Compostos orgânicos voláteis na defesa induzida das plantas contra insetos herbívoros

Abstract

Recebido em 5/2/13; aceito em 4/7/13; publicado na web em 9/8/13 VOLATILE ORGANIC COMPOUNDS IN INDUCED PLANT DEFENSE AGAINST HERBIVOROUS INSECTS. The identification and manipulation of chemical compounds involved in vital activities of arthropods have the potential for developing less aggressive pest control strategies. Herbivory induces the emission of volatile organic compounds involved in the recruitment of natural enemies, plantplant interactions and repellency of other herbivores. In this report, we review the main chemical groups of volatile organic compounds and their ecological functions, provide an overview of the signal transduction pathways activated upon herbivory, and review the current state of knowledge for practical applications in pest management. We conclude by proposing perspectives for future research.Keywords: plant chemical defenses; herbivore-induced plant volatile organic compounds; sustainable agriculture. INTRODUÇÃONas últimas décadas presenciamos uma constante pressão da sociedade para aumentar a sustentabilidade de atividades produtivas, o que requer a criação de inovações e tecnologias menos agressivas ao meio ambiente e à saúde humana. Neste contexto, pesquisadores dedicados ao estudo do controle de pragas agrícolas têm um grande interesse no desenvolvimento de estratégias ecológicas e sustentáveis para programas de manejo integrado de pragas (MIP).Na natureza, as plantas desenvolveram e aperfeiçoaram uma diversidade considerável de mecanismos de defesa contra condições ambientais adversas, tais como o ataque de macro-e microorganismos antagonistas. São exemplos de defesa contra artrópodes herbívoros a produção de metabólitos secundários tóxicos (aleloquímicos), como a nicotina ou furanocumarinas, que podem matar herbívoros generalistas não adaptados, e proteínas de defesa, como inibidores de proteases ou polifenol oxidases, que dificultam a digestão e diminuem a disponibilidade de nutrientes e, consequentemente, o crescimento dos herbívoros.1 Esses mecanismos são considerados defesas diretas, uma vez que afetam diretamente os herbívoros ao impedir que estes se alimentem. Outros tipos de defesa direta das plantas são as barreiras físicas que impedem a entrada de patógenos ou artrópodes nos tecidos, ou seja, a parede celular, suberina, calose e cutícula.2 Além das defesas diretas, a presença de estruturas que oferecem proteção e alimento, tais como domatias e nectários extraflorais promovem a defesa indireta através da atração de parasitoides e predadores que exercem controle biológico sobre os herbívoros. 1As defesas das plantas não são somente expressadas constitutivamente, elas também podem ser induzidas em resposta ao stress abiótico ou biótico, como por exemplo, à herbivoria.3 Estas defesas induzidas oferecem muitas vantagens para a planta, uma vez que reduzem o investimento em mecanismos de defesa, retardam a adaptação e o desenvolvimento de resistência dos herbívoros. 4 No caso das defesas indiretas, a mudança no volume e concentração de açúcares e aminoácidos do néctar extraf...

Volatile Organic Compounds (VOCs) Emitted by Ilex paraguariensis Plants are Affected by the Herbivory of the Lepidopteran Thelosia camina and the Coleopteran Hedypathes betulinus

“…MeSA is an important signaling compound of systemic acquired resistance (SAR) in plants, 27 and is involved in the response against herbivory in different plant cultures. 7,28 For example, it attracted different families of beneficial insects in open field and hop yards (e.g. Syrphidae, Braconidae, Empididae, Sarcophagidae), 28,29 and affected the abundance of organisms of different trophic levels in studies with Brassica rapa (Brassicaceae).…”

“…The absence of qualitative differences against MD and herbivory treatments was in a certain way expected as phytophagous insects that cause extensive feeding damage on plant tissues induce changes in gene expression and accumulation of secondary metabolites similar to mechanical wounding. 32 However, elicitors are usually present in the oral secretion of lepidopteran larvae inducing defense responses in plants 7 and might be responsible for the quantitative differences between HB and MD treated plants. This quantitative distinction is likely to affect the perception of enemies of these herbivores, as it is also suggested by the two different patterns of emission in both herbivories (A in TC and B in HB, Figure 3).…”

“…3,4 Plants emit VOCs from leaves, flowers and fruits into the atmosphere and from roots into the soil, 5 and herbivory often induces the emission of novel VOC blends. 4,6,7 Although the essential oil of I. paraguariensis 3 and the volatiles emitted by yerba mate beverages have been studied previously, 8 the volatile profile from I. paraguariensis, or any other Ilex spp. (Aquifoliaceae), are unknown.…”

A Química na agricultura: perspectivas para o desenvolvimento de tecnologias sustentáveis

“…A descoberta e o intenso estudo em nível bioquímico das defesas induzidas (diretas e indiretas) estão formando uma nova geração de pesquisas para promover as respostas das plantas ao ataque de insetos herbívoros. 25 Dentro das defesas induzidas destaca-se um mecanismo referido como priming (preparação), pelo qual a planta adquire a habilidade para responder melhor a futuros ataques dos herbívoros, após a aplicação exógena de indutores químicos. Durante os últimos anos foram identificadas muitas substâncias naturais e análogos sintéticos que induzem e favorecem as defesas quí-micas da planta, que estão sendo avaliadas para o controle de pragas e doenças.…”

Perfil da alteração na produção de substâncias fenólicas e açúcares livres na interação entre Tapirira guianensis Aubl. (Anacardiaceae) parasitada por Phoradendron crassifolium (Pohl ex DC.) Eichler (Santalaceae)

“…Outro exemplo é a maior produção e liberação de compostos voláteis por plantas parasitadas (Runyon et al, 2008), mecanismo de defesa comum em respostas de plantas contra o ataque por herbívoros (Taiz & Zeiger, 2009;Pinto-Zevallos et al, 2013).…”