Leveraging Nanotechnology for Safer Herbicide Use: Insights from Maize Tolerance to Nanoencapsulated Atrazine
August 20, 2025
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsomega.5c04949
- Bruno Teixeira de Sousa
- Bruno Henrique Bortotto da Silva
- Euler Augusto Inêz
- Anderson Do Espírito Santo Pereira
- Jhones Luis Oliveira
- Leonardo Fernandes Fraceto
- Giliardi Dalazen
- Halley Caixeta Oliveira
Resumo:
Trabalhos anteriores demonstraram que a nanoencapsulação da atrazina potencializa a ação herbicida desse ingrediente ativo. Espera-se que essa atividade aumentada controle as plantas daninhas sem comprometer a tolerância do milho ao herbicida. Este estudo teve como objetivo avaliar a tolerância de plantas de milho à atrazina em aplicação pós-emergência com diferentes nanoformulações.
Foram avaliados, em casa de vegetação, parâmetros de atividade do fotossistema II (PSII) e de crescimento das plantas de milho após a aplicação das formulações: atrazina convencional (ATZ), atrazina encapsulada em nanocápsulas (NCs) de poli(ε-caprolactona) (PCL + ATZ), PCL revestida com quitosana (PCL/CS + ATZ) e zeína (ZN + ATZ), nas doses de 1000 e 2000 g de ingrediente ativo (i.a.) ha⁻¹, além das três formulações de NCs sem i.a.
Marcadores de estresse oxidativo e a atividade de enzimas antioxidantes e de detoxificação foram quantificados apenas em plantas tratadas com atrazina, PCL + ATZ, PCL/CS + ATZ e ZN + ATZ na dose de 2000 g i.a. ha⁻¹. Todas as nanoformulações de NCs sem i.a. foram não tóxicas para a fisiologia e o crescimento das plantas de milho.
As plantas tratadas com ATZ apresentaram até 39% maior atividade da glutationa S-transferase e menor inibição do PSII (em média 12%) em comparação ao herbicida nanoencapsulado. Em contraste, PCL + ATZ, PCL/CS + ATZ e ZN + ATZ induziram maior atividade enzimática antioxidante em relação à ATZ, com aumentos de 26% na ascorbato peroxidase, 95% na catalase, 120% na peroxidase e 41% na superóxido dismutase.
O efeito sobre a atividade fotossintética foi transitório para todas as formulações testadas, com recuperação total observada 14 dias após a aplicação. Além disso, ATZ, PCL + ATZ, PCL/CS + ATZ e ZN + ATZ não comprometeram o crescimento das plantas de milho. Esses resultados indicam que, nas condições avaliadas, as plantas de milho mantiveram sua tolerância ao ingrediente ativo aplicado em formulação nanoencapsulada.
Abstract:
Previous work has shown that nanoencapsulation of atrazine enhances the herbicidal action of this active ingredient. This increased activity is expected to control weeds and not compromise the tolerance of maize plants to the herbicide. This study aimed to evaluate the tolerance of maize plants to atrazine in postemergence application with different nanoformulations. Parameters of photosystem II (PSII) activity and growth of the maize plants in a greenhouse were evaluated after application of the formulations: conventional atrazine (ATZ), atrazine encapsulated in nanocapsules (NCs) of poly(ε-caprolactone) (PCL + ATZ), PCL coated with chitosan (PCL/CS + ATZ), and zein (ZN + ATZ), at doses of 1000 and 2000 g active ingredient (a.i.) ha–1, in addition to the three NCs formulations without a.i. Oxidative stress markers and the activity of antioxidant and detoxification enzymes were quantified only in plants applied with atrazine, PCL + ATZ, PCL/CS + ATZ, and ZN + ATZ at a dose of 2000 g a.i. ha–1. All NC nanoformulations without a.i. were nontoxic to the physiology and growth of maize plants. Plants treated with ATZ developed up to 39% higher glutathione S-transferase activity and lower inhibition of PSII (on average 12%) compared to the nanoencapsulated herbicide. In contrast, PCL + ATZ, PCL/CS + ATZ, and ZN + ATZ induced higher antioxidant enzymatic activity in comparison to ATZ, like increases in ascorbate peroxidase (26%), catalase (95%), peroxidase (120%), and superoxide dismutase (41%). The effect on photosynthetic activity was transient for all formulations tested, with total recovery observed 14 days after application. Furthermore, ATZ, PCL + ATZ, PCL/CS + ATZ, and ZN + ATZ did not compromise maize plant growth. These results indicate that, under the evaluated conditions, maize plants remained tolerant to the active ingredient applied in a nanoencapsulated formulation.
