UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA – UNESP
CÂMPUS DE JABOTICABAL
APLICAÇÃO FOLIAR DE ZINCO NA BIOFORTIFICAÇÃO DE
RÚCULA
Sergio Manuel Rugeles Reyes
Engenheiro Agrônomo
2017
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Biofortificação da Rúcula, Slides de Cultura
Aborda os conceitos, procedimentos e a importância da biofortificação dentro do aspecto agronômico e como uma prática sustentável.
Tipologia: Slides
2025
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UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA – UNESP
CÂMPUS DE JABOTICABAL
APLICAÇÃO FOLIAR DE ZINCO NA BIOFORTIFICAÇÃO DE
RÚCULA
Sergio Manuel Rugeles Reyes
Engenheiro Agrônomo
UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA – UNESP
CÂMPUS DE JABOTICABAL
APLICAÇÃO FOLIAR DE ZINCO NA BIOFORTIFICAÇÃO DE
RÚCULA
Sergio Manuel Rugeles Reyes
Orientador: Prof. Dr. Arthur Bernardes Cecílio Filho
Dissertação apresentada à Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias – Unesp, Câmpus de Jaboticabal, como parte das exigências para a obtenção do título de Mestre em Agronomia (Ciência do Solo)
DADOS CURRICULARES DO AUTOR
SERGIO MANUEL RUGELES REYES – Nascido em Guadalupe, Santander, Colômbia, em 1990, filho de Jaqueline Reyes Silva e Rogerio Rugeles Chacón. Graduado em Engenharia Agronômica pela Universidade Nacional de Colômbia, Sede Bogotá em 2013. Realizou seu estágio de conclusão de graduação na Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz, em Piracicaba (SP). Tem trabalhado como profissional no programa de ‘Jovens Pesquisadores’ de Colciencias- Universidade Nacional de Colômbia. Além disso, trabalhou como pesquisador auxiliar no grupo de pesquisa de batata, na mesma universidade. Em março de 2016 ingressou no Mestrado do programa de pós-graduação em Agronomia (Ciência do Solo), na Universidade Estadual Paulista 'Júlio de Mesquita Filho'- UNESP, Câmpus Jaboticabal.
A Oscar ( in memoriam ), amigo e irmão, parceiro de vivências, lutador incansável que sempre encontrou as palavras para me ajudar nos momentos difíceis e me ensinou o valor da verdadeira amizade. A Lulú, ser de luz que conseguiu despertar o mais puro amor em uma família. Ofereço e Dedico
AGRADECIMENTOS
Agradeço primeiramente a Deus, por me conceder as melhores oportunidades e por sempre me mostrar o caminho a seguir.
A meus pais, especialmente a minha mãe, Jaqueline Reyes Silva, pelo apoio, carinho, compressão e confiança, por me ensinar o valor do esforço e trabalho.
A meus irmãos, porque têm sido meu motor para não desistir e continuar.
A Jennifer, mulher que trouxe tranquilidade nos momentos mais difíceis.
Ao meu orientador Dr. Arthur Bernardes Cecílio Filho, pela orientação, confiança e conselhos durante esses dois anos.
Aos colegas e amigos da UNESP, especialmente a Miguel, Domingos, Paola e Nely, por sua valiosa amizade e porque sempre encontraram as palavras certas nos dias difíceis.
A CAPES pela concessão da bolsa durante a condução do mestrado.
A todas as pessoas que de uma ou outra forma, contribuíram com a realização deste trabalho.
ii APLICAÇÃO FOLIAR DE ZINCO NA BIOFORTIFICAÇÃO DE RÚCULA
RESUMO- A deficiência de zinco atinge um terço da população mundial e uma estratégia para solucionar essa problemática é a biofortificação agronômica de hortaliças. A rúcula tem ganhado notoriedade nos últimos anos devido às suas propriedades nutricionais e boa aceitação pelos consumidores. Em razão do incremento no seu consumo, torna-se uma hortaliça folhosa com alto potencial para estudos de biofortificação agronômica com zinco, porém, ainda são poucas as pesquisas feitas a respeito. Assim, em um solo com alto teor do micronutriente, objetivou-se avaliar o efeito de aplicações foliares de zinco, em diferentes épocas, sobre parâmetros fisiológicos, produtivos e nutricionais de rúcula ‘Folha larga’, visando à biofortificação agronômica. O experimento foi instalado na UNESP, câmpus Jaboticabal e foram avaliados dois fatores: dose de Zn (0,5; 1 e 1,5 kg ha- de Zn) e épocas de aplicação (15 dias após a emergência - DAE, 20 DAE, 25 DAE, 15 e 20 DAE e 15, 20 e 25 DAE) mais um controle, que não recebeu aplicação de zinco. Observou-se que não houve efeito dos fatores nem da interação nas variáveis fisiológicas, assim como na altura, área foliar e massa fresca da parte aérea. Doses de Zn afetaram os teores de N, Mn e P, enquanto para Cu e Fe não foram encontrados efeitos significativos. Verificou-se que com aplicação de 1,5 kg ha-1^ de Zn, feita aos 25 DAE, obteve-se maior teor de Zn nas folhas de rúcula, representando incremento de 279% em relação ao controle, denotando a efetividade de aplicações foliares de zinco como estratégia de biofortificação em rúcula.
Palavras-chave: Eruca sativa , sistema imunológico, fertilização foliar, micronutriente.
iii FOLIAR APPLICATION OF ZINC IN THE BIOFORTIFICATION OF ARUGULA
ABSTRACT - Zinc deficiency affects a third of the world population and a strategy to solve this problem is agronomic biofortification of vegetables. Arugula has gained importance in recent years due to its nutritional properties and good acceptance by consumers. Due to the increase in its consumption, it becomes a leafy vegetable with high potential for studies of agronomic biofortification with zinc, however, few researches have been done about them. Thus, in a soil with high micronutrient content, the objective was to evaluate the effect of foliar zinc applications, at different times, on physiological, productive and nutritional parameters of 'Broad Leaf' arugula, aiming at agronomic biofortification. The experiment was realized at UNESP, Jaboticabal Campus and two factors were evaluated: Zn dose (0.5, 1 and 1.5 kg ha-^1 of Zn) and times of application (15 days after emergence - DAE, 20 DAE, 25 DAE, 15 and 20 DAE, and 15, 20 and 25 DAE) plus one control, which did not receive zinc application. It was observed that there was no effect of the factors or the interaction in the physiological variables, as well as in the height, leaf area and fresh mass of the aerial part. Doses of Zn affected the contents of N, Mn and P, whereas for Cu and Fe no significant effects were found. It was verified that with the application of 1.5 kg ha-^1 of Zn, realized at 25 DAE, a higher Zn content was obtained in the arugula leaves, representing an increase of 279% in relation to the control, showing the effectiveness of foliar applications of zinc as a biofortification strategy in arugula.
Key words: Eruca sativa , immune system, foliar fertilization, micronutrient.
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nutricionais no organismo humano (BONIERBALE et al., 2011). Dentro desse tema se encontra a biofortificação agronômica, que objetiva adicionar nutrientes à planta por meio da aplicação de fertilizantes via solo, foliar ou semente (SALTZMAN et al., 2013). Salienta-se que é uma técnica relativamente barata e eficiente para aumentar a qualidade nutricional dos alimentos (INOCÊNCIO, 2014). O sucesso da biofortificação agronômica com zinco está intrinsicamente relacionado com a forma de aplicação do micronutriente (VELU et al., 2013). Em culturas como trigo, tem-se avaliado a eficiência da aplicação ao solo e foliar de diferentes fontes de Zn. Verificaram-se nestes trabalhos aumentos na concentração do micronutriente e produtividade com aplicações foliares (CAKMAK; PFEIFFER; MCCLAFFERTY, 2010; CAKMAK et al., 2010; ZHANG et al., 2010). Em batata, canola e repolho, Mao et al. (2014) relataram aumentos nos teores de Zn, com aplicações foliares de sulfato de zinco. Contudo, ainda são poucas as pesquisas relacionadas à biofortificação agronômica em hortaliças folhosas. No Brasil, nos últimos anos, observa-se diversificação no consumo de hortaliças como consequência do aumento da renda e maior preocupação com a qualidade da alimentação (SOUZA, 2014). Atualmente, a hortaliça folhosa mais plantada é a alface; porém, desde finais da década de 90, a rúcula ( Eruca sativa L) tem ganhando mercado, registrando-se aumento nas quantidades comercializadas (ALVES; SÁ, 2010), devido suas qualidades nutricionais e ao sabor picante de suas folhas, que podem ser servidas como saladas ou acompanhamento de carnes (MATSUZAKI, 2013). Segundo Laurett (2015), o sucesso dos programas de biofortificação depende da escolha de culturas que são consumidas comumente pela população. Em virtude do aumento significativo no consumo de rúcula na população brasileira, essa se apresenta como uma cultura com potencial para biofortificação com zinco. Diante do exposto, e por encontrar poucas pesquisas relacionadas com as respostas de produtividade e de qualidade nutricional da rúcula à fertilização com zinco, objetivou-se avaliar o efeito de doses e época de aplicação de zinco via foliar na produtividade, fisiologia e nutrição mineral da rúcula, em um solo com alto teor do nutriente.
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2 REVISÃO DE LITERATURA
2.1 Biofortificação agronômica com zinco
A biofortificação de culturas com micronutrientes, através de diferentes ferramentas como o melhoramento genético ou a aplicação de fertilizantes, é uma maneira sustentável e eficaz para trabalhar a problemática de desnutrição humana (CAKMAK, 2008). No entanto, o melhoramento de culturas visando aumentar as concentrações de micronutrientes nos órgãos de interesse, também conhecida como biofortificação genética, apresenta algumas limitações, como a produção em solos com teores muito baixos de micronutrientes, quanto a dificuldade de encontrar variação genotípica suficiente e que o caráter para concentração de micronutrientes seja estável em diversos ambientes (LYONS et al., 2005). Com base nisso, a biofortificação agronômica, definida como a adição de nutrientes à planta via adubação ao solo e foliar (SALTZMAN et al., 2013), pode ser uma solução a curto prazo, rápida e facilmente aplicável para aliviar a deficiência de micronutrientes (CAKMAK, 2008; KHOSHGOFTARMANESH et al., 2010). Os elementos minerais no solo podem estar presentes como íons livres, compostos dissolvidos ou precipitados, adsorvidos superficialmente ou contidos na biota do solo (WHITE; BROADLEY, 2009), ocasionando baixa fitodisponibilidade. Exemplo disso é o zinco, que pode ser adsorvido diretamente pelos óxidos de ferro, manganês e alumínio (HAN et al., 2011). Apesar de que em muitas regiões sua concentração seja suficiente para atender à demanda das culturas (GRAHAM et al., 1999), sua absorção às vezes é limitada. Dentre as estratégias agronômicas visando aumentar a disponibilidade de Zn paras as plantas está a solubilização e mobilização do Zn no solo (CARVALHO; VASCONCELOS, 2013), assim como aplicação de fertilizantes, sendo as fontes mais utilizadas o sulfato de zinco, cloreto de zinco, óxido de zinco e quelatos (FAGERIA, 2009). Nos estudos de biofortificação agronômica com Zn, o solo é a principal via de aplicação (INOCÊNCIO, 2014), encontrando-se resultados positivos de aumento das concentrações de zinco em culturas folhosas, de hastes e de raízes (WHITE;
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pessoas no mundo (CAKMAK; PFEIFFER; MCCLAFFERTY, 2010), sendo causada pela baixa ingestão de alimentos ricos no nutriente (KUTMAN; YILDIZ; CAKMAK, 2011). Os sintomas de deficiência incluem diarreia, pneumonia e atrofia, contribuindo significativamente para a morte de crianças menores de 5 anos (STEIN et al., 2005). Além disso, tem sido relacionado com o aumento dos riscos de doenças infecciosas (GIBSON; HESS; BROWN, 2008) e incidência de câncer (PFEIFFER; MCCLAFFERTY, 2007). O Zn no organismo humano tem múltiplas funções, como a influência na proteção estrutural, integridade de membranas biológicas, diminuição da toxidez por radicais livres, melhor funcionamento do cérebro, síntese de proteínas e resistência do sistema imunológico (GIBSON, 2006). Segundo Bertini e Rosata (2007), 10% das enzimas possuem o Zn como constituinte.
2.3 Zinco nas plantas
O zinco em plantas é requerido principalmente na síntese de proteínas, participando na formação de triptofano, precursor do ácido indol acético (INOCÊNCIO, 2014). Enzimas que contêm zinco são essenciais no metabolismo dos lipídeos, ácidos nucleicos, proteínas e carboidratos (LUKASKI, 1995). O zinco faz parte de mais de 70 metaloenzimas, sendo suas formas predominantes complexos de baixo peso molecular, íons livres e formas insolúveis associadas à divisão celular (BROWN; CAKMAK; ZHANG, 1993). Também, o elemento em plantas superiores regula a atividade de enzimas tais como aldolases, isomerases, desidrogenases (MARSCHNER, 2012). As principais alterações nas plantas, quando deficientes em zinco, são: diminuição da fotossíntese devido a danos nos cloroplastos, o que acarreta desarranjo no transporte eletrônico (ABBAS et al., 2009); redução da atividade da polimerase de RNA, provocando aumento de aminoácidos; baixa atividade da dismutase de superóxido elevando o teor de radicais livres de O 2 , o vazamento de solutos e perda da integridade das membranas (FURLANI, 2004). No entanto, concentrações acima de 100 mg kg-1^ de Zn, no solo, podem ter efeitos negativos na fisiologia e metabolismo, limitando a produtividade das culturas (EHSAN et al.,
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2013). Entre os principais sintomas de toxicidade por Zn estão: inibição do crescimento e clorose nas folhas (TEWARI; KUMAR; SHARMA, 2008); alteração na absorção de nutrientes; dano à integridade e permeabilidade das membranas celulares, gerando radicais livres de O 2 e prejudicando, também, a fotossíntese (UPADHYAYA et al., 2010; CAMBROLLÉ et al., 2012). Esse elemento é absorvido na forma de Zn2+^ ou em alguns casos, como complexo Zn-fitosideróforo (BROADLEY et al., 2007), sendo transportado via simplasto da raiz até o xilema; porém, uma fração substancial pode atingir o xilema via apoplasto (WHITE et al., 2002). No citosol das células radiculares, o Zn2+^ é complexado por diversas proteínas, incluídas as que modulam atividades enzimáticas ou transcrição de genes, fazendo que sua concentração citossólica seja extremamente baixa (CLEMENS, 2010). O carregamento de Zn no xilema parece estar modulado por duas proteínas, a YSL (yellow strip like proteins), que coloca o zinco em forma complexada com nicotiamina, e AtFRD3, que carrega citrato no xilema para promover seu transporte (CURIE et al., 2009; WATERS; SANKARAN, 2011). Já no floema, o zinco é transportado complexado com nicotiamina ou com pequenas proteínas (WHITE; BROADLEY, 2009), e seu carregamento está condicionado por proteínas do grupo ZIP e YSL (CURIE et al., 2009; WHITE; BROADLEY, 2009). Contudo, é considerado, geralmente, como elemento de baixa mobilidade em floema (FAGERIA, 2009). Quando o zinco é fornecido via solo, a concentração do elemento nos tecidos apresenta a seguinte ordem: raiz ≈ parte aérea ˃ frutos, sementes, tubérculos. Em consequência, suas concentrações são maiores em culturas de raízes e hortaliças folhosas que em frutos e grãos (BROADLEY et al., 2012). Em cada órgão da planta, o zinco é acumulado em tipos de células especificas. Exemplo disso acontece na raiz, onde o elemento se localiza, principalmente, na região de elongação (STEVENINCK et al., 1994). Nas folhas, o acúmulo depende da espécie, já que se tem observado maiores concentrações nas células da epiderme em comparação com as do mesofilo, para espécies como Noccaea caerulescens (MONSANT; WANG; TANG, 2010), enquanto em Arabidopsis halleri e Alyssum murale , as células do mesofilo apresentam concentrações mais altas que os tricomas e as células epidérmicas (ZHAO et al., 2000; TAPPERO et al., 2007).
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encontraram maiores concentrações de Zn nos grãos de arroz quando se utilizou sulfato, comparado com Zn-EDTA e Zn-citrato. Guedes (2012), estudou o efeito de diferentes fontes de zinco marcadas isotopicamente com 68 Zn em laranjeira, e encontrou que 24 horas após a aplicação, apresentava-se a seguinte ordem decrescente de absorção: fosfito ˃ sulfato = EDTA = Quelato de aminoácido ˃ cloreto. A resposta diferencial na penetração foliar das fontes de zinco é dependente do seu peso molecular, já que ao ser menor, consegue-se maior penetração nas folhas, ficando disponível maior quantidade do elemento e sendo transportado para os diferentes tecidos da planta (STACEY; OOSTERHUIS, 2007; COLLE; MADOZ- ESCANDE; LECLERC, 2009).
2.5 Rúcula
A rúcula é uma planta da família Brassicaceae, tendo como centro de origem a região do Mediterrâneo e Ásia Ocidental (SOUZA, 2014). No mercado, podem ser encontradas três espécies de rúcula: Diplotaxis tenuifolia , Diplotaxis muralis e Eruca sativa , sendo esta última, a mais consumida no Brasil (FILGUEIRA, 2008). A planta se caracteriza por seu porte baixo, com alturas dentre 20-50 cm, ciclo curto e acelerado crescimento vegetativo. Suas folhas são densas, recortadas e de coloração verde (MORALES; JANICK, 2002). A rúcula é uma das principais hortaliças folhosas produzidas no Brasil, por possuir alta produtividade e aceitabilidade pelo consumidor, além de apresentar rico conteúdo nutricional, como altos teores de Fe, vitaminas A e C, e proteínas (AMORIM; HENZ; MATTOS, 2007). Segundo Barlas, Irget e Tepecik (2011), E. sativa também é conhecida por ter diversas propriedades medicinais, tais como anti- inflamatória, digestiva, emoliente e laxante. Em termos de produção, vem-se registrando aumentos consideráveis nos volumes comercializados de rúcula desde finais da década de 90, estimando-se uma área cultivada de 6.000 ha ano-1, e 85% da produção nacional localizada no sudeste do Brasil (PURQUERIO et al., 2007). Purquerio e Tivelli (2007) relataram que, entre 1997 a 2006, a quantidade comercializada no estado de São Paulo aumentou em
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333%. Por sua parte, Cavarianni et al. (2008) informaram incremento de 78% na produção de rúcula em todo o território nacional.