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Os mecanismos que podem conferir resistência a herbicidas podem dividir-se em dois grupos: i) resistência por alteração do local de ação e ii) resistência fora do local de ação (Quadro 2). A resistência por alteração do local de ação está associada à insensibilidade da enzima-alvo, que conduz à perda de afinidade para a molécula de herbicida. A resistência no sítio alvo inclui também a superprodução da enzima alvo, por sobre-expressão ou replicação génica, aumentando a estabilidade da enzima ao agente inibidor. A resistência fora do local de ação está associada à exclusão da molécula de herbicida do local de ação, via absorção ou translocação diferenciais, sequestro ou aumento do metabolismo de desintoxicação (Perez-Jones e Mallory-Smith, 2010). Particularmente para o glifosato podem coexistir na mesma planta vários mecanismos de resistência e não apenas um, como acontece na maioria dos herbicidas, sendo que os níveis de resistência variam consoante o tipo de mecanismo (Perez-Jones e Mallory-Smith, 2010).

Insensibilidade da enzima EPSPS

Cada herbicida atinge um sítio específico na planta, normalmente uma enzima ou uma proteína, onde atua no sentido de interromper um dado processo ou função da planta. Se este sítio alvo estiver de alguma forma alterado, a molécula de herbicida poderá não ter a capacidade de exercer

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eficientemente o seu efeito fitotóxico. A resistência ao glifosato também pode dar-se por este mecanismo. O primeiro caso identificado ocorreu num biótipo de Eleusine indica (Baerson et al., 2002), devido à substituição de uma serina por uma prolina na posição 106 (Pro-106-Ser) na sequência de aminoácidos da enzima EPSPS – provocada por uma mutação pontual no nucleótido citosina, substituído por timina. Posteriormente, em populações de E. indica e de Lolium spp. foram observadas mutações génicas que conduziram a substituições por treonina e alanina no resíduo do aminoácido Pro-106 (Powles e Yu, 2010). Esta mutação foi identificada como sendo a principal causa dos níveis de resistência moderada em diversas espécies (Nol et al., 2012; Sammons e Gaines, 2014).

Powles e Yu (2010) sugerem que é expectável que ocorram mais casos de desenvolvimento de resistência por sobre-expressão do que por mutação do gene que codifica a EPSPS, devido à dificuldade em obter enzimas RG que mantenham a funcionalidade enzimática.

Outra estratégia de sobrevivência é a emissão de novos ramos após a aplicação de glifosato, que representa uma possível fuga à inibição pelo herbicida (Dinelli et al., 2006).

Limitação da translocação

A absorção do glifosato para o interior das células e organelos celulares é um processo ativo. Existem vários potenciais mecanismos através dos quais a absorção do glifosato pode ser reduzida: (1) Inibição da absorção através da modificação do transportador ativo, (2) inibição da absorção de glifosato no interior do cloroplasto através de um transportador que o bombeia para fora do cloroplasto, (3) presença de um transportador ativo que bombeia da célula para o apoplasto, e (4) presença de um transportador ativo que bombeia o glifosato para o interior do vacúolo (Shaner, 2009).

Um estudo realizado por Koger et al. (2005a) em C. canadensis de quatro diferentes regiões dos EUA sugere que, nesta espécie, os mecanismos absorção não estão envolvidos na resistência ao glifosato e que as diferentes sensibilidades ao glifosato poderão ser atribuídas a diferenças na translocação. Feng et al. (2004) também sugerem que a absorção diferencial resultante da aplicação do glifosato não contribui para a resistência em C. canadensis.

Estudos recentes sugerem que em biótipos R de C. canadensis ocorre um movimento preferencial do glifosato do citosol para o vacúolo, no qual transportadores ATP-binding cassette (ABC) poderão estar envolvidos (Ge et al., 2010; Nol et al., 2012). Os transportadores ABC constituem uma vasta família de transportadores dependentes de ATP que bombeiam aminoácidos, péptidos, proteínas, iões metálicos, vários lípidos, sais biliares, e diversos compostos hidrofóbicos, incluindo drogas, através das membranas e contra o gradiente de concentração (Lehninger et al., 2005).

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Num estudo sobre a expressão de dois genes, M10 e M11, que codificam para transportadores ABC de populações de C. canadenses, e cuja presença da mutação no resíduo Pro106 da EPSPS não tinha sido confirmada, Nol et al. (2012) observaram que os transcritos dos genes M10 e M11 eram, respetivamente, 16 e 23 vezes superiores nos dois biótipos R tratados com glifosato, relativamente às plantas R não tratadas. Contrariamente, a expressão dos mesmos genes no biótipo S não foi afetada pela aplicação do glifosato. Além disto, não houve variação significativa na transcrição do gene da EPSPS nos três os biótipos estudados. Isto indica que o mecanismo de resistência dos biótipos estudados consistiu numa sobre-expressão génica dos genes M10 e M11 que levou a uma maior compartimentação do herbicida no vacúolo.

A redução da translocação do glifosato para os tecidos meristemáticos é o mecanismo resistência ao glifosato mais comum em C. canadensis (Koger et al., 2005, Nol et al., 2012).

Superprodução da enzima EPSPS

A superprodução da enzima EPSPS corresponde à presença de uma maior quantidade de enzima EPSPS registada num biótipo R relativamente a um biótipo S. Existem dois fenómenos genéticos subjacentes a este: a sobre-expressão (transcrição repetida de um único gene, processo mediado pelo DNA) e a replicação ou amplificação génica (várias cópias do mesmo gene no genoma).

A redução da translocação não protege completamente os tecidos meristemáticos e uma fração do glifosato alcança os meristemas caulinares. Por este motivo, a sobre-expressão da EPSPS pode contribuir para sobrevivência dos biótipos R (Dinelli et al., 2006). Dinelli et al. (2006) observaram que houve uma sobre-expressão do gene epsps nos biótipos R em relação aos S de C. canadensis, ou seja, os biótipos R apresentaram níveis de mRNA de EPSPS duas a três vezes superiores aos dos biótipos S, antes da aplicação de glifosato. Em Amaranthus palmeri, a sobre-expressão deste gene pode ser de 5 a 160 vezes (Gaines et al., 2013). Dinelli et al. (2006) também observaram que a expressão do EPSPS não foi induzida pela aplicação de glifosato.

O mecanismo da superprodução da EPSPS é ainda desconhecido. Um mecanismo possível é a replicação génica (ou amplificação génica), definida como a replicação hereditária de um segmento de DNA, que resulta numa ou mais cópias adicionais de genes no genoma de um organismo (Innan e Kondrashov, 2010). O elevado tamanho da sequência, a associação com vários tipos de elementos génicos e os padrões imprevisíveis de hereditariedade do número de cópias levantam a hipótese da replicação génica ser uma mutação adaptativa induzida através de um processo mediado por transposões e/ou através da recombinação desigual entre diferentes regiões genómicas que resultam na replicação do gene da EPSPS (Gaines et al., 2013).

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