2,4-D herbicide toxicity on Beta vulgaris L. (beet) seed germination

Authors

  • Roberta Sorhaia Samayara Rocha Sousa de França Federal University of Grande Dourados, Dourados - MS, Brazil
  • Jean Carlo Possenti Federal Technological University of Paraná, Dois Vizinhos - PR, Brazil
  • Asser Botelho Santana Federal University of Grande Dourados, Dourados - MS, Brazil

DOI:

https://doi.org/10.14295/bjs.v2i1.218

Keywords:

Phytotoxicity, Chenopodiaceae family, Germination rate, 2,4-dichlorophenoxyacetic Acid, Poor seedling formation

Abstract

The herbicide 2,4-D (2,4-dichlorophenoxyacetic acid) stands out as one of the most sold active ingredients (AI) in Brazil due to its low price. 2,4-D is part of the class of herbicides that play a key role in controlling weeds in agriculture worldwide, it has toxicological classification I and is considered extremely toxic. Beetroot (Beta vulgaris) is a tuberous root originating in the Middle East that has been spreading throughout the world, from the Americas to Europe and Asia to Oceania. It is a functional ingredient in the development of several meals in Brazilian cuisine, and also represents a highly renewable and low-cost source of nutrients. The present work evaluated the effect of the toxicity of the 2,4-D herbicide on the germination of B. vulgaris seeds. The experiment followed a completely randomized design, using a control and three concentrations of the 2,4-D herbicide (0.04; 0.08 and 0.12 mg mL-1). Germinative paper was used as substrate, placed in a germinator box. The count of germinated seeds was performed at 7 and 14 days. Beet germination was compromised, with only the control presenting an effective germination rate. In the germination boxes containing doses-responses of 2,4-D the seeds showed atrophies and fungi, with low development below 10%, only the control showed healthy germination with 65% of germination rate. 2,4 D was shown to be toxic to Beta vulgaris seeds in the usual concentrations in this study.

References

Agency CFI. (2012) The Biology of Beta vulgaris L. (Sugar Beet). Canadian Food Inspection Agency; Canada: Government of Canada; Disponível em: <http://www.inspection.gc.ca/plants/plants-with-novel-traits/applicants/directive-94-08/biology-documents/beta-vulgaris-l-/eng/1330725373948/1330725437349> Acesso em 29 jul. 2022.

Amarante Júnior, O. P., Brito N. M., Santos T. C. R. (2002) Estudo da adsorção/dessorção de 2,4-D em solos usando técnica cromatográfica. Revista Eclética Química, 27, 253-261. https://doi.org/10.1590/S0100-46702002000200021. DOI: https://doi.org/10.1590/S0100-46702002000200021

Baião, D. D. S., da Silva, D. V., Del Aguila, E. M., & Paschoalin, V. M. F. (2017) Nutritional, Bioactive and Physicochemical Characteristics of Different Beet Formulations. Aditivos alimentares. 6(6). https://doi.org/10.5772/intechopen.69301. DOI: https://doi.org/10.5772/intechopen.69301

Bernardi, D. (2016) Qualidade fisiológica de sementes de milho com tratamento inseticida antes e após o armazenamento. (Dissertação de mestrado) Universidade Estadual do Oeste do Paraná. Cascavel-PR. 73p.

Campos, A. L., Ignacio, A. R. A., Junior, E. S. O., & Lázaro, W. L. (2021) O avanço do agrotóxico no Brasil e seus impactos na saúde e no ambiente. Revista em Agronegócio e Meio Ambiente, 14(1), 1-15. https://doi.org/10.17765/2176-9168.2021v14n1.e007934 DOI: https://doi.org/10.17765/2176-9168.2021v14n1e007934

Cattaneo R. (2019). Parâmetros metabólicos e histológicos de jundiás (rhamdia quelen) expostos à formulação comercial do herbicida 2,4-diclorofenoxiacético (2,4-D). Dissertação de Mestrado Programa de Pós-Graduação em Ciências Biológicas: Bioquímica Toxicológica Universidade Federal de Santa Maria. Santa Maria – RS.

Chhikara, N., Kushwaha, K., Sharma, P., Gat, Y., & Panghal, A. (2018) Bioactive compounds of beetroot and utilization in food processing industry: a critical review. Food Chem. 272, 192-200. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2018.08.022 DOI: https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2018.08.022

Clifford, T., Howatson, G., West, D. J., & Stevenson, E. J. (2015) The potential benefits of red beetroot supplementation in health and disease. Nutrients, 7(4), 2801–2822. DOI: https://doi.org/10.3390/nu7042801

Domínguez, R., Cuenca, E., Maté-Muñoz, J. L., García-Fernández, P., Serra-Paya, N., Estevan, M. C. L., ... & Garnacho-Castaño, M. V. (2017) Effects of beetroot juice supplementation on cardiorespiratory endurance in athletes. A systematic review. Nutrients, 9(1), 43. https://doi.org/10.3390/nu9010043 DOI: https://doi.org/10.3390/nu9010043

Domínguez, R., Maté-Muñoz, J. L., Cuenca, E., García-Fernández, P., Mata-Ordoñez, F., Lozano-Estevan, M. C., ... & Garnacho-Castaño, M. V. (2018) Effects of beetroot juice supplementation on intermittent high-intensity exercise efforts. J Int Soc Sports Nutr., 15(1), 2. https://doi.org/10.1186/s12970-017-0204-9 DOI: https://doi.org/10.1186/s12970-017-0204-9

Ferreira J. C., Martins J. M., Finzer J. R. D. (2015) Fermentação de sacarose extraída da Beterraba Sacarina (Beta vulgaris L.). 9º ENTEC – Encontro de Tecnologia: 23 a 28 de novembro de 2015. Uberaba – MG.

Foloni, L. L. (2016) O herbicida 2,4-D: Uma visão geral. Ribeirão Preto, Brazil: Labcom Total.

Fontana, N. (2021). Efeitos da deriva simulada de 2, 4-D sobre feijão, soja, tomateiro e videira. Trabalho de Conclusão de Curso. Universidade Tecnológica Federal do Paraná.

Fraser, P. D., Truesdale, M. R., Bird, C. R., Schuch, W., & Bramley, P. M. (1994) Carotenoid biosynthesis during tomato fruit development’ evidence for tissue-specific gene expression. Plant Physiology, 105, 405–413. https://doi.org/10.1590/0102-311X00061820. DOI: https://doi.org/10.1104/pp.105.1.405

Friedrich, K., Silveira, G. R. D., Amazonas, J. C., Gurgel, A. D. M., Almeida, V. E. S. D., & Sarpa, M. (2021) Situação regulatória internacional de agrotóxicos com uso autorizado no Brasil: potencial de danos sobre a saúde e impactos ambientais. Cadernos de Saúde Pública, 37. https://doi.org/10.1590/0102-311X00061820. DOI: https://doi.org/10.1590/0102-311x00061820

Furquim, L. T., Monquero, P. A. & Silva, R. P. (2019). Efeito de herbicidas no crescimento inicial do sorgo sacarino. Nativa, 7(1), 37-42. http://dx.doi.org/10.31413/nativa.v7i1.6441 DOI: https://doi.org/10.31413/nativa.v7i1.6441

Georgiev, V. G., Weber, J., Kneschke, E. M., Denev, P. N., Bley, T., & Pavlov, A. I. (2010). Antioxidant activity and phenolic content of Betalain extracts from intact plants and hairy root cultures of the red beetroot Beta vulgaris cv. Detroit dark red. Plant Foods Hum Nutr., 65(2), 105–11. https://doi.org/10.1007/s11130-010-0156-6. DOI: https://doi.org/10.1007/s11130-010-0156-6

Halevy, S., Koth, H., Guggenheim, K. (1957) The vitamin and mineral content of fruits and vegetables grown in Israel. British Journal of Nutrition, 11, 409–413. DOI: https://doi.org/10.1079/BJN19570062

Higarashi, M. M. (1999). Processos Oxidativos Avançados Aplicados à Remediação de Solos Brasileiros Contaminados com Pesticidas. Tese de Doutorado, Universidade Estadual de Campinas, São Paulo, 96p.

Mendes, C. R. A., Mendes, C. E. P., Dos Santos, F. S. E., Luz, K. S. R., & Santana, L. P. (2019). Agrotóxicos: principais classificações utilizadas na agricultura brasileira-uma revisão de literatura. Revista Maestria, 17, 95-107.

Minozzi, G. B. Eficácia, absorção e translocação de glifosato e 2,4-D em Spermacoce verticillata (L.). 2022. Tese de Doutorado. Universidade de São Paulo.

Monquero, P. A. & Silva, P. V. (2021) Comportamento de herbicidas no ambiente. Matologia: Estudos sobre Plantas Daninhas, 253-294.

Ninfali, P., Angelino, D. (2013) Nutritional and functional potential of Beta vulgaris cicla and rubra. Fitoterapia, 89, 188-199. DOI: https://doi.org/10.1016/j.fitote.2013.06.004

Oliveira JR, R. S. (2011) Mecanismos de ação de herbicidas – In: Oliveira JR, R. S.; Constantin, J., Inoue, M. H. Biologia e manejo de plantas daninhas. Curitiba-PR.

Oliveira Júnior, R.S. (2001) Mecanismos de ação de herbicidas. In: Oliveira Júnior, R.S.; Constantin, J. Plantas daninhas e seu manejo. Guaíba: Agropecuária, p.207-260.

Prati, P., Mourão Filho, F. A. A., Dias, C. T. S. & Scarpare Filho, J. A. (1999). Estaquia semi-lenhosa: um método rápido e alternativo para a produção de mudas de lima ácida ‘tahiti’. Scientia Agricola, 56(1). http://dx.doi.org/10.1590/S0103-90161999000100025 DOI: https://doi.org/10.1590/S0103-90161999000100025

Ramos, J. A., Daiuto, É. R., Fujita, É., Carvalho, L. R. & Vieites, R. L. (2016). Acceptability of beetroot pre-processed under different cooking methods. Nativa, 4(4), 211-216. https://doi.org/10.31413/nativa.v4i4.3012 DOI: https://doi.org/10.14583/2318-7670.v04n04a05

Rodríguez-Serrano, M., Pazmiño, D. M., Sparkes, I., Rochetti, A., Hawes, C., Romero-Puertas, M. C., & Sandalio, L. M. (2014) 2,4-diclorophenoxyacetic acid promote Snitrosylation and oxidation of actin affecting cytoskeleton and peroxisomal dynamic. Journal of Experimental Botany, 50(17), 4783-4793. DOI: https://doi.org/10.1093/jxb/eru237

Sbano, A., Ferreira, J. V. R., Peckle, B. A., Macrae, A., & Direito, I. C. N. (2013). Otimização de método cromatográfico para quantificação do herbicida ácido 2,4-diclorofenoxiacético (2,4-D). Acta Scientiae & Technicae, 1(2). DOI: https://doi.org/10.17648/uezo-ast-v1i2.24

Silva, D. C. & Paulino, M. G. (2020). Efeitos da toxicidade na germinação e crescimento de Capsicum annuum. Revista Multidisciplinar de Educação e Meio Ambiente, 1(1), 86. https://editoraime.com.br/revistas/index.php/rema/article/view/148

Silva, J.B.; Vieira, R.D.; Cecílio Filho, A.B. (2005) Superação de dormência em sementes de beterraba por meio de imersão em água corrente. Horticultura Brasileira, 23(4), 990-992. https://doi.org/10.1590/S0102-05362005000400026 DOI: https://doi.org/10.1590/S0102-05362005000400026

Sindag (2009). Sindicato Nacional da Indústria de Produtos para Defesa Agrícola. Disponível em: <http://www.agricultura.gov.br/portal/page?_pageid=33,2789141&_dad=portal&_schema=PORTAL>. Acesso em: 28 de abril de 2022.

Singh, B., Hathan, B. S. (2014) Composição química, propriedades funcionais e processamento de beterraba - uma revisão. Int J Sci Eng Res., 5(1), 679–684.

Sousa Filho, P. H., Donato, F., Oliveira, M. E., Santana, M. J. & Pereira, D. P. (2021). Fator de disponibilidade de água no solo e adubação nitrogenada para a cultura da beterraba. Nativa, 9(2), 222-228. https://doi.org/10.31413/nativa.v9i2.11693 DOI: https://doi.org/10.31413/nativa.v9i2.11693

Taiz, L.; Zeiger, E.; Møller, I. M.; Murphy, A. (2021). Fundamentos de Fisiologia Vegetal-6. Artmed Editora.

Teixeira, R. L. & Paulino, M. G. (2020). Efeitos da toxicidade do solo por 2,4-D + picloram: Bioensaios de germinação e desenvolvimento em Lactuca sativa. Revista Multidisciplinar de Educação e Meio Ambiente, 1(1), 85. https://editoraime.com.br/revistas/index.php/rema/article/view/147 DOI: https://doi.org/10.51189/rema/2003

Vargas, L., Bianchi, M. A., Rizzardi, M. A., Agostinetto, D. & Dal Magro, T. (2007). Buva (Conyza bonariensis) resistente ao glyphosate na região Sul do Brasil. Planta Daninha, 25(3), 573-578. https://doi.org/10.1590/S0100-83582007000300017 DOI: https://doi.org/10.1590/S0100-83582007000300017

Wong, P.K. (2000). Effects of 2,4-D, glyphosate and paraquat on growth, photosynthesis and chlorophyll-a synthesis of Scenedesmus quadricauda Berb. Chemosphere, 41(1), 177-182. https://doi.org/10.1016/S0045-6535(99)00408-7 DOI: https://doi.org/10.1016/S0045-6535(99)00408-7

Wruss, J., Waldenberger, G., Huemer, S., Uygun, P., Lanzerstorfer, P., Müller, U., ... & Weghuber, J. (2015). Compositional characteristics of commercial beetroot products and beetroot juice prepared from seven beetroot varieties grown in Upper Austria. J Food Compos Anal. 42, 46–55. https://doi.org/10.1016/j.jfca.2015.03.005 DOI: https://doi.org/10.1016/j.jfca.2015.03.005

Published

2023-01-01

How to Cite

França, R. S. S. R. S. de, Possenti, J. C., & Santana, A. B. (2023). 2,4-D herbicide toxicity on Beta vulgaris L. (beet) seed germination. Brazilian Journal of Science, 2(1), 34–41. https://doi.org/10.14295/bjs.v2i1.218

Issue

Section

Agrarian and Biological Sciences