Toxicidade do óleo de Piper aduncum L. a adultos de Cerotoma tingomarianus Bechyné (Coleoptera: Chrysomelidae)

Toxicity of Piper aduncum oil to adults of Cerotoma tingomarianus Bechyné (Coleoptera: Chrysomelidae)

Resumos

No óleo essencial de Piper aduncum L. (Piperaceae) predomina o fenilpropanóide dilapiol, com reconhecida ação inseticida e sinergista. A abundância dessa piperácea no Acre e a necessidade do controle de Cerotoma tingomarianus Bechyné estimularam a realização desta pesquisa com o objetivo de avaliar a toxicidade do óleo essencial de P. aduncum sobre adultos da praga. Avaliou-se o efeito da aplicação de contato tópica (DL50 e TL50) e da ação por contato com superfície contaminada (papel-filtro) (CL50 ) de diferentes concentrações do óleo, por meio da mortalidade e consumo foliar do inseto. Verificou-se que a toxicidade do óleo de P. aduncum para C. tingomarianus foi alta, considerando-se a CL50 = 0,06 ml de óleo/ cm² e DL50 = 0,002 ml de óleo/ mg de inseto. A mortalidade dos insetos alcançou praticamente 100% nas concentrações de 1% do óleo na avaliação por contato (papel-filtro) e de 5% a 30% nas concentrações aplicadas topicamente. Houve redução significativa do consumo foliar dos insetos nas concentrações de 2,5% e 5%, além da redução do TL50 em função do aumento das concentrações. O óleo de P. aduncum apresenta efeito inseticida para C. tingomarianus na concentração de 0,04% por contato (papel-filtro), provocando ainda distúrbios fisiológicos pela ação da aplicação tópica em concentrações superiores a 2,5%.

Dilapiol; óleo essencial; inseticida botânico

Essential oils extracted from Piper aduncum L. (Piperaceae) are mainly comprised of phenylpropanoid dillapiol, a group of substances widely known by their insecticide and synergistic properties. The abundance of P. aduncum in the state of Acre, and the need to control the bean leaf beetle, Cerotoma tingomarianus Bechyné motivated this study, which examined the toxic effects of P. aduncum oil on these beetles. Mortality rate, survival and foliar consumption were used to evaluate the effects of topical (LD50 and LT50) and contact (filter-paper) (LC50) applications of different oil concentrations. The toxicity of P. aduncum oil to C. tingomarianus was high with: LC50 of 0.06 ml/cm² and LD50 of 0.002 ml/mg of the insect. For contact (filter-paper) applications, the mortality rate was nearly 100% at oil concentrations of 1%, whereas for topical applications, the mortality rate changed from 5% to 30%. Oil concentrations of 2.5% and 5% significantly reduced the foliar consumption by the beetles. Oil concentrations above 5% greatly reduced the LT50. Contact application (filter-paper) of P. aduncum oils have, therefore, insecticide effects on C. tingomarianus, when applied at 0,04 % concentration. In case of topical application, these oils can cause physiological problems, when used at concentrations higher than 2.5%.

Dillapiol; essential oil; botanical insecticide

CROP PROTECTION

Toxicidade do óleo de Piper aduncum L. a adultos de Cerotoma tingomarianus Bechyné (Coleoptera: Chrysomelidae)

Toxicity of Piper aduncum oil to adults of Cerotoma tingomarianus Bechyné (Coleoptera: Chrysomelidae)

Murilo Fazolin^I; Joelma L.V. Estrela^II; Valdomiro Catani^I; Marilene S. de Lima^{I, III}; Marcio R. Alécio^{I, III}

^IEmbrapa Acre, C. postal 321, 69908-970, Rio Branco, AC, [e-mail]

^IIBolsista CNPq- DCR, [e-mail] ^IIIBolsista CNPq/PIBIC

RESUMO

No óleo essencial de Piper aduncum L. (Piperaceae) predomina o fenilpropanóide dilapiol, com reconhecida ação inseticida e sinergista. A abundância dessa piperácea no Acre e a necessidade do controle de Cerotoma tingomarianus Bechyné estimularam a realização desta pesquisa com o objetivo de avaliar a toxicidade do óleo essencial de P. aduncum sobre adultos da praga. Avaliou-se o efeito da aplicação de contato tópica (DL₅₀ e TL₅₀) e da ação por contato com superfície contaminada (papel-filtro) (CL₅₀ ) de diferentes concentrações do óleo, por meio da mortalidade e consumo foliar do inseto. Verificou-se que a toxicidade do óleo de P. aduncum para C. tingomarianus foi alta, considerando-se a CL₅₀ = 0,06 ml de óleo/ cm² e DL₅₀ = 0,002 ml de óleo/ mg de inseto. A mortalidade dos insetos alcançou praticamente 100% nas concentrações de 1% do óleo na avaliação por contato (papel-filtro) e de 5% a 30% nas concentrações aplicadas topicamente. Houve redução significativa do consumo foliar dos insetos nas concentrações de 2,5% e 5%, além da redução do TL₅₀ em função do aumento das concentrações. O óleo de P. aduncum apresenta efeito inseticida para C. tingomarianus na concentração de 0,04% por contato (papel-filtro), provocando ainda distúrbios fisiológicos pela ação da aplicação tópica em concentrações superiores a 2,5%.

Palavras-chave: Dilapiol, óleo essencial, inseticida botânico

ABSTRACT

Essential oils extracted from Piper aduncum L. (Piperaceae) are mainly comprised of phenylpropanoid dillapiol, a group of substances widely known by their insecticide and synergistic properties. The abundance of P. aduncum in the state of Acre, and the need to control the bean leaf beetle, Cerotoma tingomarianus Bechyné motivated this study, which examined the toxic effects of P. aduncum oil on these beetles. Mortality rate, survival and foliar consumption were used to evaluate the effects of topical (LD₅₀ and LT₅₀) and contact (filter-paper) (LC₅₀) applications of different oil concentrations. The toxicity of P. aduncum oil to C. tingomarianus was high with: LC₅₀ of 0.06 ml/cm² and LD₅₀ of 0.002 ml/mg of the insect. For contact (filter-paper) applications, the mortality rate was nearly 100% at oil concentrations of 1%, whereas for topical applications, the mortality rate changed from 5% to 30%. Oil concentrations of 2.5% and 5% significantly reduced the foliar consumption by the beetles. Oil concentrations above 5% greatly reduced the LT₅₀. Contact application (filter-paper) of P. aduncum oils have, therefore, insecticide effects on C. tingomarianus, when applied at 0,04 % concentration. In case of topical application, these oils can cause physiological problems, when used at concentrations higher than 2.5%.

Key words: Dillapiol, essential oil, botanical insecticide

Os produtos de origem botânica são fontes potenciais de recursos para a produção de novos inseticidas (Hedin 1982, Isman 1995, Park et al. 2002). Os óleos essenciais e seus constituintes têm-se mostrado potencialmente ativos como inseticidas botânicos (Singh & Upadhyay 1993).

No gênero Piper, os constituintes químicos mais comuns são as amidas, destacando-se as isobutilamidas, piperidina e pirrolidina (Sengupta & Ray 1987). Outro grupo de compostos potencialmente ativos e não menos importantes, que estão presentes em proporções consideráveis, são os fenilpropanóides, incluindo-se entre eles: monolignólides como o apiol, miristicina, eugenol, safrol, dímeros de fenilpropanoides e dilapiol (Bernard et al. 1995). Bernard et al. (1995) compararam o extrato alcóolico de folhas de dezesseis espécies de Piper apontando P. aduncum como a de maior atividade inseticida, com 92% de eficiência no controle de larvas de segundo ínstar de Aedes atropalpus L., à concentração de 1 ppm. O dilapiol aparece como constituinte principal no óleo essencial de P. aduncum variando de 58% a 88,4% (Smith & Kassim 1979, Gottlieb et al. 1981).

No zoneamento e caracterização de hábitats naturais de pimenta longa no Acre, realizado por Pimentel et al. (1998a), verificou-se que P. aduncum está presente em todos os municípios do estado com maior concentração nos vales dos rios Purus e Juruá. A maioria dos hábitats naturais surge em pastagens degradadas e abandonadas observando-se populações em áreas de capoeira aberta com idade média de nove anos.

Nos últimos anos, têm se buscado alternativas para o desenvolvimento do manejo integrado da Cerotoma tingomarianus Bechyné que, segundo Fazolin & Gomes (1993), é a praga de maior importância para a cultura do feijoeiro no Acre devido ao desfolhamento severo que causa às plantas. Para a cv. Pérola, mais cultivada pelos produtores acreanos, Fazolin & Estrela (2003) observaram decréscimos de produtividade próximo a 34,4% quando ocorria 66% de desfolhamento na fase de florescimento das plantas de feijoeiro. O nível populacional de C. tingomarinus que causa esse nível de desfolhamento, equivalente ao nível de dano econômico, é observado com freqüência nas condições do Acre (Fazolin & Estrela 2004).

A abundância da P. aduncum na região, aliada à importância econômica deste crisomelídeo, demandou o desenvolvimento deste trabalho, cujo objetivo foi avaliar a toxicidade do óleo essencial de P. aduncum, rico em dilapiol, a adultos de C. tingomarianus.

Material e Métodos

Os experimentos foram conduzidos em laboratório no período de outubro de 2002 a março de 2003. As plantas de P. aduncum utilizadas foram coletadas no banco de germoplasma da Embrapa Acre e os adultos de C. tingomarianus foram capturados, com rede entomológica, em áreas cultivadas com feijão comum cv. Peróla.

Obtenção e Composição do Óleo Essencial. Plantas adultas de P. aduncum foram cortadas a 0,4 m do solo, separando-se as folhas e os ramos secundários para processamento. A massa vegetal foi submetida à secagem por seis dias em secador solar desenvolvido por Pimentel et al.(1998_b) até atingir de 20% a 30% de umidade, sendo revolvida duas vezes ao dia para facilitar a aeração. O material foi submetido à extração por arraste forçado de vapor de água, utilizando-se o sistema de caldeira aquecida por gás, acoplada a um extrator, seguindo-se a metodologia de Simões & Spitzer (1999). Após a condensação, a mistura do óleo essencial foi recebida em coletores comunicantes de decantação para a separação do óleo. O rendimento do óleo foi de 1,8%. A análise por cromatografia do óleo essencial foi realizada em cromatógrafo a gás HP5890 equipado com coluna capilar de sílica fundida (DB-5,30 m x 20 mm), tendo hélio como gás de arraste e programação de temperatura de 80°C a 140°C (4°C/min.) e de 140°C a 240°C (20°C/min.). Obteve-se assim um óleo composto por 73,97% de dilapiol; 3,92% de safrol e 2,84% de sarisan como componentes majoritários.

Exposição em Superfície Contaminada (Papel Filtro). Foram realizados bioensaios preliminares com concentrações que provocassem baixa (próximo a 0) e alta (próximo a 100%) mortalidade dos indivíduos expostos. Para tanto foram preparadas soluções-estoque a partir de 100 ml do óleo, diluídas com acetona na proporção de 1:10 até obter a concentração de 10^-6%.

O tempo de exposição do inseto ao óleo de P. aduncum foi determinado pela sobrevivência de 20 indivíduos, distribuídos em quatro placas de Petri e expostos a 0,5 ml de acetona, quantidade suficiente para cobrir uniformemente o disco de papel de filtro de 9 cm de diâmetro. Foram avaliados tempos de exposição de 24h e 48h, sendo adotado o tempo de 48h como o mais adequado para a montagem dos bioensaios definitivos. Testes de sobrevivência, comparando-se números diferentes de adultos de C. tingomarianus por placa de Petri de 9 cm de diâmetro apontaram cinco indivíduos/ placa com ideal para o desenvolvimento dos bioensaios.

Impregnaram-se papéis-filtro com 0,5 ml do óleo veiculado em acetona, nas concentrações estabelecidas. Após a evaporação do solvente, de cada concentração, os papéis-filtro foram colocados nas placas de Petri, que em seguida receberam cinco adultos de C. tingomarianus, sem alimentação, constituindo uma parcela experimental. As placas de Petri foram mantidas em câmara climatizada a temperatura de 25 ± 1ºC, umidade relativa de 57 ± 8,4% e fotofase de 12h. O delineamento foi inteiramente casualizado com quatro repetições.

Para avaliação dos bioensaios definitivos foram estabelecidas as seguintes concentrações: 1; 10^-1; 10^-2; 10^-3; 10^-4; 10^-5 e 10^-6%, além de um controle com apenas solvente (acetona). Os bioensaios permitiram definir as curvas de concentração-mortalidade e determinar a concentração com probabilidade de causar 50% de mortalidade (CL₅₀), de acordo com a metodologia descrita por Finney (1971).

Os valores de mortalidade dos tratamentos foram corrigidos pela mortalidade da testemunha utilizando-se a fórmula de Abbott (1925). Cada bioensaio foi repetido três vezes e os valores corrigidos de mortalidade foram submetidos à análise de Probit, utilizando-se o programa de análises estatísticas SAS (SAS Institute 1989)

Exposição por Aplicação Tópica. Adultos de C. tingomarianus foram anestesiados por exposição à temperatura de -16ºC durante cinco minutos, sendo as aplicações realizadas por meio de microseringa com capacidade de 10 ml, depositando-se as concentrações a serem avaliadas na face ventral do pronoto. Foram realizados testes preliminares que determinaram cinco dias como tempo de exposição ideal dos insetos ao produto, 1 ml como volume a ser aplicado e cinco insetos por placa de Petri de 9 cm de diâmetro, com quatro repetições por tratamento.

O procedimento experimental foi o mesmo adotado para avaliação do efeito por contato em superfície contaminada, sendo que o intervalo de concentrações determinado foi de 1% a 30%, sendo avaliado nos bioensaios definitivos. Dentro desse intervalo foram estabelecidas as concentrações: 1; 2,5; 5; 7,5; 10; 20 e 30%, além de um controle com apenas solvente (acetona). Como alimento aos insetos confinados foram fornecidas folhas de feijoeiro cv. Pérola, previamente lavadas em hipoclorito de sódio a 1%, com a finalidade de eliminar além da poeira, microorganismos indesejáveis. Além da mortalidade diária dos insetos, e Tempo Letal Médio (TL₅₀) das diferentes concentrações do óleo de P. aduncum, foi avaliado o consumo médio diário de folhas dos insetos sobreviventes, por meio da medição da área foliar remanescente, utilizando-se o integrador de área foliar ADC AM-200. As parcelas experimentais, número de repetições, delineamento estatístico e procedimentos para análise visando o cálculo da DL₅₀ e TL₅₀ seguiram a metodologia descrita para avaliação do efeito por contato em superfície contaminada.

Resultados e Discussão

Os valores obtidos no cálculo das concentrações-mortalidade (Tabela 1) para o efeito de contato (papel-filtro) (CL₅₀ = 0,003 ml de óleo/ cm²) e dose-mortalidade para o efeito contato por aplicação tópica (DL₅₀ = 0,002 ml de óleo/ mg de inseto) sugerem que o óleo de P. aduncum foi tóxico para C. tingomarianus. A concentração equivalente à CL₅₀ foi de 0,04% e para DL₅₀ de 4,1%, apontando o efeito por contato (papel-filtro) como mais eficaz que o efeito de contato por aplicação tópica. Por outro lado, o valor da inclinação da curva de concentração-mortalidade para o efeito da aplicação tópica foi maior que o valor calculado para o efeito de contato (papel-filtro) (Tabela 1), evidenciando que adultos de C. tingomarianus responderam de forma mais homogênea ao óleo de P. aduncum quando recebem a aplicação do óleo diretamente no corpo. Valores altos de inclinação da curva indicam que pequenas variações na dose do óleo promovem grandes variações na mortalidade, resultando em resposta homogênea da população (Atkins et al. 1973).

Os insetos sobreviventes, após a aplicação tópica, diminuíram gradativamente a média do consumo foliar diário a medida em que maiores concentrações do óleo de P. aduncum foram aplicadas (Fig. 1). Observaram-se, nas concentrações de 2,5% e 5%, valores diários de consumo foliar menores que 1,23 cm², abaixo dos determinados por Fazolin & Estrela (2004) para esse crisomelídeo em plantas de feijoeiro cv Pérola. Esses resultados sugerem a ocorrência de distúrbios fisiológicos devido a toxicidade do óleo de P. aduncum, à semelhança dos resultados obtidos por Bernard et al. (1995). Estes autores, ao adicionarem o extrato de P. aduncum a 0,4% na dieta alimentar de lagartas de segundo instar de Ostrinia nubilalis Hübner, observaram significativa redução da atividade e do desenvolvimento do inseto. Nas concentrações de 7,5% e 10,0% houve paralisação completa do consumo foliar.

A associação de ligninas ao grupo metilenedioxidofenil é uma característica das piperáceas, que se apresentam em grande número nas plantas e são consideradas importantes inibidores de monooxigenases dependentes de citrocromo P450, e são utilizadas como sinergistas de inseticidas naturais (Murkerjee et al. 1979 & Bernard et al. 1990). Muitos componentes potencialmente tóxicos contidos no alimento dos insetos são gradualmente eliminados por essa enzima destoxificativa antes de se acumularem a níveis letais.

O aumento da mortalidade em função do aumento das concentrações a partir de 5%, aplicadas topicamente nos adultos da C. tingomarianus, pode ter reduzido sua capacidade de destoxificação nas maiores concentrações. Entretanto, especificamente na concentração de 2,5%, a partir do segundo dia de avaliação, os insetos apresentaram mortalidade de 40%, permanecendo os remanescentes vivos até o final do experimento, sugerindo ser esta uma concentração limite para a sobrevivência, onde adultos de C. tingomarianus continuaram a se alimentar, embora de forma reduzida (Fig. 1), mas o suficiente para permitir a sobrevivência dos indivíduos. Nessa concentração, pode ter havido a recuperação parcial da capacidade de defesa bioquímica do inseto, retomando a produção de monooxigenase dependente de citrocromo P450, inicialmente inibida pela ação das ligninas associadas ao grupo metilenedioxidofenil, expressando-se a tolerância da população remanescente tanto aos compostos tóxicos presentes no óleo de P. aduncum como àqueles presentes no alimento.

Outra hipótese para explicar esse comportamento baseia-se nos relatos de Bernard et al. (1989) que ressaltam a diferenciação da intoxicação por ligninas, predominantemente crônica, daquela causada por inseticidas neurotóxicos, predominantemente aguda, o que poderia ocasionar a menor mortalidade na concentração de 2,5%, dentro do período experimental de cinco dias. Bernard et al. (1995) afirmaram que P. aduncum possui grande quantidade de lignina, incluindo-se o dilapiol.

A relação dos valores dos Tempos Letais Médios (TL₅₀) obtidos em função das concentrações aplicadas por via tópica foi linear, com coeficiente angular positivo (Tabela 2), demonstrando que acréscimos nos valores da mortalidade causada pelo óleo de P. aduncum, para cada concentração, foram crescentes durante os cinco dias de avaliação. Esses valores foram de 3,87; 1,41; 0,91 e 0,97 dias para as concentrações de 2,5%; 5%; 7,5% e 10%, respectivamente (Tabela 2).

O efeito inseticida do dilapiol pode estar relacionado à ação conjunta dessa lignina e dos outros compostos bioativos minoritários na composição do óleo como sarisan (Bizzo et al. 2001) e principalmente safrol (Huang et al. 1999), uma vez que eles apresentam em sua estrutura o grupo metilenodioxidofenil (Fig. 2).

O óleo rico em dilapiol, proveniente de plantas de P. aduncum, apresentou toxicidade para adultos de C. tingomarianus em concentrações a partir de 0,04% por ação de contato em superfície contaminada e a partir de 4,1% por aplicação tópica. Insetos submetidos às concentrações acima de 2,5% por aplicação tópica apresentaram distúrbios fisiológicos.

Agradecimentos

Os autores agradecem o apoio técnico de Valdemir de Souza e Silva, Ronaldo Queiroz de Oliveira, Charles Rodrigues da Costa, Rubens Mamedio Bastos, John Lennon Mesquita Catão e Pedro Pereira da Silva.

Literatura Citada

Received 01/VII/04. Accepted 184/II/05.

Trabalho financiado pelo CNPq.

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Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  12 Set 2005
• Data do Fascículo
  Jun 2005

Histórico

• Aceito
  18 Fev 2005
• Recebido
  01 Jul 2004