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O zinco é um metal pesado; sua massa atômica é 65,38. Apresenta condutividade térmica e elétrica relativamente boa. Forma compostos apenas no estado de oxidação +2. O zinco se dissolve mesmo em ácidos diluídos, deslocando o hidrogênio. Ele nunca ocorre naturalmente em seu estado nativo. O zinco, assim como o cobre, forma compostos complexos, embora estes sejam menos estáveis.
Em quantidades mínimas, o zinco é um nutriente essencial para todas as plantas (superiores e inferiores). Os sintomas de deficiência de zinco em plantas superiores foram descritos pela primeira vez por Mazć (1914) em milho cultivado em aquicultura. No entanto, os pesquisadores passaram a se interessar mais amplamente pelos problemas relacionados ao zinco somente quando se reconheceu que certas doenças de árvores frutíferas e outras culturas são causadas pela falta desse nutriente. Entre elas, a doença da "folha pequena" e a doença da "roseta", que ocorrem em várias árvores frutíferas (maçã, pera, ameixa, cereja, pêssego, damasco, etc.), e a doença da "folha manchada" em citros. Na década de 1930, essas doenças ocorreram em grandes pomares na Califórnia, Flórida, Havaí, Austrália e outros lugares, e por muitos anos, nenhuma causa significativa pôde ser identificada. Foi apenas por acaso que elas foram reconhecidas como doenças causadas pela deficiência de zinco, e descobriu-se então que um remédio radical era uma pequena dose de zinco aplicada ao solo ou via foliar, pulverizando as árvores doentes com uma solução de ZnSO₄(Hoagland, 1948).
2. Absorção e teor de zinco em plantas.
A absorção de zinco pelas plantas é influenciada por diversos fatores. Essa absorção está intimamente relacionada ao teor de zinco disponível no solo, que, por sua vez, depende em grande parte do pH. A disponibilidade de zinco no solo é maior em pH 6,5, e a presença de matéria orgânica também melhora essa disponibilidade. A absorção de zinco pode ser limitada por altas concentrações de fosfato. Estudos mostram que o fósforo precipita compostos de zinco insolúveis no solo. A disponibilidade de zinco para as plantas também depende da microflora presente no solo.
Existem diferenças significativas entre espécies (e até mesmo cultivares) de plantas em sua capacidade de absorver zinco do solo e em sua sensibilidade à deficiência ou ao excesso desse nutriente. Isso se deve às diferenças específicas nas necessidades de cada espécie (ou cultivar) por esse nutriente, às taxas variáveis de absorção e à influência de outros íons (fosfatos, manganês, etc.) absorvidos juntamente com o zinco pelas raízes das plantas em proporções muito diferentes. O grau de reutilização do zinco dentro da planta também desempenha um papel importante. Grande parte do zinco contido nas células é armazenada na forma solúvel na seiva celular. No entanto, a mobilidade do zinco por toda a planta não é alta.
A sensibilidade ao excesso de zinco também varia entre as plantas. Pesquisadores estão tentando determinar os chamados limiares de zinco em plantas, mas o conhecimento sobre esse tema ainda é muito incompleto. Para a maioria das plantas, 30-50 ppm de Zn são considerados adequados. No entanto, as plantas geralmente demonstram alta tolerância a concentrações mais elevadas de zinco nos tecidos. Sabe-se também, pela prática agrícola, que fungicidas à base de zinco, amplamente utilizados em concentrações de 0,1-0,2%, não danificam as plantas pulverizadas. Estabelecer limiares de zinco para o fornecimento desse nutriente às plantas pode ser muito útil no diagnóstico de deficiências (ou excessos) desse nutriente no solo. Os pesquisadores enfatizam, contudo, que não apenas o teor de zinco deve ser determinado nas plantas, mas também a relação P:Zn e a relação Mn:Zn. Baixos níveis de manganês reduzem a demanda de zinco pelas plantas, enquanto altos níveis de manganês elevam o limiar de tolerância a altas concentrações de zinco.
As necessidades de zinco das plantas também dependem do tipo de cultura. Deficiências de zinco podem ocorrer, por exemplo, em condições de luz intensa.
3. Distribuição e formas de zinco na célula vegetal.
Uma característica da distribuição do zinco dentro da célula é a presença de uma porção significativa no suco celular, onde esse oligoelemento é encontrado em forma solúvel. Curiosamente, essa forma também está presente em condições de deficiência de zinco. Estudos de frações celulares individuais revelaram a presença de zinco em todas as estruturas subcelulares (incluindo a parede celular), mas nenhuma delas é particularmente rica nesse oligoelemento. As mitocôndrias contêm um pouco mais de zinco do que os cloroplastos; em ambas as organelas, ele está predominantemente ligado a uma substância de alto peso molecular, provavelmente proteínas.
Resultados de pesquisas que indicam que uma grande parte do zinco contido nas células é solúvel são inconsistentes com informações sobre a mobilidade desse oligoelemento em plantas. Especificamente, observou-se que essa mobilidade não é alta, especialmente em folhas e raízes mais velhas, onde o zinco provavelmente se precipita em uma forma de difícil transporte. Os pesquisadores, no entanto, concordam que o zinco é mais móvel em folhas jovens.
4. Sintomas de deficiência e excesso de zinco em plantas.
O primeiro sintoma da deficiência de zinco em árvores frutíferas é a clorose foliar mosqueada nos ramos superiores. As folhas ficam atrofiadas (às vezes atingindo apenas 1/20 do seu tamanho normal), rígidas e quebradiças, e os tecidos cloróticos morrem, adquirindo uma coloração marrom-avermelhada. As folhas frequentemente caem prematuramente. Os ramos ficam atrofiados e morrem a partir da ponta. As folhas inferiores desenvolvem estrias amarelas entre as nervuras, seguidas por manchas brancas e necróticas que eventualmente ficam marrons, e a folha inteira morre. As folhas jovens geralmente são amarelo-pálidas ou brancas. As plantas ficam atrofiadas devido ao crescimento atrofiado dos entrenós.
A literatura também descreve sintomas de excesso de zinco, causado, por exemplo, pela contaminação do solo com grandes quantidades desse mineral. Nessas condições, as plantas apresentam crescimento atrofiado, tornam-se cloróticas e as pontas das folhas ficam necróticas ou secas. Por fim, a planta morre.
5. Funções fisiológicas e bioquímicas do zinco em plantas.
Embora o zinco seja reconhecido como um oligoelemento essencial para todas as plantas superiores, suas funções bioquímicas nas plantas ainda não são bem compreendidas. A anidrase carbônica foi descoberta em plantas e identificada como uma proteína de zinco. Essa enzima catalisa a reação reversível de hidratação do dióxido de carbono em ácido carbônico. Há hipóteses de que essa reação possa ser importante na respiração e na fotossíntese, mas a confirmação experimental ainda é necessária. Também foi constatado que, entre as desidrogenases vegetais, a triosefosfato desidrogenase comum é uma proteína de zinco. Outras desidrogenases zinco-dependentes também foram detectadas em plantas. Pouco se sabe sobre outras enzimas vegetais que dependem do zinco, mas suspeita-se que o zinco atue em plantas em sistemas enzimáticos semelhantes aos encontrados em tecidos animais e microrganismos
Uma consequência da deficiência de zinco em plantas é a redução do teor proteico, enquanto se observa um aumento significativo nos aminoácidos livres e amidas. Portanto, especula-se que o zinco atue nas plantas no processo de síntese proteica, no nível da formação de peptídeos. Além disso, foi demonstrado um efeito direto do zinco sobre os ácidos ribonucleicos; especificamente, a deficiência de zinco em plantas reduziu significativamente o conteúdo de RNA devido ao aumento da atividade da ribonuclease. Recentemente, descobriu-se que os ribossomos citoplasmáticos em Euglena gracilis contêm quantidades significativas de zinco; na sua ausência, essas organelas se desintegram. A influência do zinco no metabolismo do RNA pode ser justificativa suficiente para o papel desse oligoelemento na síntese proteica. Ademais, foi demonstrado um papel específico do zinco na síntese de triptofano — um aminoácido importante não apenas como componente formador de proteínas, mas também que desempenha um papel na síntese de fatores de crescimento.
Os pesquisadores questionam se o efeito observado da deficiência de zinco no conteúdo de certas enzimas é resultado do efeito indireto do zinco, por meio da redução da síntese de substâncias proteicas e, consequentemente, de proteínas enzimáticas. A deficiência de zinco em plantas induz alterações no metabolismo do fósforo. Especificamente, quando o zinco foi excluído da solução nutritiva, o acúmulo de fósforo inorgânico nos tecidos aumentou significativamente, enquanto o teor de fósforo nucleotídico diminuiu, assim como o teor de fósforo nas frações lipídicas e de ácidos nucleicos.
O efeito do zinco na reação catalisada pela triose desidrogenase indicou seu envolvimento na glicólise. Observou-se que a deficiência de zinco reduziu a respiração foliar do tomateiro. Esse achado foi associado a um enfraquecimento das reações no sistema glicolítico e no ciclo de Krebs, enquanto um aumento na reação da via das pentoses-fosfato foi observado. O efeito do zinco na respiração vegetal requer estudos adicionais.
Os sintomas de deficiência de zinco em plantas, como o desenvolvimento inibido do cone de crescimento e o desenvolvimento de folhas anormalmente pequenas, há muito sugerem uma relação específica entre o zinco e os fatores de crescimento. O efeito da luz na severidade dos sintomas de deficiência de zinco em plantas também permite certas analogias com o efeito desse fator climático sobre as auxinas. Evidências diretas do papel do zinco na síntese de auxina foram obtidas por Skoog (1940). Em seus experimentos, tomates cultivados em meio sem zinco continham quantidades mínimas de auxinas; a adição de sais de zinco ao meio primeiro aumentou os níveis dessas substâncias e, em seguida, os das próprias plantas. As descobertas de Skoog foram confirmadas por Tsui, que observou uma diminuição no teor de auxina em plantas cultivadas em água sem suplementação de zinco, que ocorreu mesmo antes do aparecimento de sintomas externos de deficiência de zinco. Tsui também descobriu que o teor de triptofano, que provavelmente é um precursor da auxina (nomeadamente, ácido indolacético), era significativamente menor em plantas deficientes do que em plantas controle. Quando o zinco foi adicionado à cultura deficiente em zinco, o teor desse aminoácido aumentou em 3 dias. Tsui concluiu que o zinco era necessário para a síntese de triptofano e, portanto, indiretamente, para a síntese de auxina
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