Absorción y Traslocacion

Absorción y Traslocacion
Lectura 3
Entrada de Herbicidas – Raíces
• Radical – absorción por las raíces
• Conceptos importantes
– Epidermis – capa exterior de células que cubre la raíz
– Pelos radicales – extensiones tubulares de células
epidermales
– Endodermis – capa interior de células que envuelve
la Banda Caspari y tejido vascular
– Banda Caspari – región en la raíz en forma de banda
que contiene suberina y lignina (lipofilico).
Entrada de Herbicidas – Raíces
• Conceptos importantes
– Lignina – polímero de compuestos fenólicos que
proporciona rigidez a la pared celular
– Suberina – material cerosos presente en la banda
Caspari que previene la perdida de agua en la raíz
• Herbicidas preemergentes – aplicados al suelo
• < 5% es absorbido
Transporte a través de raíces
• Dos procesos importantes
– Difusión – transporte de moléculas en respuesta a
un gradiente de concentración
– Flujo de masa – transporte de moléculas debido a
movimiento de agua asociada con la transpiración,
percolación o escorrentía.
– Según Devine et al (1993), los datos que existen
para demostrar la relación de transpiración y
absorción de herbicidas por la raíces son
contradictorios
– Ver diagrama y video de transpiración
Transporte a través de raíces
• Típicamente, el herbicida se absorbe rápido
(5-30 minutos). Ver Figura 4.1
• La absorción radical se puede expresar de la
siguiente forma:
– RCF= Concentración del herbicida en tejido radical
Concentración del herbicida en solución
Si es <1 indica que la absorción radical es baja y
lo contrario si es >1.
• La propiedad fisicoquímica mas importante
es Kow . Ver Figura 4.2
Transporte a través de raíces
• Herbicidas lipofilicos entran a través a las
células en las raíces mas rápido.
• El RCF de ácidos débiles (2,4-D) aumenta con
la disminución en pH
– La permeabilidad en la membrana celular favorece
moléculas no disociadas (bajo Sw) sobre las
disociadas. Ver Figura 4.3.
• RCF esta negativamente correlacionado con KD
Absorción en la raíz
Entrada de Herbicidas – Follaje
• Foliar – absorción por el follaje (hojas, tallos y
yemas)
• Conceptos importantes
– Cutícula – capa exterior cerosa de células
epidermales
• Previene la perdida de agua y entrada de xenobioticos
(e.g. herbicidas)
– Cutina – sustancia parcialmente hidrofílica
compuesta de cadenas largas de carbonos (C16-18)
presente en la cutícula
Entrada de Herbicidas – Follaje
– Pectinas y celulosa – carbohidratos polares asociados
a la pared celular.
• “…cuticle is not a homogeneous layer; the outer
surface is highly lipophilic and the environment
becomes increasingly hydrophilic as the inner
surface of the cuticular membrane is
approached” Devine et al. 1993.
• Por lo tanto, la penetración foliar es un proceso
complejo.
• Ver video de absorción foliar
Entrada de Herbicidas – Follaje
• Se utiliza cuando las malezas hallan
germinado
• La penetración cuticular ocurre por difusión
pasiva
– Un gradiente de concentración del herbicida
dentro y fuera de la cutícula
– Es un proceso lento
• Depende de:
– Propiedades fisicoquímicas, morfología de la hoja,
cantidad de ceras
Entrada de Herbicidas – Follaje
1. Las propiedades fisicoquímicas afectan la
absorción a través de la cutícula
– Los que se ionizan (carga -) no penetran la cutícula
tan fácil como los que no tienen carga
– Lipofilicos se adhieren a las ceras cuticulares y los
polares dependerán de surfactantes para penetrar
la cutícula
Entrada de Herbicidas – Follaje
2. Morfología de la hoja
– Los tricomas podrían limitar el contacto de la gota
con la superficie de la hoja
– Superficie foliar horizontal retienen mejor el
herbicida que aquellas verticales
3. Componentes estructurales en las hojas
– Estudios demuestran que la penetración cuticular
de 2,4-D aumenta si se remueven las ceras
cuticulares (no polares) (Devine et al. 1993).
Entrada de Herbicidas – Follaje
• Típicamente <30% del herbicida aplicado es
absorbido por la hoja
• El herbicida aplicado al follaje es susceptible a
fotolisis, hidrolisis, volatilización, y “washoff”
– ~50% del herbicida aplicado sufre de “washoff”
cuando la precipitación es de 0.3 pulgadas
• Ver tabla comparativa entre penetración a
través de raíces y follaje
Factores que afectan la retención
foliar (applicator’s side)
• Volumen de aplicación – GPA
– Cobertura adecuada y tamaño de gota
• Cantidad de material vegetativo
– Plantas de recién poda es menos efectivo
• Lluvia
– Según etiqueta de Rodeo (glifosato), la lluvia que
ocurre las primeras 6 horas de la aplicación puede
reducir la efectividad del herbicida. Sin embargo,
un episodio de lluvia fuerte las primeras 2 horas
puede lavar “washoff” el producto aplicado
Como mejorar la retención foliar?
• Con el uso de surfactantes
• Es un compuesto organico que tienen una
parte hidrofilica (soluble en agua) y una parte
lipofilica (soluble en grasa) en su estructura
molecular
• Pueden ser clasificados como no-ionicos,
anionicos (-), y cationicos (+)
• Actúan como “wetting agents” y/o
penetrantes
Como mejorar la retención foliar?
•
•
•
•
Reduce la tensión superficial
Elimina capas de aire entre la gota y la hoja
Aumenta la permeabilidad de la cutícula
Facilita el movimiento a través de la pared
celular
Tensión superficial y angulo de
contacto
• TS – cantidad de trabajo requerida para
aumentar el área superficial de la gota de un
liquido. TS = trabajo/area
– Trabajo puede ser expresado en mN (milinewton)
• AC – ángulo entre la superficie y un liquido
– Teflon > 90° vs cristal ~0°
• Tabla Massey de los diferentes líquidos
• Figura 3.5 libro Devine et al. 1993
Translocación
• El proceso de absorción foliar es completado
cuando el herbicida llega al citoplasma
– Organelos – chloroplastos, mitocondria
• Movimiento puede ser:
– Simplasto – (floema)
sistémico
– Apoplasto- (xilema)
– No movimiento – contacto; no sistémico
Simplasto (floema)
• Tejido vascular envuelto en el transporte de
compuestos metabólicos (AA’s, CHO’s) al lugar
de uso.
• Células conectadas por plasmodesmos
• Lugar de producción (“source”) son las hojas
maduras y órganos reproductivos (rizomas)
• Lugar de uso (“sink”) son las hojas jóvenes,
yemas y flores
• El movimiento ocurre en ambas direcciones
Simplasto
Simplasto (floema)
• El pH del simplasto es de 7.5 a 8.0
• No existe un pKa o Kow optimo pero se sabe
que uno depende del otro en el movimiento a
travez del simplasto
– Ver Figura 5.6 y 5.7 Devine et al. 1993
– Ver Figura 14 Shaner
Apoplasto (xilema)
• Tejido vascular envuelto en el transporte de
agua y nutrientes desde la raíz hasta el follaje.
• El movimiento ocurre de abajo hacia arriba
• Transpiración a través de estomas que abre y
cierran dependiendo de la necesidad de agua
• Aplicados al suelo – raíz al follaje
• También depende de pKa y Kow
• Volver a discutir figura 5.7 Devine et al. 1993
• Ver video
Simplasto vs Apoplasto
• Puede haber movimiento en ambos tejidos
– Glifosato ocurre en ambos (Dewey and Appleby 1993)
No Traslocacion
• De contacto
– Destrucción de membrana
– Necrosis del follaje
– Ocurre de inmediato
– Bueno para anuales, no perennes
– paraquat
Transporte a través de membrana
celular
• Una vez el herbicida se absorbe por el follaje o
raíces, y se transporta tiene que impactar los
organelos en la célula
• Varios mecanismo pueden explicarlo:
– Difusión simple
– Difusión intermedia
– “Ion-trapping”
– “Carrier-mediated transport”
Transporte a través de membrana
celular
• Difusión simple
– Gradiente de concentración que existe fuera y
dentro de la célula
• Mecanismo común en neutrales y no-ionizables (alachlor)
• Difusión intermedia
– El transporte inicial no es afectado por el pH, pero
una vez entra a la célula no puede salir
• Glifosato fuera de la célula es -1 pero dentro es -2. Una
vez dentro
Transporte a través de membrana
celular
• “Ion-trapping”
– Ácidos débiles sin carga penetran la membrana
lipofilica fácilmente.
– Una vez dentro (pH 7.8) que atrapados por su carga
negativa
– Aunque glifosato es acido débil, a pH fisiológico
(5.5) ya tiene carga (-1) lo cual difiere de los demás
– 2,4-D puede ser transportado de esta forma
Transporte a través de membrana
celular
• “Carrier-mediated Transport”
– En el caso de 2,4-D la misma proteina que se
encarga de transportar el IAA (hormona)
– Ver video
Definiciones
• Modo de acción – secuencia de eventos desde
absorción hasta mortalidad de la planta lo cual
explica como el herbicida interrumpe el
desarrollo normal de la planta.
– Glifosato – inhibidor de biosíntesis de AA’s
• Lugar de acción – rx metabólica que es
afectada o interrumpida por el herbicida
– Glifosato – 5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate
(EPSP) synthase enzyme
Importancia
• Agrupar según especies de malezas
• Elucidar metodología de aplicación
• Diagnosticar respuesta de daño
– Clorosis, necrosis
• Prevenir resistencia a herbicidas
• Ir al poster de HRAC
• Presentar website hracglobal.com