Avaliação do Potencial Fitoquímico e Ecológico de Plantas Nativas no Manejo de Espécies Espontâneas de Alagoas

Descrição

A busca por estratégias que alinhem a sustentabilidade agrícola à conservação da biodiversidade representa um dos desafios científicos e ecológicos mais críticos frente às mudanças climáticas globais. Na Região Nordeste do Brasil, especialmente no estado de Alagoas, a pressão sobre os ecossistemas nativos demanda o desenvolvimento de tecnologias integradas na interface entre a conservação biológica e a agronomia sustentável. Plantas nativas de ecossistemas locais frequentemente desenvolvem defesas químicas e estruturais complexas associadas a pressões seletivas bióticas e abióticas, constituindo fontes promissoras de metabólitos secundários com propriedades biotecnológicas, tais como compostos fitotóxicos e resinas atrativas para a entomofauna. Neste cenário, a espécie nativa Baccharis cinerea DC. (Asteraceae) surge como um modelo biológico ideal devido à sua resiliência e plasticidade metabólica. Espécies do gênero Baccharis são amplamente reconhecidas pela síntese de terpenoides, flavonoides e exsudatos resinosos complexos, frequentemente modulados por fatores ambientais. Este projeto investiga como as variáveis abióticas (sazonalidade) e bióticas (estresse mecânico e químico induzido por insetos galhadores) alteram qualitativamente e quantitativamente o metabolismo secundário de B. cinerea. A relevância da proposta reside em decifrar essas interações ecológicas e aplicá-las em duas frentes práticas: o desenvolvimento de herbicidas naturais (biotecnologia verde) e o fortalecimento da cadeia apícola regional. Além disso, o projeto preenche lacunas na botânica estrutural e na fitoquímica ao correlacionar as alterações teciduais com a ecologia de polinizadores e abelhas resiníferas nativas, justificando-se plenamente pelo seu caráter multidisciplinar e inovador. Para guiar esta investigação, o objetivo geral estabelecido consiste em avaliar o potencial fitoquímico, alelopático e ecológico da espécie nativa Baccharis cinerea, analisando a influência de fatores bióticos (presença de galhas foliares) e abióticos (sazonalidade) em seu metabolismo secundário, bem como suas implicações no manejo de espécies vegetais espontâneas e na interação com a entomofauna local (abelhas resiníferas e africanizadas). De maneira associada, os objetivos específicos foram delineados e integrados para dar cumprimento estrito a quatro frentes operacionais que representam as metas dos planos de trabalho dos bolsistas. No primeiro eixo, busca-se coletar, triar e herborizar amostras sazonais e fenológicas da espécie-modelo, mantendo o registro regulatório no SisGen e o depósito no Herbário do Instituto do Meio Ambiente de Alagoas (MAC). No segundo eixo, as metas focam em determinar a densidade e tipologia de tricomas e mapear as alterações teciduais provocadas por galhas foliares. O terceiro eixo visa preparar os extratos hidroalcoólicos foliares, caracterizar histoquimicamente os grupos metabólicos de defesa, traçar o perfil de voláteis por GC-MS/FID e quantificar flavonoides totais na própolis produzida. Por fim, o quarto eixo foca em determinar os efeitos fitotóxicos dose-resposta de extratos sobre a germinação de espécies espontâneas-teste (Lactuca sativa e Amaranthus viridis) e monitorar os padrões comportamentais de forrageamento focal de abelhas resiníferas e de Apis mellifera em campo. A metodologia deste projeto guarda-chuva adota uma abordagem integrativa articulada em ciclos de renovação anual ao longo de 36 meses. Para este ciclo inicial (Meses 1 a 12), as frentes experimentais concentram-se na espécie-modelo Baccharis cinerea DC., cuja estrutura validada será expandida nos meses subsequentes para outras famílias botânicas regionais. O fornecimento de biomassa vegetal para a execução integrada da proposta partirá das matrizes estabelecidas em canteiros preexistentes no Setor de Plantas Medicinais do Campus de Engenharias e Ciências Agrárias (CECA/UFAL), localizado no município de Rio Largo-AL, sob as coordenadas geográficas de latitude 9⁰27' 54,8”S e longitude 35⁰49'59,7” W. As coletas serão padronizadas quanto ao horário matutino, condições meteorológicas e histórico sanitário das matrizes para minimizar variações exógenas que possam mascarar os perfis anatômicos, químicos e ecológicos. O material foliar será coletado de forma sistemática no período seco (outubro a dezembro) e chuvoso (abril a julho), segregando-se em folhas jovens (nós apicais) versus maduras (nós basais) para o estudo do desenvolvimento, e tecidos sadios versus tecidos com galhas induzidas por insetos para as avaliações biológicas. Adicionalmente, uma subamostra de 15 indivíduos-matrizes será transplantada para recipientes plásticos de 15 L e submetida a um período de aclimatação de 30 dias para mimetizar diferentes densidades naturais de galhamento (baixa e alta infestação) em ambiente controlado. Como salvaguarda botânica, ramos floridos representativos serão herborizados e depositados como testemunhas no Herbário MAC, constando o registro do estudo no SisGen sob o número A2F5549. Dando continuidade aos procedimentos operacionais, o bloco de caracterização estrutural e micromorfológica investigará os tecidos responsáveis pela síntese e secreção de metabólitos secundários da espécie. A micromorfologia e a densidade de tricomas glandulares e tectoriais nas superfícies adaxial e abaxial serão analisadas pela técnica não-destrutiva de impressão epidérmica utilizando esmalte incolor de secagem rápida e adesivo instantâneo. Após a polimerização na superfície foliar, as réplicas serão delicadamente descoladas com o auxílio de pinças de precisão, montadas entre lâmina e lamínula e analisadas sob microscópio óptico de luz. As imagens geradas serão submetidas ao software de análise científica ImageJ para a quantificação exata da densidade dos tricomas por milímetro quadrado (mm2). Para os estudos estruturais e histológicos das alterações provocadas pelas galhas, as amostras serão fixadas em FAA 50%, desidratadas em série etanólica crescente e processadas para inclusão em historresina à base de glicol-metacrilato. Os cortes transversais e longitudinais seriados serão corados com azul de toluidina O 0,25% em bórax 1% ou com azul de astra 1% e fucsina básica 0,05%. O screening histoquímico incluirá a aplicação do reagente de Nadi para detecção de terpenoides e óleos essenciais, ponceau de xilidina para detecção de proteínas totais e o ácido periódico/Reagente de Schiff (PAS) para a identificação de polissacarídeos neutros, seguindo a tabela de análises histoquímicas padrão da literatura da área. A caracterização fitoquímica dos componentes da planta e de seus produtos derivados será realizada em cooperação estruturada entre o Laboratório de Sistemática Vegetal (LabSIVE/CECA) e o Laboratório de Análises Farmacêuticas e Alimentícias (LAFA/ICF) da UFAL. No LAFA serão preparados extratos hidroalcoólicos por meio de maceração em soluções hidroetanólicas, seguidos de filtração e concentração em rotaevaporador a vácuo sob temperatura controlada para a obtenção dos extratos brutos secos. Serão realizados os processamentos dos extratos foliares brutos fracionados por sazonalidade e presença de galhas para subsidiar os bioensaios fitotóxicos. Adicionalmente, para atender à caracterização química das alterações induzidas pelas galhas, o perfil de compostos voláteis de folhas sadias e galhadas será analisado e comparado qualitativamente por meio de Cromatografia Gasosa acoplada à Espectrometria de Massas (GC-MS/FID). Paralelamente, será feito o processamento dos extratos brutos da própolis coletada no apiário experimental para a quantificação de flavonoides totais via espectrofotometria a 425 nm, empregando-se uma curva de calibração com padrão de quercetina e seguindo de forma estrita as diretrizes de validação da RDC nº 166/2017 da Agência Nacional de Vigilância Sanitária (ANVISA). O eixo de bioensaios e ecologia de interações consolidará a aplicação prática e o papel ecológico dos compostos identificados nas etapas anteriores por meio de testes controlados em laboratório e experimentos de campo no apiário didático-experimental do CECA/UFAL. Os bioensaios in vitro de fitotoxicidade e alelopatia submeterão sementes das espécies espontâneas-teste Lactuca sativa e Amaranthus viridis a diferentes concentrações dos extratos foliares dentro de câmaras incubadoras BOD sob fotoperíodo e temperatura controlados, avaliando-se o Índice de Velocidade de Germinação (IVG), o Tempo Médio de Germinação (TMG), a sincronia e o crescimento inicial de radículas e hipocótilos. No campo, serão monitoradas as modificações na atratividade e na dinâmica de uso dos exsudatos por abelhas resiníferas em decorrência do estresse por galhadores. Simultaneamente, será realizado o mapeamento de forrageamento das abelhas e a estruturação do calendário apícola em um raio de 2 km, quantificando o comportamento focal de Apis mellifera (frequência e tempo de visitação) em função da densidade de galhas das plantas envasadas dispostas em distâncias de 3, 30 e 300 metros em relação ao apiário central. Para garantir o rigor metodológico e a perfeita integração entre as frentes de pesquisa, os dados coletados de maneira independente serão submetidos aos testes de Shapiro-Wilk (normalidade) e Levene (homogeneidade). Os dados normais passarão por Análise de Variância (ANOVA), seguida pelos testes de Tukey ou Dunnett para os bioensaios e teste t de Student/ANOVA para os dados ecológicos e anatômicos, utilizando curvas de regressão não-linear para as doses. Uma Análise de Componentes Principais (PCA) multivariada integrará de forma global todas as variáveis anatômicas, fitoquímicas e ecológicas. Em relação aos resultados e impactos esperados, a proposta prevê mapear as respostas adaptativas de Baccharis cinerea frente às variações bióticas e abióticas, identificando se o estresse por galhas maximiza a produção de substâncias bioativas de interesse industrial e agronômico. Espera-se comprovar o potencial fitotóxico de seus extratos, fornecendo bases científicas sólidas para a formulação de novos bioherbicidas voltados ao controle de plantas espontâneas na agricultura agroecológica regional. No âmbito ecológico, o projeto elucidará como o galhamento dita a atratividade de polinizadores e a produção de própolis resinosa de alto valor fitoquímico, auxiliando diretamente na conservação da entomofauna local. Além dos resultados científicos, o projeto prevê um forte impacto na formação de recursos humanos qualificados, uma vez que a execução desta proposta visa despertar a vocação científica e capacitar os estudantes de graduação através do confronto direto com problemas reais de pesquisa. O projeto promove a articulação direta entre a graduação e a pós-graduação, inserindo os bolsistas do PIBIC na cultura científica por meio do aprendizado de métodos biotecnológicos de ponta, manipulação de softwares de análise estatística e publicação de artigos em periódicos indexados de circulação internacional, estimulando o pensamento crítico, a criatividade e a inovação tecnológica sustentável no país.