Sistemas de Defesa em Plantas

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

2. Plantas possuem um sistema imunológico?

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

5. Adaptações MorfológicasCutina, 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.

6. Adaptações MorfológicasTransformações de células e tecidos • Acúleos • Espinhos • Redução da área foliar • Tricomas • Cristais de quartzo (opalas biogênicas)

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

8. 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

9. 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

10. 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.

12. Genes responsáveis pela síntese de metabólitos secundários

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

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

16. 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.

17. 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.

18. 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)

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

20. 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)

21. Sideróforos • São peptídeos não ribossômicos geralmente encontrados em microorganismos e plantas que 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

22. 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)

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

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

25. Interações do tipo Fenótipo Expandido

27. 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.

28. 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) Fungos Endofíticos / Entomopatogênicos / Micotóxicos