Estrigolactonas elevam resistência do pepino a pulgões

Pesquisadores da Universidade de Yangzhou e da Academia de Ciências Agrícolas de Hunan identificaram mecanismo hormonal associado à resistência do pepino a pulgões. O estudo mostrou que estrigolactonas aumentam a defesa de Cucumis sativus contra Aphis gossypii por meio da ativação de enzimas antioxidantes e do controle de espécies reativas de oxigênio (DOI 10.1093/hr/uhag260).

A aplicação do análogo de estrigolactona rac-GR24 reduziu a população de pulgões em plantas de pepino. A dose de 5 micromolares reduziu os insetos em cerca de 25 por cento. A dose de 10 micromolares reduziu a população em 60 por cento, em comparação ao controle. O efeito aumentou com a concentração aplicada.

Resultado oposto

O resultado oposto ocorreu com TIS108, inibidor da biossíntese de estrigolactonas. Plantas tratadas com 5 micromolares e 10 micromolares apresentaram aumento significativo no número de pulgões. O aumento também seguiu a concentração do produto. Os dados indicam participação direta das estrigolactonas na resistência do pepino.

Dois genes

Os cientistas avaliaram dois genes da rota de biossíntese de estrigolactonas. O gene CsaV3_6G008730 recebeu a designação CsCCD7. O gene CsaV3_2G012080 recebeu a designação CsCCD8. Após a infestação por pulgões, ambos responderam de forma significativa. A expressão de CsCCD7 atingiu o maior nível 72 horas após a inoculação, com valor cerca de 2,5 vezes superior ao controle. CsCCD8 também atingiu o máximo em 72 horas, com expressão cerca de quatro vezes maior.

A equipe gerou linhagens nocaute para CsCCD7 e CsCCD8 por CRISPR/Cas9. As plantas editadas receberam pulgões de segundo ínstar. Dez dias após a infestação, as populações em plantas com nocaute de CsCCD7 ficaram cerca de 1,8 vez acima do controle. Nas linhagens com nocaute de CsCCD8, o número chegou a cerca de 1,9 vez o controle. A perda de função desses genes reduziu a defesa da planta.

O estudo também identificou uma ligação com a via do ácido jasmônico. Os fatores de transcrição CsMYC2-1 e CsMYC2-2 atuaram como reguladores positivos de CsCCD7. Ensaios de híbrido um de levedura, luciferase e EMSA mostraram ligação direta desses fatores ao promotor de CsCCD7. Com isso, CsMYC2-1 e CsMYC2-2 aumentaram a expressão do gene e favoreceram a resistência do pepino ao pulgão.

Aplicação foliar

A aplicação foliar de metil jasmonato também aumentou a resistência ao pulgão. As doses de 2 micromolares e 5 micromolares reduziram a população de insetos em plantas de pepino. Esse resultado reforça a conexão entre sinalização por ácido jasmônico e biossíntese de estrigolactonas.

Os pesquisadores mediram espécies reativas de oxigênio em quatro tratamentos: plantas sem pulgões e sem rac-GR24; plantas sem pulgões e com rac-GR24; plantas com Aphis gossypii e sem rac-GR24; e plantas com pulgões e rac-GR24. As folhas infestadas sem rac-GR24 acumularam os maiores níveis de espécies reativas de oxigênio. As folhas tratadas com rac-GR24 e infestadas apresentaram níveis menores.

A atividade de enzimas antioxidantes aumentou nos tratamentos com rac-GR24. O estudo avaliou superóxido dismutase, ascorbato peroxidase, glutationa redutase, monodehidroascorbato redutase e dehidroascorbato redutase. Em plantas infestadas, o rac-GR24 induziu maior atividade dessas enzimas e contribuiu para a remoção do excesso de espécies reativas de oxigênio.

Segundo o modelo proposto pelos cientistas, CsMYC2 ativa CsCCD7. Esse gene participa da conversão de 9-cis-β-caroteno em 9-cis-β-apo-10’-carotenal. CsCCD8 atua em etapa posterior da rota. Após a infestação por pulgões, as estrigolactonas ativam o sistema antioxidante e suprimem o excesso de espécies reativas de oxigênio, o que aumenta a resistência de Cucumis sativus a Aphis gossypii.