Delivering metribuzin from biodegradable nanocarriers: assessing herbicidal effects for soybean plant protection and weed control

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Takeshita, Vanessa ; Oliveira, Felipe F. ; Garcia, Alvaro ; Zuverza-Mena, Nubia ; Tamez, Carlos ; Cardoso, Brian C. ; Pinacio, Camila W. ; Steven, Blaire ; LaReau, Jacquelyn ; Astete, Carlos E. ; Sabliov, Cristina M. ; Fraceto, Leonardo F. ; Tornisielo, Valdemar L. ; Dimkpa, Christian O. ; White, Jason C.

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: ENVIRONMENTAL SCIENCE-NANO; v. N/A, p. 17-pg., 2024-11-06.

Resumo

Several studies have reported improved weed control and targeted delivery of herbicides by nanocarriers. However, the effects on crops and non-target organisms need to be considered. Here, we investigate the crop and soil health treated with metribuzin in conventional and biodegradable nanoformulations (poly-epsilon-caprolactone - PCL and lignin-PCL) (both at 480 g a.i. ha-1). Weed control of Amaranthus retroflexus by the nanoformulations was also evaluated as a measurement of target delivery. Soybean plants did not show any differences in photosynthetic parameters and a slight oxidative stress with nanoherbicide treatment, with biomass reduction occurred at 60 days after application. The root accumulated metribuzin formulations and translocated to the aerial part for both plant species. The polymeric nanomaterials in the soil mitigated alterations in the bacterial community. Metribuzin formulations, mainly nanoformulations even at low dose (48 g a.i. ha-1) caused severe photosynthetic damage in the weed species, with reduction of chlorophyll content (up to 2.35 time) and electron flow (up to 9.22 times), leading to eventual mortality. MTZ nanoformulations presented a greater efficacy (even in 10-fold less dose) for weed control compared to conventional formulation. These findings suggest that MTZ nanoformulations improve weed control and attenuate the negative effects on crop and soil health, offering an important nano-enabled strategy for sustainable weed management. (AU)

• Processo FAPESP: 22/12221-0 - Absorção e distribuição de nanoformulações de metribuzin em plantas-alvo em solos de diferentes sistemas de cultivo
• Beneficiário: Camila de Werk Pinácio
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Iniciação Científica
• Processo FAPESP: 17/21004-5 - Agricultura, micro/nanotecnologia e ambiente: da avaliação dos mecanismos de ação a estudos de transporte e toxicidade
• Beneficiário: Leonardo Fernandes Fraceto
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático
• Processo FAPESP: 21/10639-5 - Centro de Pesquisa em Biodiversidade e Mudanças do Clima
• Beneficiário: Leonor Patricia Cerdeira Morellato
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão - CEPIDs
• Processo FAPESP: 19/04758-1 - Nanopartículas como sistema carreador de herbicidas aplicados em pré-emergência em solos oriundos de sistema de plantio direto e convencional
• Beneficiário: Vanessa Takeshita
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Processo FAPESP: 21/03455-5 - Interação palhada-herbicida em sistema de plantio direto: efeitos de herbicidas pré-emergentes no controle de caruru
• Beneficiário: Camila de Werk Pinácio
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Processo FAPESP: 22/01554-9 - Impactos da aplicação de uma nanoformulação de metribuzin sobre organismos não-alvo de solo
• Beneficiário: Brian Cintra Cardoso
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Processo FAPESP: 22/16554-4 - Aplicação das técnicas radiométricas na caracterização da retenção, mobilidade, toxicidade e degradação de sistemas nanocarreadores de herbicidas no ambiente
• Beneficiário: Valdemar Luiz Tornisielo
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Processo FAPESP: 22/12200-3 - Rastreamento da entrega de nanoformulações de metribuzin usando marcadores fluorescentes
• Beneficiário: Brian Cintra Cardoso
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Iniciação Científica
• Processo FAPESP: 22/00509-0 - Distribuição e efeitos de nanopartículas de metribuzin no solo, comunidades do solo e plantas em um experimento de mesocosmo do solo: uma comparação de dois sistemas de nanocarreadores poliméricos
• Beneficiário: Vanessa Takeshita
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Doutorado