6 diapos - Adam Oliver Brown
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Herbicides et Fongicides Herbicides: phytoxicité ● Phytotoxique: doit être capable de perturber un processus clé qui empêche les plantes à croître et survivre ● Puisque les MH poussent parmi les récoltes, la sélectivité est importante BIO4501 – Pesticides et l’environnement BIO4501 – Pesticides et l’environnement Pénétration Foliaire Mode d’entrée Polar entry route ● 1) Non-polar entry route Pénétration foliaire Cuticular wax – Protection principale de la feuille est la cuticle (lipophile) – Deuxième barrière est la paroi cellulaire fait de la cellulose (hydrophile) – Alors, les herbicides foliaires doivent être à la fois aqueuses et liposoluble Cutin Cuticle Pectin Cellulose Plasmodesmata Plasma membrane Cytoplasm Cell wall Protoplasm Fig. 24 BIO4501 – Pesticides et l’environnement BIO4501 – Pesticides et l’environnement Effet des Surfactants Mode d’entrée ● 2) Absorption racinaire – Doit être capable de passer l’endoderme (barrière de cellules entourés de lignine ou subérine) – N.B. herbicides racinaires appliqués au sol peuvent également affecter des graines BIO4501 – Pesticides et l’environnement BIO4501 – Pesticides et l’environnement 1 Mode d’entrée ● 3) Pénétration d’écorce – Peu d’application chez des plantes herbacées, utilisées pour des plantes pérennes – Des solutions hydrosolubles doivent être injectées dans l’écorce – Des solutions liposolubles peuvent pénétrer l’écorce, mais doivent être appliquées en forte concentrations Translocation à l’intérieur de la plante ● Symplaste: masse totale des cellules vivantes dans la plante ● Apoplaste: le continuum non-vivant de la paroi cellulaire qui entoure la symplaste BIO4501 – Pesticides et l’environnement Translocation à l’intérieur de la plante ● 1) Mouvement symplaste: – Protoplasme des plantes est plus ou moins continue à cause des liens cellulaires (ex. plasmodesmata) et entre les cellules criblées du phloème BIO4501 – Pesticides et l’environnement Translocation à l’intérieur de la plante ● 2) Mouvement apoplaste: – Peut inclure les parois cellulaires, les espaces inter-cellulaires et les cellules du xylem – Perméable à l’eau et des solutés dissouts – Taux de transport d’eau est élévé (>1 gallon/jour pour un tournesol) ● Contrainte: xylem envoi les substances vers le haut, alors pas approprié pour des pesticides foliaires BIO4501 – Pesticides et l’environnement Effets toxiques sur les plantes ● 1) Toxicité sur contact – Tue rapidement – Translocation souvent pas possible à temps – Agi typiquement par la destruction des membranes cellulaires en brisant les liens moléculaires entres membranes plasmiques et les protéines membranaires – Cause la nécrose chez les tissues exposées dans qques jours – Contrainte: car la translocation est limitée, la plante peut possiblement repousser des méristèmes racinaires et des bourgeons BIO4501 – Pesticides et l’environnement BIO4501 – Pesticides et l’environnement Effets toxiques sur les plantes ● 2) Inhibition mitotique – Empêche la croissance par une perturbation d’une étape de la mitose – La croissance se passe principalement dans les régions méristématiques (bouts des racines/turions [shoots], jeunes feuilles, bourgeons, cambium vasculaire) – Souvent appliqués au sol pour empêcher la germinaison de graines ou la croissance de plantules N.B. peu sélectifs! BIO4501 – Pesticides et l’environnement 2 ● ● ● Effets non-ciblés incluent des plantes désirables (peu sélectif) DL50 faible aux animaux (300-1000 mg/kg dosage orale) Potentiel pour la bioaccumulation est faible – Pluspart des études démontrent une élimination complète dans l’urine après 24hres ● Études épidémiologiques démontrent un rôle possible dans la perturbation endocrinienne GLYCOLYSIS Inhibition et découpage de la respiration cellulaire Fumarate Succinate Citrate Krebs cycle Cis-aconitate Isocitrate NAD Ketoglutarate e 2H2O O2 Strobilins block Complex III Carboxin blocks - e Fluoroacetate blocks Complex II Succinate – Dégradé rapidement par des microbes l’utilisant comme source de carbone Oxaloacetate Malate - CoQ Peu persistent dans le sol As(3) blocks Acetate Complex IV As(5) uncouples - NADH As(3) blocks e Rotenone blocks Complex I NADH Matrix Catégories des Herbicides – À faible dosage, agit comme mimique d’acide indol acétique (AIA: auxine) – Plantes ne peuvent pas dégrader l’AIA synthétique, alors toxique à des fortes dosages – Translocation symplaste – Stimule la croissance dans les tiges: effet épinastique BIO4501 – Pesticides et l’environnement Catégories des Herbicides A) Phytohormones (2,4-D) Pyruvate ATP Phytohormones ● Mode d’action BIO4501 – Pesticides et l’environnement ● NADH 1,3-GDP Phosphoglycerate H+in ATP ● A) – Plusieurs moyens de provoquer ces effets – e.g. entre noyau et enlève les histones – e.g. peut stimuler la polymérase ARN dans la cytoplasme ● NAD ADP H+out BIO4501 – Pesticides et l’environnement Effets toxiques sur les plantes 5) Perturbation du métabolisme d’acides nucléiques et la synthèse de protéines CN and phosphine block G-6-P Cytoplasm BIO4501 – Pesticides et l’environnement ● Glucose Triose Phosphate ADP+Pi Cyt c – Majorité des herbicides – Puisqu’ils affectent la photosythèse, ont souvent peu de toxicité chez les animaux ● 4) Inhibition photosynthétique Nitrophenol uncouples As(5) uncouples ● 3) Fig. 39 Complex V Effets toxiques sur les plantes Catégories des Herbicides ● A) Phytohormones (2,4,5-T) ● Plus persistent dans le sol ● Élimination progressive (phase out) depuis les années 1970s DL50 est modérée aux animaux (400-500mg/kg dosage orale) Processus de fabrication ammène souvent à la contamination avec Ex: Agent Orange au Vietnam (1965-1970) a laissé des contaminations par TCDD après 40 ans – Dégradation peut prendre des mois à des années ● ● ● – www.hatfieldgroup.com BIO4501 – Pesticides et l’environnement BIO4501 – Pesticides et l’environnement 3 Catégories des Herbicides Catégories des Herbicides ● B) ● ● ● ● Triazines Composés azotés hétérocycliques avec azote Groupes-R diffèrent mais incluent souvent la chlore 2e herbicide en importance Relativement persistants / résistent la dégradation ● B) Triazines ● Mode d’action – Entrée racinaire, translocation par xylem (apoplaste) – Site d’action sont les chloroplastes comme inhibition du photosystème II (séparation de l’eau) ● Plus part des graminés ont une tolérance du au capacité métabolique à détoxifier – Potentiel pour la résistance si utilisés continuellement – e.g. chénopode (Lamb’s quarter - Chenopodium album) ● DL50 faible aux animaux (300 [cyanazine] - 5000 mg/kg dosage orale) [simazine] BIO4501 – Pesticides et l’environnement BIO4501 – Pesticides et l’environnement Résistance aux herbicides Atrazine Site d’Action H D1 protein O O R C CH N H C CH NH CH2 Plastoquinone (H ● 2C C CH CH 3 CH – >60 biotypes résistants – Plantes résistantes ont une substitution d’une seule acide aminé dans la protéine D1, qui empêche l’herbicide d’attacher à plastoquinone (accepteur d’électrons du PSII) – Causé par un changement dans une seule base de nucléotides O 2) 9 OH CH 2 H H2C H3 C H N CH3 C N N H N C N N C2H5 N Cl H N N 2 H N CH3 H3 C Cl H CH O C2H5 CH2 Atrazine Fig. 35 BIO4501 – Pesticides et l’environnement Catégories des Herbicides ● C) Glyphosate ● N-phosphonomethyl glycine ● Absorbé par feuilles et translocation rapide ● Non-sélectif, haut niveau d’activité ● Peu persistent, dégradé par des microbes dans qque semaines ● Avantage: réduit érosion du sol, car contrôle les MH sans besoin de travailler le sol ● Couramment, le plus utilisé (souvent avec les biotechnologies “Round-Up Ready”) BIO4501 – Pesticides et l’environnement Plus souvent envers des triazines BIO4501 – Pesticides et l’environnement Catégories des Herbicides ● C) Glyphosate ● Mode d’action – Inhibition de synthèse d’acides aminés – Plantes produisent 9/20 des acides aminés essentiels (leucine, isoleucine, histidine, valine, lysine, méthionine, théonine, tryptophan et phenylalanine) – Chimiques qui empêchent leur production sont souvent peu nocifs aux animaux ● ● ● DL50 faible aux animaux (>4000mg/kg dosage orale) Peu de potentiel bioaccumulatif Des études épidémiologiques suggèrent que le contact continu peut provoquer des problèmes endocriniens BIO4501 – Pesticides et l’environnement 4 Glyphosate Site d’Action Phosphoenol pyruvate Fongicides Erythrose-4-P Shikimate Shikimate-3-P ● Comprend des pesticides qui contrôlent toute sortes de pathogènes ● La pathogénicité est souvent cryptique, alors plus difficile à contrôler que chez les MH ou insectes Plus souvent utilisés sur des récoltes de fruits, noix et légumes Plus part ont un faible toxicité aux animaux (DL50 >1000 mg/kg), peu persistents, biodégradables, peu solubles (transport) Glyphosate – Bactéries, nématodes, ainsi que les fungi 5-Enolpyruvyl shikimate-3-P 5-Enolpyruvyl shikimate-3-P synthetase ● Chlorismate ● Aromatic Amino Acids ● Fig. 107 BIO4501 – Pesticides et l’environnement BIO4501 – Pesticides et l’environnement Fongicides Fongicides a) Systémiques – Absorbés par la plante et distribués aux divers parties (symplaste ou apoplaste) – e.g. oxathiins, benzimidazoles, pyrimidines, organophosphates, triazoles, carbamates… ● b) Non-systémiques – Affectent uniquement au site d’application (protection) – E.g. dithiocarbamates, dicarboximides, dinitriophenols, quinones … BIO4501 – Pesticides et l’environnement Types de fongicides ● Advantage des systémiques: – Plante protégée continuellement sans répéter l’application – Peuvent effectuer la translocation aux nouvelles pousses après application – Pas sujets aux aspects atmosphériques – Pas de résidues (aesthétique) – Potentiel existe pour régler les maladies internes – Peu de danger associés aux travailleurs sur la ferme BIO4501 – Pesticides et l’environnement La résistance aux fongicides ● Potentielle ● Désavantage des systémiques: – Développement de la résistance est commun (typiquement seulement une mode d’action) – Plus part des fongicides sont fongistatique, alors les pathogènes peuvent se reprendre lorsque les chimiques ne sont plus actifs BIO4501 – Pesticides et l’environnement est élévée à cause de la grande fécondité (# de spores) – Dispersent rapidement ● Souvent une seule mutation dans une base de nucléotide peut conférer la résistance BIO4501 – Pesticides et l’environnement 5
