Action of papain and chitosan on phytotoxicity and antioxidant system of Phaseolus vulgaris L.
| dc.contributor.advisor | Soares, Filippe Elias de Freitas | |
| dc.contributor.referee | Ferreira, Cecilia Baldoino | |
| dc.contributor.referee | Ferreira, Juliana Marques | |
| dc.contributor.referee | Nascimento, Vitor de Laia | |
| dc.creator | Langa, Yanick Leontino | |
| dc.creator.Lattes | http://lattes.cnpq.br/9958918817617087 | |
| dc.creator.orcid | https://orcid.org/0009-0009-1091-7748 | |
| dc.date.accessioned | 2026-08-31T12:58:48Z | |
| dc.date.issued | 2026-07-28 | |
| dc.description.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. | |
| dc.description.acaoclimatica | 1. Agricultura de baixa emissão de carbono | |
| dc.description.acaoclimatica | 2. Uso sustentável da água e do solo | |
| dc.description.acaoclimatica | 3. Produção orgânica e sustentável | |
| dc.description.acaoclimatica | 6. Eficiência energética ou inovação ambiental | |
| dc.description.acaoclimatica | 7. Manejo de resíduos ou recuperação de áreas degradadas | |
| dc.description.areastematicasdaextensao | Meio ambiente | |
| dc.description.areastematicasdaextensao | Saúde | |
| dc.description.areastematicasdaextensao | Tecnologia e produção | |
| dc.description.concentration | Biotecnologia Vegetal | |
| dc.description.notes | Arquivo retido a pedido da autoria, até agosto de 2027. | |
| dc.description.ods | ODS 2: Fome zero e agricultura sustentável | |
| dc.description.ods | ODS 3: Saúde e bem-estar | |
| dc.description.ods | ODS 6: Água potável e saneamento | |
| dc.description.ods | ODS 8: Trabalho decente e crescimento econômico | |
| dc.description.ods | ODS 9: Indústria, inovação e infraestrutura | |
| dc.description.ods | ODS 11: Cidades e comunidades sustentáveis | |
| dc.description.ods | ODS 12: Consumo e produção responsáveis | |
| dc.description.ods | ODS 15: Vida terrestre | |
| dc.description.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. | |
| dc.description.sponsorship | Fundação de Amparo à Pesquisa de Minas Gerais (FAPEMIG) | |
| dc.description.tipodeimpacto | Sociais | |
| dc.description.tipodeimpacto | Tecnológico | |
| dc.description.tipodeimpacto | Econômicos | |
| dc.identifier.citation | 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. | |
| dc.identifier.uri | https://repositorio.ufla.br/handle/1/61126 | |
| dc.language.iso | en_US | |
| dc.publisher | Universidade Federal de Lavras | |
| dc.publisher.college | Instituto de Ciências Naturais (ICN) | |
| dc.publisher.country | brasil | |
| dc.publisher.initials | UFLA | |
| dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia Vegetal | |
| dc.rights | Attribution 3.0 Brazil | en |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/br/ | |
| dc.subject | Hormese | |
| dc.subject | Eliciadores | |
| dc.subject | Proteases | |
| dc.subject | Fitotoxicidade | |
| dc.subject | Agricultura sustentável | |
| dc.subject | Bioinsumos | |
| dc.subject | Biopolímeros | |
| dc.subject | Hormesis | |
| dc.subject | Elicitors | |
| dc.subject | Phytotoxicity | |
| dc.subject.cnpq | Biotecnologia | |
| dc.title | Action of papain and chitosan on phytotoxicity and antioxidant system of Phaseolus vulgaris L. | |
| dc.title.alternative | Ação da papaína e da quitosana na fitotoxicidade e no sistema antioxidante de Phaseolus vulgaris L. | |
| dc.type | dissertação |
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