Nanotecnologia aplicada ao manejo de Meloidogyne javanica em soja com partículas de óxidos metálicos

Abstract

RESUMO: A nanotecnologia tem emergido como uma ferramenta inovadora com potencial para transformar a agricultura, promovendo maior eficiência e sustentabilidade. À medida que essa tecnologia evolui no campo agrícola, cresce também o potencial para o desenvolvimento de uma nova geração de pesticidas e outros insumos direcionados ao controle de doenças em plantas. Dessa forma, este estudo objetivou-se avaliar a eficácia de diferentes nanopartículas (NPs) de óxidos metálicos, seus equivalentes óxidos volumosos e sulfatos no controle de Meloidogyne javanica em soja, bem como avaliar seus efeitos no desenvolvimento das plantas e na ativação de mecanismos de defesa. No Capítulo 1, avaliou-se o efeito de NPs de ZnO, FeO e MnO, seus equivalentes volumosos e sulfatos. As três fontes de zinco (NPs de ZnO, ZnO volumoso e ZnSO4) reduziram a densidade populacional do nematoide em aproximadamente 40%. A dose ótima estimada de NPs de ZnO (1087 mg L?¹) resultou em controle de até 42,10% do nematoide. Além disso, os tratamentos com ZnO aumentaram o teor de lignina nas raízes, associada à defesa contra o nematoide. No Capítulo 2, compararam-se NPs de Ag2O e TiO2 com seus equivalentes volumosos. As NPs de Ag2O não mostraram efeito no controle de M. javanica, enquanto as NPs de TiO2 e seu equivalente volumoso reduziram o número de nematoides por grama de raiz em média 52,97% e 36,33%, respectivamente. Doses crescentes de TiO2 (NPs e volumoso) promoveram redução de até 69,90% na população do nematoide, e também aumentaram o crescimento da soja, com ganho de até 48,40% em altura e 62,33% em massa seca da parte aérea, em doses próximas a 540 mg L-1. No Capítulo 3, avaliou-se o efeito do cobre nas formas de NPs de CuO, CuO volumoso e CuSO4. O CuSO4 foi o tratamento mais eficaz, reduzindo a população de M. javanica em até 88,17%. A máxima eficiência foi encontrada entre as doses 1300 e 1615 mg L?¹ de CuSO4 com reduções de até 67,11%. Além disso, induziu a atividade de enzimas antioxidantes como superóxido dismutase, peroxidase e polifenol oxidase, ligadas à defesa da planta. As formas de NPs e volumoso de CuO apresentaram eficácia variável. O CuSO4 também favoreceu o crescimento radicular, sem causar fitotoxicidade à parte aérea. Contudo, o estudo demonstrou que compostos à base de Zn, TiO e Cu, especialmente em forma de NPs e sulfatos, são eficazes no controle de M. javanica em soja; enquanto as NPs de FeO, MnO, Ag2O e CuO tiveram eficácia limitada. Conclui-se que o uso racional de NPs de óxidos metálicos e micronutrientes na forma de sulfatos pode ser uma estratégia promissora para compor o manejo integrado de nematoides, desde que aplicadas em doses adequadas.

ABSTRACT: Nanotechnology has emerged as an innovative tool with the potential to transform agriculture by promoting greater efficiency and sustainability. As this technology advances in the agricultural field, so does its potential for the development of a new generation of pesticides and other inputs aimed at controlling plant diseases. This study aimed to evaluate the effectiveness of different metal oxide nanoparticles (NPs), their bulk oxide equivalents, and sulfates in controlling Meloidogyne javanica in soybean, as well as to assess their effects on plant development and activation of defense mechanisms. In Chapter 1, the effects of ZnO, FeO, and MnO NPs, their bulk equivalents, and sulfates were evaluated. The three zinc sources (ZnO NPs, bulk ZnO, and ZnSO4) reduced nematode population density by approximately 40%. The estimated optimal dose of ZnO NPs (1087 mg L-1) resulted in up to 42.10% nematode control. Additionally, ZnO treatments increased lignin content in the roots, associated with nematode defense. In Chapter 2, Ag2O and TiO2 NPs were compared with their bulk equivalents. Ag2O NPs showed no effect on the control of M. javanica, while TiO2 NPs and their bulk form reduced the number of nematodes per gram of root by an average of 52.97% and 36.33%, respectively. Increasing doses of TiO2 (NPs and bulk) promoted nematode population reductions of up to 69.90% and also enhanced soybean growth, with gains of up to 48.40% in height and 62.33% in shoot dry mass at doses close to 540 mg L-1. In Chapter 3, the effects of copper in the forms of CuO NPs, bulk CuO, and CuSO4 were assessed. CuSO4 was the most effective treatment, reducing M. javanica population by up to 88.17%. Maximum efficiency was found between 1300 and 1615 mg L-1 of CuSO4, with reductions of up to 67.11%. It also induced the activity of antioxidant enzymes such as superoxide dismutase, peroxidase, and polyphenol oxidase, which are linked to plant defense. The CuO NPs and bulk CuO showed variable efficacy. CuSO4 also favored root growth without causing phytotoxicity to the shoot. However, the study demonstrated that Zn-, TiO2-, and Cu-based compounds, especially in NP and sulfate form, are effective in controlling M. javanica in soybean, whereas FeO, MnO, Ag2O, and CuO NPs showed limited efficacy. It is concluded that the rational use of metal oxide NPs and micronutrients in sulfate form may be a promising strategy to integrate into nematode management programs, provided they are applied at appropriate doses.