Pesquisa descobre que as plantas utilizam o hormônio do estresse hídrico para bloquear os ácaros
Infecção por ácaro-aranha em um feijoeiro. Crédito:Professora Isabel Diaz. Descobertas recentes de que as plantas empregam um mecanismo de sobrevivência à seca para também se defenderem contra pragas sugadoras de nutrientes poderiam informar futuros programas de melhoramento de culturas destinados a alcançar um melhor controlo de pragas em larga escala.
Usando um biossensor fluorescente avançado (ABACUS2) que pode detectar pequenas mudanças nas concentrações de hormônios vegetais em escala celular, os cientistas viram que o ácido abscísico (ABA), geralmente associado à resposta à seca, começou a fechar os portões de entrada da planta 5 horas após ser infestada com ácaros.
Os poros microscópicos das folhas (estômatos) são importantes para as trocas gasosas, mas também são os principais locais de perda de água. Quando há escassez de água, as plantas agem para conservar a água, produzindo o hormônio do estresse hídrico ABA para fechar seus estômatos.
Coincidentemente, o fechamento dos estômatos também obstrui os pontos de entrada preferidos de pragas sugadoras de nutrientes, como os ácaros. O ácaro-rajado é uma das pragas mais prejudiciais economicamente - não é exigente e ataca uma ampla gama de mais de 1.000 plantas, incluindo 150 culturas.
Quase invisíveis a olho nu, essas pequenas pragas perfuram e sugam as células secas das plantas. Eles podem atingir números enormes muito rapidamente e podem ser uma das pragas mais destrutivas na indústria de jardinagem e horticultura, estragando as plantas domésticas e reduzindo a produção de vegetais, frutas e saladas.
Tem havido debate sobre o papel da ABA na resistência a pragas. Inicialmente, percebeu-se que os estômatos se fecham quando as plantas são atacadas por pragas sugadoras de nutrientes, levando a diversas hipóteses, inclusive que esse fechamento poderia ser uma resposta da planta à perda de água devido à alimentação das pragas ou mesmo que as pragas atuem fechando os estômatos. para evitar que as plantas enviem substâncias voláteis aos predadores de pragas.
Em uma colaboração entre o Centro de Biotecnologia e Genômica Vegetal (CBGP) da Espanha e o Laboratório Sainsbury da Universidade de Cambridge (SLCU), pesquisadores que estudam como o agrião (Arabidopsis thaliana) responde ao ácaro-rajado (Tetranychus urticae) determinaram a planta entra em ação quase imediatamente, empregando o mesmo hormônio usado na seca para também impedir que os ácaros penetrem nos tecidos das plantas e, como resultado, reduzindo significativamente os danos causados pelas pragas.
As descobertas publicadas em Plant Physiology descobriram que o pico de fechamento dos estômatos é alcançado em um período de 24 a 30 horas.
Gráfico dos tecidos foliares e de um ácaro alimentando-se através dos estômatos. Crédito:Fisiologia Vegetal (2024). DOI:10.1093/plphys/kiae215
“Os estômatos abertos são aberturas naturais onde pragas como pulgões e ácaros inserem suas estruturas de alimentação especializadas, chamadas estiletes, para perfurar e depois sugar o conteúdo rico em nutrientes das células subepidérmicas individuais”, disse Irene Rosa-Díaz, que realizou o estudo da aranha. experimentos com ácaros na SLCU e CBGP durante seu doutorado. com a professora Isabel Diaz do Centro de Biotecnologia e Genômica de Plantas, Universidade Politécnica de Madrid e Instituto Nacional de Pesquisa e Tecnologia Agrícola e Alimentar (UPM-INIA).
"Fomos capazes de mostrar que a infestação por ácaros induziu uma rápida resposta de fechamento estomático, com o hormônio vegetal ABA aumentando nos tecidos foliares - mais alto nas células estomáticas e vasculares, mas também em todas as outras células foliares medidas. Mostramos, por meio de vários experimentos diferentes, que o fechamento estomático impede os ácaros.
"As plantas que foram pré-tratadas com ABA para induzir o fechamento dos estômatos e depois infestadas com ácaros apresentaram diminuição dos danos causados pelos ácaros, enquanto as plantas mutantes deficientes em ABA, onde os estômatos não conseguem fechar bem, e as plantas que têm mais estômatos são mais suscetíveis aos ácaros."
O grupo de pesquisa de Alexander Jones na SLCU desenvolve biossensores in vivo que revelam a dinâmica hormonal em plantas com resolução sem precedentes, incluindo o ABACUS2 que quantificou o ABA celular nesses experimentos com ácaros.
Jones disse que o estudo destaca as importantes interações entre estresses bióticos e abióticos nas plantas:"Os sinais de alerta precoce da alimentação dos ácaros induzem uma cascata de moléculas de sinalização imunológica, incluindo ácido jasmônico (JA) e ácido salicílico (SA), entre outras respostas químicas Juntos, esses resultados mostram que o acúmulo de ABA e o fechamento estomático também são mecanismos de defesa importantes empregados para reduzir os danos aos ácaros.
"O próximo passo é investigar qual é o sinal inicial produzido pelo ácaro que a planta está detectando e que resulta no acúmulo de ABA. Os mecanismos bioquímicos usados pela planta como sinais de ataque de pragas podem ser qualquer coisa, incluindo vibrações de alimentação de ácaros, ácaros proteínas salivares, produtos químicos produzidos pelos ácaros ou atividade dos ácaros, danos celulares diretos (feridas) ou outras moléculas associadas aos ácaros.
"A identificação dos gatilhos iniciais poderia ser potencialmente usada para desenvolver novos tratamentos de cultivo para preparar as plantas antes das infestações de pragas previstas. É importante ressaltar que os esforços para selecionar plantas com características estomáticas alteradas, que já devem equilibrar a compensação entre fotossíntese e conservação de água, também poderia considerar a resistência a pragas prejudiciais."
