Fitness costs of jasmonic acid-induced defense in tomato, Lycopersicon esculentum

Abstract

The resource allocation hypothesis is based on the assumption that defenses are costly, but relatively few studies have quantified the reproductive price of induced defenses, which represent the best means of measuring such costs in isolation from the genotypic costs that confound research involving constitutive defenses. Jasmonic acid (JA) is a plant signal molecule involved in the defensive responses of plants. It induces many of the same chemicals that are associated with herbivore damage, and thus offers a means of inducing plants without the removal of leaf area, which incurs its own costs. In tomato plants, JA induced resistance to Manduca sexta and increased levels of two defensive enzymes, polyphenol oxidase and peroxidase. We measured the impact of JA-induced defenses in tomato, Lycopersicon esculentum (Solanaceae), on several variables associated with reproductive success: fruit number, fruit weight, ripening time, time of fruit-set, number of seeds per fruit, total seeds per plant, the relationship between fruit weight and seed number, and germination success. Plants were grown in a pest-free greenhouse and treated biweekly with solvent or with JA at either of two concentrations: 10 mM or 1 mM. The high concentration of JA led to fewer but larger fruits, longer ripening time, delayed fruit-set, fewer seeds per plant, and fewer seeds per unit of fruit weight. The reproductive impact of induction was reduced at the lower dose, but still significant; 1 mM JA resulted in delayed fruit-set and fewer seeds per unit of fruit weight, compared to control plants. Our research indicates that JA-induced defenses impose significant costs on tomato plants.

Desempenho agronômico de maracujazeiros tratados com produtos alternativos e fertilizantes foliares

“…Vários autores trabalham com a hipótese de que os indutores de resistência influenciam no desenvolvimento das culturas em função de concentrações e número de aplicações (GODARD et al, 1999;LOUWS et al;, REDMAN et al, 2001. Como exemplo, Iriti e Faoro (2003), testando ASM em única dose, em casa de vegetação e telado para indução de resistência a Uromyces appendiculatus em feijoeiro, não observaram diferenças no desenvolvimento da cultura nestes ambientes.…”

“…Com relação ao ASM, em diferentes experimentos de campo com plantas de tomate (LOWS et al, 2001), pimentão (ROMERO et al, 2001) e fumo (COLE, 1999), a aplicação deste produto (semanalmente em tomateiro e pimentão, e cinco aplicações nos campos com fumo) proporcionou significativo controle de bacterioses provocadas por Xanthomonas axonopodis pv. vesicatoria e por Pseudomonas syringae pv.…”

“…tabaci, mas não elevou a produtividade das culturas. Na ausência de patógenos, a aplicação quinzenal de ASM provocou redução na produção e atraso na maturidade dos frutos de pimentão, sugerindo a presença de um custo energético para a planta quando a resistência induzida é expressa constitutivamente (ROMERO et al, 2001). Em campos de trigo onde doenças foliares estavam presentes, Stadnik e Buchenauer (1999) observaram que o efeito protetor ocasionado por fungicidas tradicionais resultou em O gesso agrícola é um subproduto da fabricação de superfosfato triplo e vem sendo utilizado como condicionador na melhoria de solos e como fonte de enxofre e cálcio para as plantas.…”

Custo adaptativo da indução de resistência em feijoeiro mediada pela rizobactéria Bacillus cereus ou acibenzolar-S-metil: atividade de enzimas, síntese de fenóis e lignina e biomassa

“…Porém, em outros casos, não há incrementos na produtividade, ou até há redução da mesma, ainda com drástica redução da doença (9, 10,13,22). Portanto, a expressão da defesa pode reduzir a produtividade, a ponto de ser o custo maior do que o benefício?…”

Physiological cost of induced resistance in cotton plants at different nitrogen levels

“…The application of JA also caused a delay in fructification and a lower number of seeds in tomatoes. (20). A negative influence of methyl jasmonate on germination and plant growth is correlated with the synthesis inhibition of cell wall polysaccharides (18).…”