Jasmonatos e salicilatos e suas funções na defesa das plantas

Transcrição

1 Jasmonatos e salicilatos e suas funções na defesa das plantas Profa. Dra. Jocleita Peruzzo Ferrareze Março de

2 O que vamos conversar hoje? Definições básicas sobre jasmonatos e salicilatos Resultados tese doutorado UFV/USDA Estudar fora do Brasil Yes, No, Why??? 2

3 Sabe-se muito pouco sobre Jasmonatos e Salicilatos Muita coisa a ser pesquisada... Publicações... Novos produtos comerciais... 3

4 Jasmonatos e salicilatos São considerados novos hormônios. Relacionados ao sistema de defesa dos vegetais contra ataques de herbívoros e patógenos. 4

5 Jasmonatos e salicilatos Os 5 clássicos Os novos hormônios 5

6 Jasmonatos e salicilatos Conceito: São definidos como hormônios vegetais porque induzem respostas celulares em baixas concentrações, em pontos diferentes do seu ponto de síntese na planta e são essenciais a vida das plantas. 6

7 Jasmonatos (JA) MeJA foi descoberto em 1962 como um composto com aroma muito agradável e forte em extratos de flores de Jasminium grandiflorum L e Rosmarinus officinalis. A atividade biológica de MeJA foi relatada muito tempo depois. Jasminium grandiflorum Alecrim Rosmarinus officinalis 7

8 Jasmonatos J`adore Le Jasmin Dior for women O interesse inicial foi em MeJA (metil-jasmonato) por causa de sua volatilidade aroma muito agradável Extraído a partir de Jasminum grandiforum L. e Rosmarinus officinalis L. O interesse comercial em MeJA pela indústria da perfumaria estimulou o estudo da sua 8 estrutura e síntese

9 Jasmonatos (JA) Apenas recentemente os jasmonatos tem ganhado atenção como hormônios vegetais. Funções biológicas dos jasmonatos ainda não estão bem compreendidas. 9

10 Jasmonatos Funções: Estimulam a formação de órgãos de armazenamento Induzem floração uniforme Atuam no desenvolvimento e deiscência das anteras Promovem germinação em algumas espécies Atuam no desenvolvimento do caule e raízes Induzem o amadurecimento de frutos e a formação de pigmentos Ativam mecanismos naturais de defesas das plantas contra estresses bióticos e abióticos. 10

11 Jasmonatos Jasmonatos são derivados de ácidos graxos poliinsaturados: Ácido linolênico (ômega 3) é liberado da membrana lipídica e convertido em ácido jasmônico. Jasmonatos: Todas as moléculas derivadas do ácido jasmônico (JA), metil-jasmonato (MeJa), ou conjugados com açúcares ou aminoácidos como o caso do JA-Ile. 11

12 12

13 Jasmonatos Contrastando com outros hormônios, o ácido jasmônico precisa ser conjugado com um aminoácido, como a isoleucina, para ser ativado. 13

14 14

15 Jasmonatos A Arte da Guerra... "Se você conhece seus inimigos e conhece a si mesmo, você pode ganhar cem batalhas sem uma única derrota. Conheça seu inimigo: A regra de ouro na defesa das plantas? Será então que as plantas evoluíram a ponto de reconhecer" os inimigos e ajustar suas defesas de acordo com cada atacante? 15

16 Jasmonatos Plantas devem resistir continuamente a uma multiplicidade de atacantes e não tem a opção de se retirar para terreno seguro. 16

17 Jasmonatos A indução dos mecanismos de defesa da planta pode se dar em resposta a injúrias mecânicas causadas pelos herbívoros ou em função de componentes da saliva dos insetos. JA aumenta rapidamente em função dos ataques por insetos e induz a transcrição de genes relacionados a defesa das plantas. 17

18 Jasmonatos Atualmente temos a certeza que os jasmonatos estão envolvidos na ativação da resposta imune das plantas a muitos insetos herbívoros e patógenos necrotróficos. A produção de vários compostos relacionados com defesa vegetal, como por exemplo: toxinas, proteínas antinutritivas e antidigestivas, requer a sinalização por jasmonatos. 18

19 Jasmonatos A colonização das raízes de uma planta por rizobactéria resulta em um estado de alerta contra ataques de patógenos= resitência sistêmica induzida. Esse tipo de resistência pode ser induzida através de microorganismos não patogênicos e JA. 19

20 A interação com microorganismos não patogênicos induz a formação de sinais móveis no floema que resulta em altos níveis de JA e E que vão induzir a formação de compostos de defesa em outras partes da planta. 20

21 Jasmonatos As plantas se intercomunicam? SIM! 21

22 Jasmonatos Como? Conforme já foi visto o MeJA é um composto volátil. Quando uma planta é atacada por insetos herbívoros ou por patógenos, essa planta pode liberar compostos voláteis na atmosfera que vão induzir substâncias de defesa em outros órgãos e mesmo em plantas vizinhas de outras espécies. 22

23 Jasmonatos -Plantas atacadas por insetos herbívoros se defendem produzindo inibidores de proteinases. -Essas plantas atacadas liberam MeJA na atmosfera e as plantas vizinhas, mesmo antes de serem atacadas pelos insetos passam a produzir os inibidores de proteinases para se defenderem do futuro ataque. 23

24 Sinalização intraespecífica Auto-sinalização Sinalização interespecífica Vítima de ataque Quatro modos de sinalização a partir ou na própria planta vítima: Sinalização para indivíduos da mesma espécie, sinalização para indivíduos de outras espécies ou autosinalização interna ou externa. 24

25 Jasmonatos Tratamento com MeJA: Plantas tratadas com jasmonatos atraem predadores ou parasitóides dos insetos herbívoros. Pesquisas mostram que lagartas atacando plantas tratadas com metil jasmonato foram mais parasitadas que lagartas em plantas não tratadas. 25

26 26

27 Salicilatos O ácido salicílico (SA) e compostos de salicilato têm sido amplamente utilizados em aplicações para a saúde humana, mas só foram confirmados como hormônios vegetais nas últimas décadas. 27

28 Salicilatos A função melhor compreendida do SA em plantas é como um mediador de respostas de defesa, tanto local como sistemicamente a estresses bióticos e abióticos. 28

29 Salicilatos Salicilatos tem outros efeitos no crescimento e desenvolvimento da planta, mas estes efeitos não são bem definidos. 29

30 Salicilatos Os salicilatos estão envolvidos nas resposta das plantas à patógenos biotróficos (aqueles que não matam imediatamente a célula hospedeira como parte do processo de infecção). Já os jasmonatos supostamente estariam envolvidos nas respostas às infecções por organismos necrotróficos (aqueles que matam a célula e se alimentam da célula morta). 30

31 Salicilatos O estudo do SA é extremamente importante porque o SA é a pedra angular da capacidade das plantas se defenderem contra patógenos microbianos; Sem o SA, as plantas estariam seriamente comprometidas e consequentemente nós, seres humanos, também. 31

32 Salicilatos Milhares de anos atrás, os antigos egípcios, gregos e druidas já tinham conhecimento das propriedades dos extratos vegetais ricos em salicilatos no alívio da dor e da febre. Esses extratos vegetais incluiam principalmente a casca do salgueiro branco (Salix alba). Salix - Salicílico 32

33 Salicilatos São amplamente distribuídos nas plantas, tanto nas folhas quanto nas estruturas reprodutivas. São sintetizados a partir do aminoácido fenilalanina. Acredita-se que a síntese do SA ocorra nos cloroplastos e depois seja exportado para o citoplasma onde seria conjugado com outras moléculas. 33

34 Salicilatos SA acumula no vacúolo em formas inativas (conjugado com outras moléculas), em grandes quantidades logo após ataques de patógenos. JA para ser ativo precisa estar conjugado com aminoácidos. 34

35 Salicilatos Resposta hipersensitiva e AS Resposta hipersensitiva é uma forma de defesa da planta contra microorganismos patogênicos e é relacionada com o SA. Consiste na morte programada das celulas do vegetal, próximo ao local de ataque, com isso privando o patógeno de nutrientes e prevenindo que se espalhe para outras partes da planta. 35

36 Salicilatos Resposta hipersensitiva e AS A resposta hipersensitiva é eficaz contra microorganismos biotróficos. 36

37 Salicilatos Resistência sistêmica adquirida e SA Resistência sistêmica adquirida é uma forma de defesa da planta contra microorganismos patogênicos e é relacionada com o SA. Quando uma planta sobrevive a um ataque de patógenos, essa planta desenvolve resistência a ataques subsequentes em outras partes da planta e inclusive contra outros tipos de patógenos. 37

38 Salicilatos A partir do local de infecção a RSA é transmitida para outras partes da planta através do floema. Metil salicilato (volátil) é liberado durante o processo e pode servir como um sinal volátil para induzir RSA em plantas visinhas. 38

39 Salicilatos O principal papel fisiológico atribuído ao AS e ao JA na planta é o de funcionar como moléculas sinalizadoras, induzindo-a a expressar resistência contra o ataque de predadores 39

40 Indução da resistência Resistência sistêmica induzida (ISR) X Resistência sistêmica adquirida (SAR) Duas formas de resistência induzida, em que as defesas das plantas são pré-condicionadas por infecção prévia, ou tratamentos Resulta em resistência contra ataques subsequentes por patógenos ou parasitas. 40

41 Resistência sistêmica induzida (ISR) X Resistência sistêmica adquirida (SAR) Resistência sistêmica induzida é induzida por microorganismos não patogênicos Resistência sistêmica adquirida é induzida por microorganismos patogênicos Resistência sistêmica induzida envolve ácido jasmônico e etileno Resistência sistêmica adquirida requer ácido salicílico como molécula sinalizadora em plantas 41

42 Resistência sistêmica induzida X Resistência sistêmica adquirida Questões... Porque as plantas desenvolveram uma resposta induzida e não uma resposta constitutiva???? Com o número elevado de agentes indutores bióticos e abióticos é difícil imaginar que alguma planta na natureza ainda não tenha sido induzida. 42

43 Ácido jasmônico X Ácido salicílico 43

44 Effect of postharvest jasmonic acid treatment on storage diseases and biochemical and molecular analyses of mechanisms of induced disease resistance in sugarbeet (Beta vulgaris L.) Resultados Tese 44

45 Modelo vegetal: Beta vulgaris L 45

46 Jasmonatos Objetivo: Reduzir as perdas provocadas pelos 3 Principais fungos causadores de podridões pós-colheita em raízes de beterrabaaçúcareira: Botrytis cinerea, Penicillium claviforme e Phoma betae 46

47 Controle das podridões pós-colheita: Colher as beterrabas o mais tarde possível no outono quando a temperatura ambiente está baixa Fungicidas químicos causam efeitos desagradáveis no processamento do açúcar Controle dependente das condições climáticas e isso acarreta em grandes perdas todos os anos. 47

48 O tratamento com JA: As raízes foram colhidas higienizadas e submergidas em soluções de JA por 1h. A inoculação com o fungo: Fez-se 2 incisões de 12 mm 10 mm (diametro profundidade) em lados opostos da beterraba usando uma furadeira manual. Raízes foram inoculadas por inserção em cada uma das incisões de um plug de ágar de 10 mm coberto com o fungo. Depois da inoculação as raízes foram incubadas a 20 C e 90% de humidade relativa até que severos sintomas fossem visualmente evidentes nas raízes controle. 48

49 Massa relativa do tecido infectado em raízes tratadas com JA depois da inoculação com Botrytis cinerea (A), Penicillium claviforme (B), ou Phoma betae (C). 49

50 Sintomas externos (A) e internos (B) dos fungos causadores de podridões pós-colheita em raízes de beterrabas-açucareira tratadas com JA e nos controles depois da inoculação com Botrytis cinerea, Penicillium claviforme, or Phoma betae.. 50

51 Outros resultados com ácido jasmônico 51

52 Salicilatos Descoberta ao acaso AS e estresses abióticos AS atua contra os fungos B. cinera, P. claviforme e P. betae em beterraba açucareira apenas sob condições de estresse hídrico. 52

53 53

54 Jasmonatos e salicilatos parecem estar amplamente relacionados à resposta sistêmica vegetal, ampliando sua resistência ao ataque de patógenos. Contudo o uso comercial destes, depende ainda dos resultados de investigações que estão em curso. Estas pesquisas buscam atestar os efeitos fisiológicos destes compostos, bem como determinar eventuais efeitos tóxicos ou ambientais da aplicação destes. Algumas questões ainda precisam ser elucidadas, estas se referem à especificidade das reações metabólicas, sob as quais estes interferem e também a possíveis impactos ambientais ocasionados pela utilização destes. 54

55 Estudar fora do Brasil... Yes! Why????? A great experience!!!!!!!!! 55

56 Do you speak English? Yes! No! 56

57 57

58 58

59 59

60 60

61 61

62 62

63 63

64 64

65 65

66 66

67 67

68 68

69 69

70 Contatos: