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Type: TCC
Title: Alterações morfológicas, fisiológicas e metabólicas induzidas por glifosato em Vigna unguiculata (L.) Walp
Title in English: Morphological, physiological, and metabolic changes induced by glyphosate in Vigna unguiculata (L.) Walp
Authors: Pinto, Levi Araújo
Advisor: Daloso, Danilo de Menezes
Keywords in Brazilian Portuguese : Glifosato;Feijão-caupi;Morfologia;Fisiologia;Metabolismo
Keywords in English : Glyphosate;Cowpea;Morphology;Physiology;Metabolism
Knowledge Areas - CNPq: CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS
Issue Date: 2025
Citation: PINTO, Levi Araújo. Alterações morfológicas, fisiológicas e metabólicas induzidas por glifosato em Vigna unguiculata (L.) Walp. 2025. 45 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Biotecnologia) — Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2025.
Abstract in Brazilian Portuguese: O glifosato (N-(fosfonometil)glicina) é um dos herbicidas mais utilizados na agricultura mundial. Ele atua de forma sistêmica na planta, inibindo a enzima 5-enolpiruvil-shikimato-3-fosfato sintase, uma enzima importante na via do ácido shikímico. Sabe-se que a ação do glifosato bloqueia a síntese de aminoácidos aromáticos e de metabólitos secundários, importantes para a defesa das plantas. No entanto, pouco se sabe como outras rotas metabólicas são afetadas por este herbicida. Ademais, culturas não transgênicas e, portanto, não resistentes ao glifosato, como o feijão-caupi, podem ser expostas acidentalmente a este herbicida, principalmente por deriva de pulverização. Neste sentido, este trabalho teve como objetivo analisar os efeitos da exposição ao glifosato em parâmetros morfológicos, fisiológicos, e metabólicos do feijão-caupi. Para isso, três experimentos foram conduzidos, sendo o primeiro com diferentes dosagens de glifosato (0,0; 62,5; 125; 250; 500; e 1000 mg L-1) para avaliação de estresse oxidativo e perfil metabólico. Os resultados demonstraram que apenas doses acima de 125 mg L-1 induziram estresse oxidativo, evidenciados pelo aumento da concentração de malondialdeído (MDA). A partir deste experimento, outros dois foram realizados com a dosagem de 125 mg L-1 de glifosato, em que análises de perfil metabólico, estresse oxidativo, morfologia e fisiologia das plantas foram realizadas. A aplicação de 125 mg L-1 de glifosato praticamente não afetou as trocas gasosas e o aparato fotoquímico, mesmo com diferenças pontuais em Y(NA) e ETR(I). No entanto, após 7 dias da aplicação, plantas expostas ao glifosato apresentaram menor acúmulo de a biomassa seca. No metabolismo, ao analisar diferentes concentrações do herbicida, foi possível verificar uma alteração significativa em metabólitos como malato, citrato, glicerato e glutamato, sugerindo que o glifosato altera metabólitos associados com a fotorrespiração e aos ciclos do ácido cítrico (TCA) e glutamina sintetase – glutamato sintase (GS-GOGAT). Sob a dose de 125 mg L-1, foi observado acúmulo de shikimato e ureia, juntamente com alterações de aminoácidos e carboidratos. Além de confirmar que o glifosato altera a via do ácido shikímico, nossos resultados revelam que a aplicação deste herbicida também altera o nível de metabólitos dos metabolismos do carbono e nitrogênio, possivelmente como um efeito secundário e/ou uma ação direta do herbicida sobre enzimas dos ciclos TCA e/ou GS-GOGAT.
Abstract: Glyphosate (N-(phosphonomethyl)glycine) is one of the most widely used herbicides in agriculture worldwide. It acts systemically in the plant, inhibiting the enzyme 5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase, an important enzyme in the shikimate pathway. It is known that glyphosate blocks the synthesis of aromatic amino acids and secondary metabolites, which are important for plant defense. However, little is known about how other metabolic pathways are affected by this herbicide. In addition, non-transgenic crops that are not resistant to glyphosate, such as cowpeas, may be accidentally exposed to this herbicide, mainly through spray drift. In this sense, this study aimed to analyze the effects of glyphosate exposure on morphological, physiological, and metabolic parameters of cowpeas. To this end, three experiments were conducted, the first with different doses of glyphosate (0.0, 62.5, 125, 250, 500, and 1000 mg L-1) to assess oxidative stress and metabolic profile. The results showed that only doses above 125 mg L-1 induced oxidative stress, evidenced by an increase in malondialdehyde (MDA) concentration. Based on this experiment, two others were conducted with a dosage of 125 mg L-1 of glyphosate, in which analyses of metabolic profile, oxidative stress, morphology, and physiology of the plants were performed. The application of 125 mg L-1 of glyphosate had virtually no effect on gas exchange and the photochemical apparatus, even with occasional differences in Y(NA) and ETR(I). However, 7 days after application, plants exposed to glyphosate showed lower dry biomass accumulation. In metabolism, when analyzing different concentrations of the herbicide, it was possible to verify a significant change in metabolites such as malate, citrate, glycerate, and glutamate, suggesting that glyphosate alters metabolites associated with photorespiration and the citric acid (TCA) and glutamine synthetase-glutamate synthase (GS-GOGAT) cycles. At a dose of 125 mg L-1, accumulation of shikimate and urea was observed, along with changes in amino acids and carbohydrates. In addition to confirming that glyphosate alters the shikimic acid pathway, our results reveal that the application of this herbicide also alters the level of metabolites in carbon and nitrogen metabolism, possibly as a secondary effect and/or a direct action of the herbicide on enzymes in the TCA and/or GS-GOGAT cycles.
URI: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/83399
Author's Lattes: http://lattes.cnpq.br/0349284629275728
Advisor's ORCID: https://orcid.org/0000-0003-1842-420X
Advisor's Lattes: http://lattes.cnpq.br/0306680503261422
Access Rights: Acesso Aberto
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