Débora Pinheiro de Oliveira
No dia 27 de abril de 2017, no Instituto de Botânica de São Paulo, foi realizada a defesa da dissertação de mestrado pela aluna Débora Pinheiro de Oliveira, intitulada “A ação dos voláteis induzidos por herbivoria na comunicação entre plantas: Croton floribundus Spreng como planta modelo”. O trabalho foi avaliado e aprovado pela banca examinadora composta pela presidente e orientadora Profa. Dra. Silvia Ribeiro de Souza (Núcleo de Pesquisa em Ecologia, Instituto de Botânica) e pelos pesquisadores Prof. Dr. Douglas Silva Domingues (Universidade Estadual Paulista de Rio Claro) e Profa. Dra. Maria Tereza Grombone Guaratini (Núcleo de Pesquisa em Ecologia, Instituto de Botânica).
A ação dos voláteis induzidos por herbivoria na comunicação entre plantas: Croton floribundus Spreng como planta modelo
ABSTRACT
Plant-plant communication refers to the process where a healthy plant “realizes” that is necessary increase its defenses against to a biotic or abiotic stressed neighboring plant (intraspecific or interspecific). Volatile organic compounds (VOCSs) have a relevant role in this process, as signaling and mediators of this communication, in which a plant under an herbivory relation can “recognizes” VOCs and also induce their defenses, promoting plant-plant communication. Considering the hypothesis that volatiles of infested plants by herbivory are active the ‘’communication between plants, promoting changes in the emission VOC in healthy plants, we tested if this mechanism is activated by VOCs of leaves of young Croton floribundus individuals infested with Tetranychus urticae. The experiments were out in Teflon chambers, with adequate conditions (with radiation of 422 μmol.cm²sˉ¹, relative humidity of 67.3 ± 5.2, and temperature 27 ± 2 ° C). The treatments were of: 1) characterization of the volatiles emitted C. floribundus infected by T. urticae; 2) Chemical communication, which was divided into two stages: a) healthy plants in contact with synthetic volatiles (SV receptors) and b) healthy plants in contact with volatiles induced by T. urticae (IV receptors). Twenty-seven individuals were used, of which 18 were exposed to T. urticae and nine were kept in the filtered air without contact with herbivory. VOCs were collected over 27 days of exposure. For the chemical communication experiments, 24 individuals were used for each treatment and the volatiles were collected from the 4th-9th days exposed. The volatiles sampled were desorbed in nitrogen gas by thermal desorption system and analyzed by gas chromatography coupled to mass spectrometer (CG-MS). Croton floribundus responded to T. urticae injury by emitting high concentrations of 3-Carene (999 ng.g.MS-1h-1), α-Farnesene (229 ng.g.MS-1h-1) and Methyl Salicylate (649.04 ng.g.MS-1h-1). These results subsided the preparation of synthetic volatiles that were used in the evaluetion of chemical communication. Both synthetic and induced volatiles were able to promote responses in SV receptors and IV receptors, producing new volatiles as well as increasing the emission rate of constituent volatiles. SV receptor plants produced an increase of β Farnesene, whereas the IV plats receptors the α-Farnesene was induced. Some compounds were inhibited by plants IV, such as 3-hexene- 1-ol, and induced by the SV receptors. Both recipients induced and delivered TMTT on the 5th day of exposure (p <0.05). This compound is reported in the literature as a relevant mediator in the process of communication between plants. The present study indicate that healthy individuals of C. floribundus respond to volatiles synthetic and volatiles induced by T urticae, suggesting that healthy plants, when in contact with the bouquet of specific volatiles, activate the chemical signals of alertness against attack of possible predators and in this way, the process of communication between healthy and infested individuals is established.
Keywords: induced volatiles, chemical communication, receptor plants, herbivory, defenses
RESUMO
A comunicação planta-planta refere-se ao processo de uma planta sadia “perceber” e aumentar suas defesas quando uma planta vizinha (intraespecífica ou interespecífica) está sob estresse biótico ou abiótico. Os compostos orgânicos voláteis possuem função relevante nesse processo, como sinalizadores e mediadores da comunicação, em que uma planta que está sob herbivoria pode “reconhecer” os COV e também induzir suas defesas, promovendo a comunicação planta-planta. Considerando a hipótese de que os voláteis de plantas infestadas por herbivoria são atuantes no mecanismo de comunicação entre plantas, promovendo mudanças na emissão do buquê de plantas sadias, temos como objetivo verificar se esse mecanismo é ativado pelos COV de folhas de indivíduos jovens de Croton floribundus infestadas com Tetranychus urticae. Os experimentos foram realizados em câmaras de teflon, com condições adequadas (com radiação de 422 µmol.cm²sˉ¹, umidade relativa de 67,3± 5,2, e temperatura 27±2 °C). Os tratamentos consistiram em: 1) caracterização dos voláteis emitidos por C. floribundus insfestados por T. urticae; 2) Comunicação química, que foi dividido em duas etapas: a) plantas saudáveis em contato com voláteis sintéticos (receptoras VS) e b) plantas saudáveis em contato com voláteis induzidos por T. urticae (receptoras VI). Vinte e sete indivíduos foram utilizados, sendo 18 expostos ao T. urticae e nove foram mantidos sob ar filtrado sem contato com herbivoria. Os COV foram coletados ao longo de 27 dias de exposição. Para os experimentos de comunicação química, 24 indíviduos foram utilizados para cada tratamento e os voláteis foram coletados a partir do 4° dia até o 9° de exposição. Os voláteis amostrados foram dessorvidos em nitrogênio gasoso por sistema de dessorção térmica e analisados em cromatografia gasosa acoplada a espectrômetro de massas (CG-MS). Croton floribundus respondeu a injúria causada por T. urticae emitindo altas concentrações de 3-Careno (999 ng.g.MS-1h-1), α-Farneseno (229 ng.g.MS-1h-1) e Metil salicilato (649,04 ng.g.MS-1h-1). Os resultados desse experimento subsidiaram o preparo dos voláteis sintéticos que foram utilizados no tratamento de comunicação química. Tanto os voláteis sintéticos quanto os voláteis induzidos foram capazes de promover respostas em plantas saudáveis, receptoras VS e VI, produzindo novos voláteis bem como aumentando a taxa de emissão de voláteis constitutivos. As plantas receptoras de VS produziram mais β Farneseno; já, as plantas receptoras de VI, o α Farneseno foi induzido. Alguns compostos foram inibidos pelas plantas VI, como o 3 Hexen-1-ol, e induzido pelas receptoras de VS. Ambas as receptoras induziram e emitiram TMTT no 5° dia de exposição (p < 0,05). Esse composto é relatado na literatura como um mediador relevante no processo de comunicação entre plantas. Os resultados do presente trabalho indicam que indivíduos sadios de C. floribundus respondem a voláteis sintéticos e a voláteis induzidos por T. urticae, sugerindo que as plantas sadias, quando em contato com o buquê de voláteis específicos, ativam os sinais químicos de alerta contra ao ataque de possíveis predadores e dessa forma, é estabelecido o processo de comunicação entre indivíduos sadios e infestados.
Palavras-chave: voláteis induzidos, comunicação química, plantas receptoras, herbivoria, defesas
Débora Pinheiro de Oliveira
A ação dos voláteis induzidos por herbivoria na comunicação entre plantas: Croton floribundus Spreng como planta modelo
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