Sistemas de Defesa em Plantas Adaptaes Morfolgicas Metabolismo

Sistemas de Defesa em Plantas Adaptações Morfológicas, Metabolismo Secundário e Interações do Tipo Fenótipo Expandido

Plantas possuem um sistema imunológico?

Principais patógenos, parasitas e predadores de vegetais • • • Bactérias Fungos Nematóides Ácaros Vírus Viróides Prions (? ) Insetos Herbívoros

Adaptações Morfológicas Cutina, Ceras e Suberina • Materiais de origem lipídica encontrados nas partes das plantas expostas ao ambiente externo. • Têm por função reduzir a perda de água e auxiliar no impedimento da entrada de fungos e bactérias patogênicos nos tecidos vegetais. • A cutina é encontrada predominantemente nas porções aéreas das plantas. • A suberina está presente nas partes subterrâneas, nos caules lenhosos e nos ferimentos cicatrizados. • As ceras estão associadas à cutina e à suberina.

Adaptações Morfológicas Transformações de células e tecidos • • • Acúleos Espinhos Redução da área foliar Tricomas Cristais de quartzo (opalas biogênicas)

Metabolismo do Ácido Silícico e formação de opalas biogênicas Compostos fenólicos exudados pelas raízes das plantas solubilizam quartzo Ocorre a formação de ácido silícico: [Si. Ox(OH)4 -2 x]n O ácido silício é absorvido pelas raízes e conduzido para o resto do corpo da planta No interior de tecidos vegetais, desempenha funções de suporte e sustentação principalmente no interior das células Com a morte da célula, o ácido silícico precipita-se na forma de opala biogênica (vidro), desprendendo-se do corpo da planta pela epiderme Piperno (1998)

O que fazem as opalas biogênicas? • • Inibição da digestibilidade Danificação do aparelho bucal de invertebrados herbívoros Desgaste dos dentes de vertebrados herbívoros Resistência dos tecidos contra a atividade de Dípteros e Himenópteros galhadores - dificulta a penetração de ovipositores. • Aumento da resistência dos tecidos da planta à abertura de dutos por larvas de insetos Kitagima, 2002

Metabólitos Secundários em Plantas • Defesa contra injúrias provocadas pelo ambiente - frio ou calor excessivos • Proteção contra herbivoria e contra microorganismos patogênicos • Atividade atrativa sobre polinizadores e dispersores de sementes • Agente de competição inter e intra-especifica alelopatias • Ação do tipo sinal molecular no processo de desenvolvimento dos tecidos vegetais

• Todos os mecanismos de defasa química apresentados por sistemas biológicos vegetais são derivados do metabolismo secundário. • Embora a diversidade de metabólitos secundários seja muito grande, são poucas as rotas metabólicas que as produzem. • Nas antófitas, mais de 70 genes são reconhecidos como responsáveis pela expressão de proteínas que conferem defesa contra patógenos e predadores. • É comum haver numa espécie vegetal mais de um caráter molecular ou morfológico que confira defesa. • Os mecanismos de defesa química são considerados os mais eficientes que os morfológicos, porém não há uma relação filogenética clara entre o surgimento de caracteres de defesa química ou morfológica com a evolução das plantas.

Genes responsáveis pela síntese de metabólitos secundários

Presença e localização de genes responsáveis por defesa em plantas de trigo

O arsenal químico vegetal • • Resinas e látex β - lectinas Alcalóides Compostos cianogênicos Terpenos Taninos Sideróforos Inibidores da divisão celular

Produção de Exudados do tipo resina ou látex Defesa de plantas amazônicas a besouros comedores de madeira. Amazônia Centro de diversidade de Cerambycidae. Grande número de espécies arbóreas produtoras de látex.

• Exudados do tipo látex imobilizam o aparelho bucal de pequenos herbívoros ( efeito de adesão das partes). • Resinas inibem / reprimem o metabolismo microbiano no interior do estômago químico de ruminantes • Tanto resinas quanto látex podem apresentar características antibióticas.

β - lectinas • Subfamília de proteínas altamente tóxicas que se ligam a carboidratos, precipitando-os • Provocam a aglutinação de eritrócito e hemócitos, bloqueando a oxigenação dos tecidos de herbívoros Abrus precatorius - a maior concentração de lectinas encontrada na natureza. (RBG toxicology databas, 2007)

Alcalóides Ephedra - fonte de efedrina - um alcalóide que acelera o metabolismo de animais, provocando redução das reservas de lipídeos. (RBG toxicology databas, 2007)

Compostos cianogênicos • Os compostos que contém cianeto são tóxicos somente se liberarem HCN numa reação: -CN(s) + HCl(aq) HCN(g) + -Cl(aq) • O ácido cianídrico é o veneno de ação mais rápida que e conhece até o momento RBG (Toxicology database, 2007) (RBG toxicology databas, 2007)

Sideróforos • São peptídeos não ribossômicos geralmente encontrados em microorganismos e plantas quelam metais, principalmente Ferro, tornando-o indisponível a outros organismos. O complexo [sideróforo - metal] geralmente é absorvido por transporte ativo por seu organismo gerador. www. kegg. org

Terpenos • Principal componente de óleos aromáticos vegetais • Ação irritante sobre os epitélios das traqueídes de Dipteros • Ação bacteriostática • Ação fungistática • Sua ação sobre vírus é controversa (RBG toxicology databas, 2007)

Taninos são polifenóis de sabor adistringente que ligam-se a proteínas precipitando-as. Quando em altas concentrações elevam o p. H dos tecidos vegetais, controlando a herbivoria, o parasitismo e a instalação de patógenos tecidos das plantas

Inibidores da divisão celular • • Vincristina Vimblastina Colchicina Taxol (RBG toxicology databas, 2007)

Interações do tipo Fenótipo Expandido

A presença do fungo endofítico faz com que a planta mantenha rotas metabólicas de defesa sejam mantidas constantemente ativas. O que confere maior resistência a infestações e a herbivoria.

Fungos Endofíticos / Entomopatogênicos / Micotóxicos Bacillus subtilis - endofítico produtor de antibiótico com ação contra o fungo fitopatogênico Rhizoctonia solani. Actinomiceto crescendo a partir de ramos de citros desinfetados superficialmente. Levedura endofítica Cryptococcus lamentii - em estômato de citros Fonte: Wellington L. Araújo (2007)