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O melhor de 2021


Segundo o serviço Web of Science, mais de 750 artigos foram publicados por pesquisadores da Bayer em 2021. Em comemoração, buscamos os artigos mais citados e os mais comentados no ano, e pedimos aos respectivos autores que nos falassem brevemente sobre eles. Convidamos você a escolher o tema de sua preferência e conhecer mais sobre essas publicações:

  • Resistência a inseticidas
    • Fisiologia da resistência de insetos
    • Evolução da resistência em Myzus persicae
    • Um olhar abrangente sobre Spodoptera
  • Avaliação de risco em fitossanitários
    • Mobilidade de produtos fitossanitários no solo 
    • Nova técnica para análise de metabólitos complementar à análise de resíduos  
    • Resíduos de glifosato em alimentos: a segurança baseada em dados 
    • Segurança da flupiradifurona para abelhas
  • Melhoramento vegetal
    • Avanços em genômica, do laboratório ao campo
    • Um novo gene de resistência contra a requeima em batatas

Resistência a inseticidas

Fisiologia da resistência de insetos

Sabe-se que os insetos, particularmente os insetos praga que se alimentam das culturas agrícolas, desenvolvem resistência contra uma variedade de compostos químicos, incluindo inseticidas. Altos níveis de resistência, que comprometem a eficácia dos inseticidas nas taxas recomendadas pelo rótulo, são muitas vezes conferidos pela superexpressão de enzimas metabólicas degradativas. Nesse artigo, foram revisados os mecanismos moleculares que regulam a superexpressão de tais enzimas, sendo importante para entender a resistência metabólica e implementar estratégias mais eficientes para o controle de pragas.

Amezian, D., Nauen, R., & Le Goff, G. (2021). Transcriptional regulation of xenobiotic detoxification genes in insects – An overview. Pesticide Biochemistry and Physiology, 174, 104822. https://doi.org/10.1016/j.pestbp.2021.104822 

Evolução da resistência em Myzus persicae

O pulgão verde do pessegueiro, Myzus persicae, é uma praga global altamente prejudicial que se alimenta de mais de 400 plantas hospedeiras diferentes, incluindo culturas de campo, vegetais e frutas. É conhecido como vetor de doenças graves, como o vírus da beterraba amarela, e responsável por altas perdas de produtividade, caso não seja controlado. Essa praga é extremamente adaptativa e desenvolveu resistência a muitas classes de inseticidas. Nesse artigo descrevemos como uma compreensão do mecanismo da evolução da resistência forneceu insights que podem ser usados para informar o projeto de avaliações de risco de resistência e estratégias que visam preveni-lo, contê-lo ou superá-lo.

Troczka, BJ, Singh, KS, Zimmer, CT, Vontas, J., Nauen, R., Hayward, A., & Bass, C. (2021). Molecular innovations underlying resistance to nicotine and neonicotinoids in the aphid Myzus persicae. Pest Management Science, 77 (12), 5311-5320. https://doi.org/10.1002/ps.6558 

Um olhar abrangente sobre Spodoptera

O gênero Spodoptera inclui algumas das pragas agrícolas mais polífagas e destrutivas do mundo. O sucesso de muitas espécies deste gênero deve-se à sua notável capacidade de adaptação a uma ampla gama de plantas hospedeiras e desenvolvimento de resistência a inseticidas. Essas informações estão espalhadas pela literatura disponível e na maioria dos casos não permitem uma identificação clara de genes candidatos envolvidos na resistência a inseticidas. Nessa revisão, analisamos e compilamos informações sobre quase 600 casos que ajudam a informar futuras estratégias de gerenciamento de resistência.

Amezian, D., Nauen, R., & Le Goff, G. (2021). Comparative analysis of the detoxification gene inventory of four major Spodoptera pest species in response to xenobiotics. Insect Biochemistry and Molecular Biology, 138, 103646. https://doi.org/10.1016/j.ibmb.2021.103646 

Resistência a herbicidas

Mecanismos de resistência a herbicidas inibidores de ACCase

Herbicidas do grupo A ou acetil-CoA carboxilase (ACCase) são ferramentas essenciais para o manejo de espécies de gramíneas resistentes ao glifosato. No entanto, a dependência excessiva desses herbicidas está levando a uma rápida evolução da resistência a vários herbicidas na América do Sul. Consequentemente, em breve não haverá um modo de ação eficaz para o manejo de pastagens em pós-emergência com resistência múltipla, o que afetará a manutenção e implantação do sistema de plantio direto. Nessa revisão, descrevemos aspectos importantes para a biologia e resistência da ACCase. Também fornecemos uma discussão abrangente sobre estratégias de manejo para prevenir e mitigar a evolução da resistência a herbicidas inibidores de ACCase na América do Sul.

Takano, HK, Ovejero, RFL, Belchior, GG, Maymone, GPL e Dayan, FE (2021). ACCase-inhibiting herbicides: mechanism of action, resistance evolution and stewardship. Scientia Agrícola, 78 (1), e20190102. https://doi.org/10.1590/1678-992x-2019-0102 

Avaliação de risco em fitossanitários

Mobilidade de produtos fitossanitários no solo

A água subterrânea (utilizada como água potável) é um recurso estritamente protegido pelas diretrizes existentes para registro de defensivos agrícolas na União Européia. A avaliação regulatória de exposição e avaliação de risco, leva em consideração as concentrações de pesticidas medidas a uma profundidade de apenas 1 metro abaixo do campo tratado. Esse artigo discute uma maior atenuação na concentração do pesticida à medida que as moléculas se movem mais profundamente na camada de água subterrânea, até que finalmente atinjam os poços de extração de água potável. Combinando abordagens de modelagem e dados de monitoramento de três diferentes estudos de grande escala, um fator de diluição médio de 60 foi obtido de águas rasas em campos tratados para poços de extração de água potável. Propõe-se que este fator seja usado para avaliações de riscos ambientais e dietéticos.

Herrmann, M., & Sur, R. (2021). Natural attenuation along subsurface flow paths based on modeling and monitoring of a pesticide metabolite from three case studies. Environmental Sciences Europe, 33 (1), 59. https://doi.org/10.1186/s12302-021-00490-2 

Nova técnica para análise de metabólitos complementar à análise de resíduos 

Nos últimos anos, a tecnologia para análise de resíduos de defensivos agrícolas em matrizes vegetais e animais, solo e água mudou gradualmente para atender às demandas regulatórias. Durante os processos de renovação de alguns compostos, eram solicitados dados de resíduos de ácido trifluoroacético (TFA), um produto de decomposição altamente polar e carregado (metabólito). Além dos desafios na análise utilizando cromatografia líquida acoplada à espectrometria de massas, como fortes interferências de matriz, baixa precisão ou repetibilidade, baixa robustez e curtos tempos de vida das colunas, um fato importante é que o TFA está presente em quase todos os materiais vegetais, proveniente de várias fontes. Portanto, é necessário diferenciar de forma confiável uma amostra controle de uma amostra tratada com defensivo agrícola para avaliar a contribuição do produto aplicado no nível geral de TFA. Desse modo, nesse trabalho foi documentada a implementação da eletroforese capilar acoplada à espectrometria de massas (CE-MS/MS) como uma ferramenta complementar na análise de resíduos. Esse é o primeiro método validado pelas Boas Práticas de Laboratório (BPL) para a medição de TFA em plantas, permitindo detectá-lo de forma livre de interferências, com precisão e repetibilidade surpreendentes, e resultados altamente confiáveis.

Stuke, S., Bemboom, P., Wirkner, H., Smith, W., & Lock, SJ (2021). Residue analytical method for the determination of trifluoroacetic acid and difluoroacetic acid in plant matrices by capillary electrophoresis tandem mass spectrometry (CE-MS/MS). Journal of Chromatography A, 1646, 462096. https://doi.org/10.1016/j.chroma.2021.462096 

Resíduos de glifosato em alimentos: a segurança baseada em dados

Como parte dos processos regulatórios normais para o registro de defensivos agrícolas, as empresas registradoras realizam testes de resíduos em alimentos. Neste trabalho, os autores examinaram os métodos de detecção validados para cada matriz de amostra de alimentos e analisaram os dados de pesquisas de agências reguladoras e testes adicionais conduzidos por pesquisadores universitários e agências não governamentais. Os resultados indicam que 99% dos resíduos de glifosato em alimentos estão abaixo dos Limites Máximos de Resíduos (LMRs) Europeus ou das tolerâncias da Agência de Proteção Ambiental (EPA) dos EUA, concluindo que as exposições ao glifosato em alimentos estão bem abaixo da quantidade que pode ser ingerida diariamente ao longo da vida com uma certeza razoável de nenhum dano.

Vicini, JL, Jensen, PK, Young, BM e Swarthout, JT (2021). Residues of glyphosate in food and dietary exposure. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety, 1541-4337.12822. https://doi.org/10.1111/1541-4337.12822 

Segurança da flupiradifurona para abelhas

A partir de estudos de toxicidade em laboratório e em campo, sabia-se que o novo inseticida butenolídeo flupiradifurona apresenta toxicidade muito baixa para as abelhas. No entanto, eram desconhecidos os mecanismos responsáveis por essa baixa toxicidade. Nesse estudo, foram identificadas as enzimas que desintoxicam rapidamente a substância nas abelhas, determinando assim sua baixa toxicidade. Os resultados explicam e confirmam a segurança de produtos à base de flupiradifurona para as abelhas e oferecem uma nova abordagem para contribuir com a avaliação de risco para polinizadores.

Haas, J., Zaworra, M., Glaubitz, J., Hertlein, G., Kohler, M., Lagojda, A., Lueke, B., Maus, C., Almanza, M.-T., Davies, TGE, Bass, C., & Nauen, R. (2021). A toxicogenomics approach reveals characteristics supporting the honey bee (Apis mellifera L.) safety profile of the butenolide insecticide flupyradifurone. Ecotoxicology and Environmental Safety, 217, 112247. https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2021.112247 

Engenharia Química

Novo método para N-Arilação de NH-Sulfoximina

A Bayer foi pioneira no uso do grupo funcional sulfoximina em química medicinal, pois possui propriedades muito incomuns e geralmente pouco exploradas para a descoberta de medicamentos. Um problema geral que limita a adoção mais ampla é sua relativa difícil produção. Nessa publicação recente, tentamos resolver essa dificuldade revelando um protocolo eletroquímico simples catalisado por níquel para N-Arilação de NH-Sulfoximina. 

Liu, D., Liu, Z., Ma, C., Jiao, K., Sun, B., Wei, L., Lefranc, J., Herbert, S., & Mei, T. (2021). Nickel-Catalyzed N-Arylation of NH-Sulfoximines with Aryl Halides via Paired Electrolysis. Angewandte Chemie International Edition, 60 (17), 9444-9449. https://doi.org/10.1002/anie.202016310 

Melhoramento vegetal

Avanços em genômica, do laboratório ao campo

Duas décadas se passaram desde que a sequência do primeiro genoma de planta foi publicada (Arabidopsis thaliana), e o rascunho do sequenciamento do genoma do arroz foi concluído logo depois. Desde então, os genomas de mais de 100 culturas foram sequenciados, a pesquisa do genoma vegetal se expandiu em várias frentes e os próximos anos prometem trazer mais avanços estimulados pelo advento de novas tecnologias e abordagens. Nesse artigo, os autores revisam a história dessa área de conhecimento e as oportunidades para a agricultura.

Purugganan, MD, & Jackson, SA (2021). Advancing crop genomics from lab to field. Nature Genetics, 53 (5), 595-601. https://doi.org/10.1038/s41588-021-00866-3

Um novo gene de resistência contra a requeima em batatas

O que causou a fome na Irlanda na década de 1840 continua sendo uma grande ameaça à nossa produção de batata e tomate em todo o mundo: o patógeno Phytophthora infestans. Existem apenas duas maneiras de um agricultor evitar uma pandemia no campo: usando defensivos agrícolas ou cultivando variedades protegidas contra a doença. A resistência contra uma doença é alcançada quando o sistema imunológico da planta detecta a presença do patógeno. Quando isso ocorre, receptores imunológicos especializados na planta “captam” uma proteína específica liberada por Phytophthora durante o ataque. No entanto, essas proteínas patogênicas mudam com frequência (através da mutação de seus genes codificadores) e não são mais reconhecidas pelo sistema imunológico, fazendo com que as plantas adoeçam e morram. Neste estudo encontramos uma proteína de Phytophthora que provavelmente é muito útil para o patógeno mudar, pois está presente na maioria das cepas isoladas em campo ao redor do mundo. Ao mesmo tempo, encontramos um novo receptor imunológico em Solanum americanum, uma planta daninha e parente selvagem da batata, do tomate e da pimenta, que reconhece exatamente essa proteína conservada. Usar esse novo receptor imunológico, bem como a compreensão do sistema biológico por trás dele, para criar variedades de batata e tomate protegidos contra Phythophthora ajudará a garantir uma produção mais sustentável dessas culturas.

Witek, K., Lin, X., Karki, H.S. et al (2021). A complex resistance locus in Solanum americanum recognizes a conserved Phytophthora effector. Nature Plants, 7 (2), 198-208. https://doi.org/10.1038/s41477-021-00854-9 

Doenças das colheitas

Conhecendo melhor a “arma de infecção massiva” de Botrytis cinerea

Os fungos filamentosos são os principais patógenos das culturas, ameaçando a segurança alimentar e causando sérios prejuízos na agricultura. O Botrytis cinerea é um fungo fitopatogênico necrotrófico que produz apressórios multicelulares dedicados à penetração das plantas, denominados almofadas de infecção (IC). Os resultados transcriptômicos, proteômicos e de mutagênese desse artigo suportam o papel da IC na penetração da planta e introduzem outras funções inesperadas para este órgão fúngico, como a colonização, necrotrofia e nutrição do patógeno. Esses resultados nos permitem ver os apressórios como uma “arma” fúngica para a destruição da biomassa vegetal.

Choquer, M., Rascle, C., Gonçalves, IR, Vallée, A., Ribot, C., Loisel, E., Smilevski, P., Ferria, J., Savadogo, M., Souibgui, E., Gagey, M., Dupuy, J., Rollins, JA, Marcato, R., Noûs, C., Bruel, C., & Poussereau, N. (2021). The infection cushion of Botrytis cinerea: a fungal ‘weapon’ of plant-biomass destruction, 23 (4), 2293-2314. https://doi.org/10.1111/1462-2920.15416 

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