dissertação
Action of papain and chitosan on phytotoxicity and antioxidant system of Phaseolus vulgaris L.
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Arquivo retido a pedido da autoria, até agosto de 2027.
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Universidade Federal de Lavras
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Instituto de Ciências Naturais (ICN)
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Programa de Pós-Graduação
Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia Vegetal
Agência de fomento
Fundação de Amparo à Pesquisa de Minas Gerais (FAPEMIG)
Tipo de impacto
Sociais
Tecnológico
Econômicos
Tecnológico
Econômicos
Áreas Temáticas da Extenção
Meio ambiente
Saúde
Tecnologia e produção
Saúde
Tecnologia e produção
Objetivos de Desenvolvimento Sustentável
ODS 2: Fome zero e agricultura sustentável
ODS 3: Saúde e bem-estar
ODS 6: Água potável e saneamento
ODS 8: Trabalho decente e crescimento econômico
ODS 9: Indústria, inovação e infraestrutura
ODS 11: Cidades e comunidades sustentáveis
ODS 12: Consumo e produção responsáveis
ODS 15: Vida terrestre
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ODS 6: Água potável e saneamento
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Dados abertos
Resumo
A transição para a agricultura sustentável impulsiona o uso de bioinsumos derivados de metabólitos secundários e biopolímeros como alternativas aos agroquímicos sintéticos. Contudo, a aplicação dessas moléculas exige a compreensão dos limites entre a bioestimulação e a fitotoxicidade, bem como dos custos energéticos associados à ativação das defesas vegetais. Este trabalho avaliou as respostas morfoagronômicas e o perfil bioquímico antioxidante de Phaseolus vulgaris L. submetido a tratamentos com papaína e quitosana. Inicialmente, realizou-se uma revisão crítica sobre os limiares de eustresse e distresse na fisiologia vegetal sob o uso de eliciadores. Em seguida, investigaram-se os efeitos não-alvo de doses crescentes de papaína (0 a 16%) aplicadas via solo e via foliar. Os resultados revelaram um paradoxo dependente da via de entrega: a aspersão foliar desencadeou estresse oxidativo agudo com aumento dose-dependente de malondialdeído (MDA), ativando severamente a guaiacol peroxidase (GuPOX) e compostos fenólicos, enquanto a via solo manteve a homeostase devido ao tamponamento rizosférico. A modelagem por Composite Z-Score indicou a dose foliar de 2% como a mais operacional. Por fim, avaliou-se a aspersão rizosférica de papaína (4%), quitosana (2%) e sua combinação (P+Q). A papaína isolada atuou como estressor fitotóxico, e a quitosana restringiu a emissão de vagens por trade-offs energéticos. Todavia, a co-aplicação (P+Q) gerou um efeito hormético sinérgico, no qual a quitosana mitigou a toxicidade da protease e restabeleceu o desempenho agronômico. Conclui-se que o sucesso biotecnológico desses bioinsumos depende estritamente do ajuste fino das doses, das combinações moleculares e das vias de entrega utilizadas.
Abstract
The transition toward sustainable agriculture has driven the adoption of bio-inputs derived from secondary metabolites and biopolymers as alternatives to synthetic agrochemicals. However, the application of these molecules requires a thorough understanding of the boundaries between biostimulation and phytotoxicity, as well as the energetic costs associated with the activation of plant defense mechanisms. This study evaluated the morpho-agronomic responses and antioxidant biochemical profile of Phaseolus vulgaris L. subjected to papain and chitosan treatments. Initially, a critical review was conducted on the thresholds between eustress and distress in plant physiology under the use of elicitors. Subsequently, the non-target effects of increasing papain concentrations (0 to 16%) applied via soil drench and foliar spray were investigated. The results revealed a delivery route-dependent paradox: foliar application induced acute oxidative stress, with a dose-dependent increase in malondialdehyde (MDA), accompanied by marked activation of guaiacol peroxidase (GuPOX) and phenolic compounds, whereas soil application maintained plant homeostasis due to rhizosphere buffering. Composite Z-Score modeling identified the 2% foliar treatment as the optimal operational dose. Finally, rhizosphere applications of papain (4%), chitosan (2%), and their combination (P+Q) were evaluated. Papain applied alone acted as a phytotoxic stressor, whereas chitosan reduced pod production due to energetic trade-offs. However, the combined application (P+Q) produced a synergistic hormetic effect, in which chitosan mitigated papain-induced toxicity and restored agronomic performance. These findings demonstrate that the biotechnological success of these bio-inputs depends on the precise optimization of dose, molecular combinations, and delivery route.
Descrição
Área de concentração
Biotecnologia Vegetal
Linha de pesquisa
Agência de desenvolvimento
Palavra chave
Marca
Objetivo
Procedência
Impacto da pesquisa
Resumen
Palavras-chave
ISBN
DOI
Citação
LANGA, Yanick Leontino. Action of papain and chitosan on phytotoxicity and antioxidant system of Phaseolus vulgaris L. 2026. 88 p. Dissertação (Mestrado em Biotecnologia Vegetal) - Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2026.
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