Efeitos do L-triptofano e seus derivados 5-hidroxitriptofano, triptamina e melatonina sobre o desenvolvimento inicial de espécies de cultivo e de plantas daninhas

Abstract

Resumo: O L-triptofano e a melatonina são bioestimulantes das plantas de cultivo, mas pouco se sabe sobre seus efeitos nas plantas daninhas. Este trabalho foi planejado para comparar os efeitos do L-triptofano e da melatonina, bem como do 5-hidroxitriptofano e da triptamina, nas espécies Glycine max e Zea mays e nas plantas daninhas Amaranthus hybridus, Bidens pilosa, Digitaria insularis, Euphorbia heterophylla, Ipomoea grandifolia e Urochloa decumbens. Em Z. mays e E. heterophylla, foram medidos parâmetros do metabolismo energético, do sistema de defesa antioxidante e do metabolismo de açúcares e compostos nitrogenados. Os quatro derivados indólicos não exerceram efeitos significativos no desenvolvimento de Z. mays, mas em E. heterophylla os quatro compostos inibiram o crescimento da raiz e da parte aérea. Com exceção do L triptofano, os outros derivados aumentaram o conteúdo de espécies reativas de oxigênio em Z. mays e E. heterophylla. Em E. heterophylla, houve também uma redução na atividade da catalase, distorções na arquitetura das raízes primárias e um aumento acentuado dos pelos radiculares. A atividade respiratória, as atividades das enzimas da glicólise e a atividade da glutamina sintetase não foram alteradas. Somente a melatonina inibiu a respiração via citocromo oxidase e causou danos oxidativos nas raízes de E. heterophylla. Uma interferência no equilíbrio das ações dos fitormônios, com predomínio das ações do etileno, parece ter contribuído para a toxicidade dos compostos indólicos em E. heterophylla. Nosso estudo corroborou o potencial de aplicação de derivados do L-triptofano, especialmente da triptamina e da melatonina na proteção de Z. mays, reduzindo a capacidade competitiva de E. heterophylla

Abstract: Tryptophan and melatonin are biostimulants of crop plants, but little is known about their effects on weeds. This work was planned to compare the effects of L tryptophan and melatonin, as well as 5-hydroxytryptophan and tryptamine, on the crop species Glycine max and Zea mays, and on the weeds Amaranthus hybridus, Bidens pilosa, Digitaria insularis, Euphorbia heterophylla, Ipomoea grandifolia and Urochloa decumbens. In Z. mays and E. heterophylla, parameters of energy metabolism, antioxidant defense system and metabolism of sugars and nitrogen compounds were measured. The four indole derivatives did not exert significant effects on the development of Z. mays, but in E. heterophylla the four compounds inhibited the root and aerial parts growth. With the exception of L tryptophan, the other derivatives increased the content of reactive oxygen species in both Z. mays and E. heterophylla. In E. heterophylla, there was also a reduction in the activity of catalase, distortions in the architecture of the primary roots and a marked increase of root hairs. The respiratory activity, the activities of enzymes of. glycolysis and the glutamine synthetase activity were not altered. Only melatonin inhibited respiration via cytochrome oxidase and caused oxidative damage in E. heterophylla roots. An interference in the balance of phytohormone actions, with a predominance of ethylene actions, seems to have contributed to the toxicity of the indole compounds in E. heterophylla. Our study corroborated the potential application of L-tryptophan derivatives, especially tryptamine and melatonin in the crop protection, by reducing the competitive ability of the weeds.