Pocket K No. 10: Tecnologia de Tolerância a Herbicidas: Glifosato e Glufosinato

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br>>p>Weeds são um problema constante nos campos de agricultores. As ervas daninhas não só competem com as culturas por água, nutrientes, luz solar e espaço, como também abrigam insectos e doenças; entupem os sistemas de irrigação e drenagem; prejudicam a qualidade das culturas; e depositam sementes de ervas daninhas nas colheitas. Se não forem controladas, as ervas daninhas podem reduzir significativamente o rendimento das culturas.

Os agricultores podem combater as ervas daninhas com lavoura, monda manual, herbicidas, ou tipicamente uma combinação de todas as técnicas. Infelizmente, a lavoura deixa o solo superficial valioso exposto à erosão do vento e da água, uma consequência grave a longo prazo para o ambiente. Por esta razão, cada vez mais agricultores preferem métodos agrícolas reduzidos ou de plantio direto.

Simplesmente, muitos têm argumentado que o uso intensivo de herbicidas tem levado à contaminação das águas subterrâneas, à morte de várias espécies de animais selvagens e também tem sido atribuído a várias doenças humanas e animais.

Práticas de controlo de ervas daninhas

A técnica tandem de aplicação de fertilizantes e herbicidas no solo é um exemplo de como os agricultores controlam as ervas daninhas nas suas explorações.

Geralmente, eles lavram o seu solo antes de plantar para reduzir o número de ervas daninhas presentes no campo. Depois aplicam herbicidas de largo espectro ou não selectivos (um que pode matar todas as plantas) para reduzir ainda mais o crescimento das ervas daninhas imediatamente antes da germinação da sua cultura. Isto é para evitar que as suas culturas sejam mortas juntamente com as ervas daninhas. As ervas daninhas que emergem durante a época de crescimento são controladas utilizando herbicidas de espectro estreito ou selectivos. Infelizmente, ervas daninhas de diferentes tipos emergem no campo e, por conseguinte, os agricultores têm de utilizar vários tipos de herbicidas de espectro estreito para as controlar. Este método de controlo de ervas daninhas pode ser muito dispendioso e pode prejudicar o ambiente.

Os investigadores postularam que a gestão de ervas daninhas poderia ser simplificada através da pulverização de um único herbicida de largo espectro sobre o campo em qualquer altura durante a época de cultivo.

Desenvolvimento de plantas tolerantes ao glifosato e ao glufosinato

Culturas tolerantes ao herbicida (HT) oferecem aos agricultores uma ferramenta vital no combate às ervas daninhas e são compatíveis com os métodos de plantio direto, que ajudam a preservar o solo superficial. Eles dão aos agricultores a flexibilidade para aplicar herbicidas apenas quando necessário, para controlar a entrada total de herbicidas e para usar herbicidas com características ambientais preferenciais.

Contexto Tecnológico

Como funcionam estes herbicidas?
Estes herbicidas visam enzimas chave na via metabólica das plantas, que perturbam a produção alimentar das plantas e eventualmente matam-na. Então, como é que as plantas obtêm tolerância aos herbicidas? Algumas podem ter adquirido a característica através de selecção ou mutação; ou mais recentemente, as plantas podem ser modificadas através de engenharia genética.

p>Porquê desenvolver culturas HT?
O que é novo é a capacidade de criar um grau de tolerância a herbicidas de largo espectro – em particular glufosato e glufosinato – que irão controlar a maioria das outras plantas verdes. Estes dois herbicidas são úteis para o controlo de ervas daninhas e têm um impacto directo mínimo na vida animal, e não são persistentes. São altamente eficazes e estão entre os mais seguros dos agroquímicos a utilizar. Infelizmente, são igualmente eficazes contra as plantas cultivadas. Assim, as culturas HT são desenvolvidas para ter um grau de tolerância a estes herbicidas.

Como funcionam as culturas de Glufosato e Glufosinato HT?

1. Culturas tolerantes ao glifosato
O herbicida glifosato mata as plantas ao bloquear a enzima EPSPS, uma enzima envolvida na biossíntese de aminoácidos aromáticos, vitaminas e muitos metabolitos secundários de plantas. Há várias formas de modificar as culturas para serem tolerantes ao glifosato. Uma estratégia é incorporar um gene de bactéria do solo que produz uma forma tolerante ao glifosato de EPSPS. Outra forma é incorporar um gene diferente de bactéria do solo que produz uma enzima degradante do glifosato.

p>2. Culturas tolerantes ao glufosinato
Glufosinato herbicidas contêm o ingrediente activo fosfinotricina, que mata as plantas ao bloquear a enzima responsável pelo metabolismo do azoto e pela desintoxicação do amoníaco, um subproduto do metabolismo das plantas. As culturas modificadas para tolerar o glufosinato contêm um gene bacteriano que produz uma enzima que desintoxica a fosfinotricina e a impede de causar danos.

Outros métodos através dos quais as culturas são geneticamente modificadas para sobreviver à exposição aos herbicidas, incluindo: 1) produzir uma nova proteína que desintoxique o herbicida; 2) modificar a proteína-alvo do herbicida para que não seja afectada pelo herbicida; ou 3) produzir barreiras físicas ou fisiológicas que impeçam a entrada do herbicida na planta. As duas primeiras abordagens são as formas mais comuns de os cientistas desenvolverem culturas tolerantes a herbicidas.

Safety aspects of herbicide tolerant technology

Toxicity and Allergenicity
Agências reguladoras governamentais em vários países determinaram que as culturas que possuem herbicidas tolerantes a proteínas não representam quaisquer outros riscos ambientais e sanitários em comparação com as suas homólogas não geneticamente modificadas.

p>As proteínas produzidas são avaliadas quanto à sua potencial actividade tóxica e alergénica, de acordo com directrizes desenvolvidas por organizações internacionais relevantes. São provenientes de fontes sem historial de alergenicidade ou toxicidade; não se assemelham a toxinas ou alergénios conhecidos; e têm funções, que são bem compreendidas.

Efeitos sobre as plantas
A expressão destas proteínas não prejudica o crescimento da planta nem resulta num desempenho agronómico mais fraco em comparação com as culturas parentais. Com excepção da expressão de uma enzima adicional para tolerância a herbicidas ou a alteração de uma enzima já existente, não ocorrem outras alterações metabólicas na planta.

Persistência ou invasividade das culturas
Uma grande preocupação ambiental associada às culturas tolerantes a herbicidas é o seu potencial para criar novas ervas daninhas através de cruzamentos com parentes selvagens ou simplesmente persistir no próprio meio selvagem. Este potencial, contudo, é avaliado antes da introdução e é também monitorizado após a plantação da cultura. As actuais provas científicas indicam que, na ausência de aplicações de herbicidas, as culturas tolerantes aos herbicidas GM não são mais susceptíveis de serem invasivas nos campos agrícolas ou em habitats naturais do que as suas homólogas não GM (Dale et al.., 2002).

As culturas tolerantes aos herbicidas actualmente no mercado apresentam poucas provas de maior persistência ou invasividade.

Vantagens das culturas tolerantes aos herbicidas

• Controlo excelente de ervas daninhas e, consequentemente, maiores rendimentos das culturas;
• Flexibilidade – possível de controlar ervas daninhas mais tarde no crescimento da planta;
• Números reduzidos de pulverizações numa estação;
• Utilização reduzida de combustível (por causa de menos pulverizações);
• Compactação reduzida do solo (devido à menor necessidade de ir à terra para pulverizar);
• Utilização de compostos de baixa toxicidade que não permanecem activos no solo; e
• A capacidade de utilizar sistemas de plantio direto ou de conservação-till, com os consequentes benefícios para a estrutura e organismos do solo (Felsot, 2000).

Um estudo conduzido pela Associação Americana de Soja (ASA) sobre a frequência do plantio de soja nas explorações de soja mostrou que um número significativo de agricultores adoptou a prática de “plantio direto” ou “plantio reduzido de soja” após a plantação de variedades tolerantes a herbicidas. Esta simples abordagem de gestão de ervas daninhas poupou mais de 234 milhões de galões de combustível e deixou 247 milhões de toneladas de solo superior insubstituível sem perturbação.

Situação actual da tolerância aos herbicidas

De 1996 a 2018, as culturas HT ocuparam consistentemente a maior área de plantação de culturas biotecnológicas. Só em 2018, as culturas HT ocuparam 87,5 milhões de hectares ou 45% dos 191,7 milhões de hectares de culturas biotecnológicas plantadas globalmente. As mais comuns são as variedades tolerantes ao glifosato e ao glufosinato. O quadro seguinte mostra países que aprovaram grandes culturas HT (com genes únicos e empilhados) para alimentação humana, alimentação animal e/ou cultivo.

Fonte: ISAAA GM Approval Database (Base de Dados de Aprovação de GM da ISAAA). http://www.isaaa.org/gmapprovaldatabase/.

Uma revisão bibliográfica realizada pelo Conselho de Ciência e Tecnologia Agrícola concluiu que o ambiente beneficia da utilização de culturas HT. Nos EUA, por exemplo, a área de soja não cultivada aumentou 35% desde a introdução da soja HT. Uma tendência semelhante é observada na Argentina, onde os campos de soja são 98% plantados com variedades de soja HT. O documento CAST intitulado “Comparative Environmental Impacts of Biotechnology-derived and Traditional Soybean, Corn and Cotton Crops” está disponível em http://www.cast-science.org.

Para os primeiros 21 anos de comercialização (1996-2016), os benefícios das culturas tolerantes aos herbicidas estão avaliados em 89,02 mil milhões de dólares, 47,8% do valor global das culturas biotecnológicas de 186,1 mil milhões de dólares, e só para 2016 em 8,44 mil milhões de dólares ou 46,4% do valor global de 18,2 mil milhões de dólares.

1. ASA. 2001. Estudo da ASA Confirma os Benefícios Ambientais da Soja Biotech. http://www.asa-europe.org/pdf/ctstudy.pdf.
2. Brookes, G. e P. Barfoot. 2018. Culturas GM: Impactos Sócio-Económicos e Ambientais Globais 1996-2016. PG Economics Ltd, UK. pp 1-204.
3. Carpenter, J.E., A. Felsot, T. Goode, M. Hammig, D. Onstad, e S. Sankula. 2002. Comparative Environmental Impacts of Biotechnology-derived and Traditional Soybean, Corn, and Crops. http://www.cast-science.org.
4. Carpenter, J.E. e L.P. Gianessi. 2001. Biotecnologia Agrícola: Estimativas actualizadas dos benefícios. Centro Nacional de Políticas Alimentares e Agrícolas. http://www.ncfap.org/documents/updatedbenefits.pdf.
5. Dale, P.J., B. Clarke, e E.M.G. Fontes. 2002. Potencial para o Impacto Ambiental das Culturas Transgénicas. Nature Biotechnology 20(6): 567-574.
6. Extension Toxicology Network. 1996. Pesticide Information Profile, Glyphosate. http://ace.ace.orst.edu/info/extoxnet/pips/glyphosa.htm.
7. Felsot, A.S. 2000. Genes tolerantes aos herbicidas: Parte 1: Culturas Roundup Prontas para Arredondar. Notícias Agronómicas e Ambientais 173: 8-15.

li>ISAAA. 2018. Estado Global das Culturas Biotecnológicas/GM Comercializadas em 2018. ISAAA Brief No. 54. ISAAA: Ithaca, NY.

8. OECD. 2000. Documento de Consenso Tolerância ao Herbicida Glifosato (Roundup). http://www1.oecd.org/ehs/ehsmono/roundup1.htm.
9. OECD. 2002. Módulo II: Bioquímica de Herbicidas, o Metabbolismo de Herbicidas e os Resíduos de Glufosinato-Amoníaco (Fosfinotricina)-Culturas Transgénicas de Tolerantes. http://www.olis.oecd.org/olis/2002doc.nsf/43bb6130e5e86e5fc12569fa005d004c/br>c351fd9d795e54c1c1256bae0051a2a8/$FILE/JT00125605.PDF.

*Atualizado Março 2020