Como o Isopreno Ajuda as Plantas a Combater Pragas
Descubra como o isopreno fortalece as plantas contra ataques de pragas.
Abira Sahu, Mohammad Golam Mostofa, Yuan Xu, Bianca M. Serda, James O’ Keefe, Thomas D. Sharkey
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Índice
- A Arma Secreta da Planta: Compostos Orgânicos Voláteis
- O Papel do Isopreno na Defesa das Plantas
- Como as Plantas Sabem Quando Estão Sob Ataque?
- Isopreno e Hormônios: A Equipe Perfeita
- O Experimento: Testando o Poder do Isopreno
- A Influência do Isopreno nas Preferências Alimentares
- Analisando o Impacto na Fotossíntese
- Respostas Hormonais aos Ataques das Pragas
- O Efeito de Ferimentos Mecânicos
- O Grande Cenário: Isopreno em Ação
- O Futuro da Agricultura
- Conclusão: Plantas, Pragas e Possibilidades
- Fonte original
As plantas, assim como as pessoas, têm que encarar seus problemas. Um dos maiores perrengues pra elas são os insetos, que querem devorar suas folhas. Na verdade, as pragas podem fazer com que as colheitas percam de 20 a 40% da produção todo ano, o que dá uma perda de incríveis 70 bilhões de dólares no mundo todo. É grana pra caramba! E ainda por cima, o aquecimento global piora tudo, acelerando o metabolismo das pragas, fazendo elas comerem ainda mais.
Por isso, não é surpresa que encontrar jeitos de ajudar as plantas a se defenderem desses intrusos chatos seja uma preocupação e tanto pra agricultores e cientistas.
Compostos Orgânicos Voláteis
A Arma Secreta da Planta:As plantas desenvolveram formas únicas de se proteger contra pragas, e uma das principais estratégias envolve substâncias especiais conhecidas como compostos orgânicos voláteis (COVs). Entre esses COVs, o Isopreno é o grande destaque.
Isopreno é um tipo de hemiterpeno que as plantas usam pra se proteger não só de pragas, mas também de outras condições estressantes, como temperaturas extremas e tempo seco. Embora produzir isopreno custe bastante energia pra planta, parece valer a pena, pois ajuda as plantas a ficarem saudáveis e fortes.
O Papel do Isopreno na Defesa das Plantas
O isopreno não fica parado; ele ajuda as plantas a se comunicarem e se prepararem pra ameaças que estão chegando. Por exemplo, quando as pragas atacam, o isopreno entra em ação ativando certos genes na planta que dizem pra ela se defender.
Mas o que isso realmente significa? Em termos simples, o isopreno ajuda as plantas a fortalecerem suas defesas contra os insetos. Ele deixa as plantas mais resistentes e as ajuda a crescer melhor mesmo com os desafios.
Como as Plantas Sabem Quando Estão Sob Ataque?
As plantas têm um sistema de alerta especial que envolve Hormônios legais, especialmente um chamado ácido jasmonico (AJ). Esse hormônio funciona como um alarme que toca quando as pragas começam a devorar as folhas. Em apenas duas horas após um ataque, os níveis de AJ nas plantas disparam.
Curiosamente, plantas que não conseguem produzir AJ suficiente são mais propensas a serem devoradas pelas pragas, provando o quão importante esse hormônio é na luta contra a invasão dos insetos.
Isopreno e Hormônios: A Equipe Perfeita
O isopreno também dá uma força na produção de AJ. Quando as plantas não estão estressadas, o isopreno pode ajudar a aumentar a expressão de certos genes relacionados ao AJ. Isso significa que quando as pragas atacam, as plantas já estão um pouco preparadas e podem responder mais rápido.
Quando as pragas começam a festa, os níveis de isopreno na planta sobem, sinalizando que é hora de colocar as defesas em alta. Em particular, as plantas começam a produzir mais Metabólitos Secundários-que são compostos que podem afastar as pragas ou até ajudar a atrair predadores naturais.
O Experimento: Testando o Poder do Isopreno
Pra ver quão eficaz o isopreno pode ser, os pesquisadores fizeram um experimento com um tipo de planta de tabaco que emite isopreno. Eles compararam essas plantas com outro tipo que não solta isopreno.
O objetivo era ver como as plantas que emitem isopreno se saíam contra pragas comuns, como moscas-brancas e lagartas do tabaco. Os cientistas contaram quantas pragas estavam em cada tipo de planta e mediram quanto as larvas das lagartas se alimentavam delas.
Adivinha? As plantas que emitiram isopreno tinham menos moscas-brancas por perto, e as lagartas que se alimentaram delas não cresceram tão bem quanto aquelas que se alimentaram de plantas que não emitiam. Isso mostrou que o isopreno realmente faz a diferença na defesa das plantas!
A Influência do Isopreno nas Preferências Alimentares
Não só as plantas que emitem isopreno se saíram melhor, mas elas também pareciam mudar a forma como as lagartas escolhiam sua comida. Quando deram a opção entre folhas dos dois tipos de plantas, as lagartas preferiram as que não emitiam. Os pequenos caras andavam nas folhas de isopreno, mas evitavam comer delas!
Esse tipo de comportamento exigente sugere que o isopreno faz mais do que apenas proteger as folhas; ele também influencia as escolhas dos insetos.
Analisando o Impacto na Fotossíntese
As pragas não só comem folhas; elas também atrapalham a capacidade da planta de fazer fotossíntese. Os pesquisadores analisaram como as pragas afetaram o processo de fotossíntese em ambos os tipos de plantas. Eles descobriram que as plantas que emitem isopreno mantiveram melhores taxas de fotossíntese mesmo após serem atacadas.
Por que isso importa? Porque mesmo se as pragas darem algumas mordidas, enquanto a planta conseguir ainda fazer comida da luz do sol, ela tem uma chance de prosperar.
Respostas Hormonais aos Ataques das Pragas
Quando as pragas começam a se alimentar, ambos os tipos de plantas aumentam a produção de hormônios como o AJ. No entanto, as plantas que emitem isopreno produziram mais AJ do que as que não emitiam isopreno.
Essa resposta hormonal não só ajuda as plantas a se defenderem das pragas, mas também as prepara pra criar outros compostos de defesa. É um sistema esperto que aproveita ao máximo sua energia e recursos.
O Efeito de Ferimentos Mecânicos
Curiosamente, o dano físico causado pelas pragas não é a única coisa que ativa as defesas das plantas. Assim como as pragas, danos mecânicos-como ser apertado-podem levar a um aumento na liberação de isopreno.
Quando os pesquisadores apertaram as plantas que emitem isopreno, notaram um aumento rápido de isopreno que durou pelo menos 30 minutos. Isso destaca o quão responsivas as plantas podem ser a qualquer tipo de estresse.
O Grande Cenário: Isopreno em Ação
Então, o que tudo isso significa? A capacidade das plantas de produzir isopreno desempenha um papel significativo em ajudá-las a resistir a ataques de pragas. Ao melhorar suas respostas hormonais e ajudá-las a manter a fotossíntese, o isopreno ajuda as plantas a sobreviver e até prosperar em condições desafiadoras.
Mas tem mais! Poderíamos usar esse conhecimento pra ajudar outras plantas que não produzem isopreno naturalmente. Ao adicionar essa característica a culturas que não emitem, poderíamos desenvolver plantas que naturalmente resistem a pragas.
O Futuro da Agricultura
Agora, antes de alguém correr pra começar a modificar geneticamente todas as culturas pra emitirem isopreno, vamos dar uma pausa e considerar o cenário maior. Enquanto o isopreno pode ser benéfico, há uma chance de que aumentar seus níveis possa contribuir pra problemas de qualidade do ar, como a formação de ozônio.
No entanto, os benefícios de reduzir a dependência de pesticidas e ajudar os agricultores a manter colheitas saudáveis podem superar bastante as desvantagens. Diante das mudanças climáticas e outros desafios agrícolas, usar defesas naturais das plantas pode ser uma estratégia inteligente.
Conclusão: Plantas, Pragas e Possibilidades
Em resumo, as plantas estão constantemente lutando contra pragas, e o isopreno é um dos melhores aliados delas. Ele ajuda a mantê-las fortes, se comunicarem entre si e responderem de forma adequada às ameaças. Esse supercomponente desempenha um papel crucial na defesa das plantas e pode apresentar oportunidades empolgantes para o futuro da agricultura.
Então, da próxima vez que você ver uma planta, lembre-se: tem muito mais acontecendo por baixo da superfície do que você pode imaginar. Elas são como pequenos guerreiros, sempre prontas pra se defender da onda infinita de insetos famintos. Quem diria que a natureza tem tanta habilidade pra lutar de volta?
Título: Isoprene deters insect herbivory by priming plant hormone responses
Resumo: Isoprene, emitted by some plants, enhances plant abiotic resilience but its role in biotic stress resilience remains elusive. We used tobacco plants engineered to emit isoprene (IE) and the corresponding azygous non-emitting control (NE) to investigate isoprene emission and biotic stress resilience. IE plants were more resistant to insect herbivory than NE plants. Worms preferred to feed on NE rather than IE leaves. IE plants showed less decline in photosynthesis during worm feeding. Insect feeding increased jasmonate levels in IE leaves, suggesting isoprene-mediated priming of the jasmonic acid response. Wound-induced increase in isoprene emission corresponded with elevation of methyl-D-erythritol-4-phosphate pathway and Calvin-Benson cycle metabolites. The results highlight interactive functions of isoprene and jasmonic acid and advance our understanding of how isoprene emission enhances plant resilience.
Autores: Abira Sahu, Mohammad Golam Mostofa, Yuan Xu, Bianca M. Serda, James O’ Keefe, Thomas D. Sharkey
Última atualização: 2024-11-03 00:00:00
Idioma: English
Fonte URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.11.01.621578
Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.11.01.621578.full.pdf
Licença: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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