste caso, se houver dormência regida pela luz, deverá haver um prétratamento para sua quebra. Aliás, quaisquer tipos de dormência eventualmente existentes devem ser quebrados antes do teste de alelopatia.

Usando-se vasos ou canteiros, dois procedimentos mais usuais são seguidos: 1- adicionar o material que se suspeita tenha o alelopático, incorporando-o ao substrato; 2 - lixiviar o material repetidas vezes, obtendo-se assim um percolado que contem o(s) aleloquímico(s). Na Figura 7 tem-se um modelo

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R. Bras.Fisiol.Veg. 12(Edição Especial):175-204, 2000 usado para extrações de aleloquímicos (Chou, 1999). O lixiviado também pode ser obtido de plantas vicejando em vasos, conforme pode ser visto na Figura 8 (Friedman e Waller, 1985). Quando o aleloquímico é volátil, ele pode ser testado usando-se o procedimento de colocar o material em frascos menores, dentro de um frasco maior, o qual será tampado, após colocarse placas forradas com um substrato úmido com as sementes dos bioensaios. Os volátil(eis) liberado(s) poderá(ão) influir então na germinação (Chou, 1999).

Dois procedimentos não são recomendados: macerar o material com suspeita de alelopatia, pois se pode estar liberando substâncias que não estariam ativas fosse o processo natural observado, com queda no solo e desidratação gradativa do material (Inderjit e Dakshini, 1995); também deve ser evitada a extração com solventes orgânicos (clorofórmio, éter, álcool, etc.), pois na natureza isto não ocorre e poder-se-ia estar liberando compostos que em condições naturais não atuariam alelopaticamente (Inderjit, 1996).

Crescimento

A emergência da plântula e seu crescimento são as fases mais sensíveis na ontogênese do indivíduo (Blum, 1999). Massa seca da raiz ou parte aérea, bem como o comprimento das plântulas ou radículas, são os parâmetros mais usados para avaliar o efeito alelopático sobre o crescimento (Jacobi e Ferreira, 1991; Inderjit e Dakshini; 1995; Pratley et al., 1999). A quantidade de pêlos absorventes (Tabela 12) também é um parâmetro muito sensível, particularmente em milho, onde eles são muito conspícuos (Meguro, 1969; Miró et al., 1998).

Os testes podem ser feitos seguindo os procedimentos expostos para a germinação, desde que, naqueles de laboratório, alguns cuidados sejam observados rigorosamente; como não deixar secar ou concentrar muito, pela evaporação, os extratos em teste. Placas de petri tem a restrição de ter pouca altura, e como a parte aérea tem gravitropismo negativo, seu desenvolvimento pode ser limitado pela tampa da placa.

É interessante, quando se testa extratos, não fazer a germinação neles, colocando as sementes para germinar previamente em água destilada, e só depois transferindo as plântulas que tiverem um certo tamanho de radícula, por exemplo 5 m, para a solução teste. Com isto, pode-se uniformizar a amostra e obter resultados dos efeitos alelopáticos mais uniformes, o que facilita as análises pela diminuição da variabilidade, além de se poder ter amostras do mesmo tamanho.

Testes em meio aquoso

A maioria das plantas de interesse econômico são angiospermas terrestres. As interações das plantas no meio terrestre com o substrato são difíceis de seguir e testar. Assim, foram propostos alguns testes em meio líquido, sob vários aspectos experimentais, mais fáceis de manipular e analisar. A principal vantagem é de o(s) aleloquímico (s) já estarem no meio aquoso, sem a necessidade de liberação de complexos com a matriz do solo.

Alface é a planta mais comum como espécie alvo para examinar alelopatia entre as hidrófitas, devido tanto ao pequeno período requerido para sua germinação (24 a 48 horas) quanto para seu crescimento (Elakovich, 1999). As reservas que a semente de alface possui, no entanto, não permitem um desenvolvimento expressivo da plântula sem uso de nutrientes externos, o que é uma limitação. Por outro lado, oferece uma vantagem extra, de poder ser cultivada em soluções hidropônicas, o que pode ser manejado para exploração de algum problema de alelopatia. Einhellig e colaboradores (1985) usaram a aquática flutuante Lemna minor L., que

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FIGURA 7- Sistema de fluxo contínuo para sequestrar exsudados de raízes intactas não perturbadas. O substrato contido no vaso é retido por filtro apoiado sobre coluna de resina “Amberlite XAD-4”. A substância filtrada pela resina é recalcada e oxigenada, servindo para umedecer o topo do vaso. Adaptado de Friedman e Waller (1985).

Ar Resina retentora

Substrato

Plantas com aleloquímicoSolução nutritiva

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