Soybean plants under simultaneous signals of drought and Anticarsia gemmatalis herbivory trigger gene expression and metabolic pathways reducing larval survival

Faustino, Verônica Aparecida; Gouveia, Angélica de Souza; Coutinho, Flaviane Silva; Junior, Neilier; Barros, Rafael de Almeida; Meriño‐Cabrera, Yaremis; Vital, Camilo Elber; Loriato, Virgílio A. P.; Martins, Laura Gonçalves Costa; Fontes, Elizabeth P. B.; Ramos, Humberto Josué de Oliveira; Oliveira, M. G. A.

doi:10.1016/j.envexpbot.2021.104594

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“…SA have been observed to act positively during plant-insect interactions, whereas ACC negatively modulates plant response to insect attack. Accordingly, the insect resistant genotype IAC 17 has been shown to accumulate higher SA levels than control lines (FAUSTINO et al, 2021;GÓMEZ et al, 2020). Thus, chewing sound may activate SAdependent signaling cascades.…”

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“…As the cascades responsive to chewing sounds appear did not involve LOX and JA, other point was used to converge both signals of chewing with the molecular elicitors produced by herbivory during insect attack. In fact, the overlapping between biotic and abiotic signaling cascades have been potentialized some similar response of the plant to environmental stresses (DE MELO et al, 2020;FAUSTINO et al, 2021), such as drought and herbivory.…”

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Sinais sonoros de mastigação desencadeiam ajustes metabólicos e de expressão gênica em folhas de soja semelhantes aos produzidos pela herbivoria

Lima¹

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Ondas sonoras são sinais mecânicos que podem promover mudanças fisiológicas e moleculares em plantas, afetando o crescimento, conteúdos fitoquímicos e respostas ao estresse. No entanto, a especificidade dessas respostas ao som produzido por um emissor de origem biológica ainda foi pouco explorada em relação a maior quantidade de estudos já realizados com frequências sonoras singulares em plantas. A interação da planta com insetos, outros organismos e o ambiente produzem distintos sinais sonoros que podem ser relevantes e refletir na fisiologia e comportamento do organismo vegetal, contribuindo principalmente com sua adaptação e evolução. Visto essa necessidade de maior esclarecimento no reflexo da interação de plantas com sinais sonoros oriundos de seu habitat (sons ecológicos), foram avaliadas se alterações metabólicas e moleculares podem ser diferencialmente reguladas e reajustadas por diferentes tipos de sons ecológicos; e se sons de mastigação de lagarta desencadeiam respostas bioquímicas em acordo com o observado quando plantas são atacadas por herbívoros. Para responder essas perguntas, ajustes bioquímicos foram avaliados em plantas de soja tratadas com dois tipos de sons ecológicos: mastigação de herbívoro (lagarta) e ambiente da floresta. Em geral, as respostas foram bem distintas, embora algumas similaridades tenham sido observadas, indicando que os sinais sonoros oriundos de sistemas ecológicos podem desencadear cascatas específicas dependentes do espectro de frequências acústicas da fonte emissora. Enzimas envolvidas no metabolismo oxidativo responderam a ambos os sons, e o ácido salicílico (SA) foi induzido apenas pelo som de mastigação. Após 12 e 18 horas de exposição aos sons ecológicos não houve significância na alteração da atividade da lipoxigenase (LOX) e nem na abundância relativa do ácido jasmônico (JA). No entanto, os genes SKTI e BBI, que codificam inibidores de protease, foram induzidos pelos sinais sonoros de mastigação. Por outro lado, os tratamentos sonoros promoveram regulações em diferentes ramificações das vias de biossíntese de fenilpropanóides e flavonoides, evidenciando uma tendência de aumento de alguns conjugados de flavonóis em plantas tratadas com o som de mastigação. Em concordância, os genes PR10 / Bet v-1 e gmFLS1 envolvidos na biossíntese de flavonoides e flavonóis também foram induzidos pelo som de mastigação. Finalmente, os resultados possibilitam propor que o sinal acústico de mastigação pode atuar como uma primeira linha de defesa à herbivoria; e sons ecológicos podem desencadear cascatas de sinalização distintas dependentes do espectro de frequências acústicas da fonte emissora. No entanto, os ajustes metabólicos ocasionados pelos sons ecológicos devem ser expandidos para outros sistemas de interação inseto-planta para revelar a aplicabilidade, magnitude e relevância ecológica de sinais sonoros presentes em ecossistemas. Palavras-chave: Efeito do som. Relação inseto-planta. Flavonoides. Fenóis. Hormônios vegetais. Enzimas. Genes. Ondas sonoras. Vibração – Efeito fisiológico.

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