Efeitos do estresse biótico na expressão de terpenos em plantas: Varronia curassavica Jacq. and Pistacia palaestina Boiss

• Autor(a) principal: Hoppen, Carolina
• Data de Publicação: 2018
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: eng
• Título da fonte: Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
• Texto Completo: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/3260
• topic: CNPQ::CIENCIAS AGRARIAS::AGRONOMIA; Plantas - Metabolismo; Proteínas - Metabolismo; Essências e óleos essenciais; Relação inseto-planta; Plants - Metabolism; Proteins - Metabolism; Essences and essential oils; Insect-plant relationships; Fitotecnia

Os terpenos constituem a classe de produtos naturais com maior diversidade química e estrutural, estando associados ao metabolismo das plantas e às interações destas com outros organismos. Estes compostos, as enzimas que os sintetizam e as plantas que os produzem são amplamente estudados em diferentes aspectos. Para melhor compreensão da expressão de terpenos em plantas sob estresse biótico, as espécies Varronia curassavica e Pistacia palaestina foram estudadas neste trabalho. Folhas de V. curassavica contém óleo essencial rico em sesquiterpenos com propriedades anti-inflamatórias, especialmente α-humuleno and β-cariofileno. O objetivo deste estudo foi avaliar as respostas do seu metabolismo em função da aplicação de dois eliciadores naturais no conteúdo de sesquiterpenos de V. curassavica. Para isso, as plantas receberam a aplicação de acibenzolar-S-metil (500 mg L-1), 1,6 β-D-glucano obtido a partir de Lasiodiplodia theobromae (50 mg L-1) e água destilada como controle, sendo realizada as avaliações de trocas gasosas, atividade das enzimas fenilalanina amônia-liase, superóxido dismutase, peroxidase e catalase, bem como a análise química do óleo essencial. Acibenzolar-S-metílico reduziu significativamente a taxa líquida de assimilação de carbono e a concentração intercelular de CO2, enquanto que 1,6 β-D-glucano reduziu significativamente apenas a concentração intercelular de CO2. O maior rendimento de óleo essencial (0.819%) foi obtido em plantas eliciadas por 1,6 β-D-glucano. As proporções relativas e a quantidade de α-humuleno e β-cariofileno não diferiram entre os tratamentos, porém os eliciadores aumentaram significativamente a atividade da enzima guaiacol peroxidase. Os terpenos estão presentes nas folhas e galhas de Pistacia palaestina. Apesar do mecanismo de desenvolvimento das galhas ainda não ter sido completamente elucidado, sabe-se que espécies de afídeos como Baizongia pistaciae L. manipulam anatomicamente, fisiologicamente e quimicamente as plantas hospedeiras em seu benefício. Por este motivo, o isolamento e a caracterização funcional dos genes que codificam terpeno sintases em galhas induzidas por B. pistaciae, bem como sua expressão relativa por RT-qPCR em folhas e galhas de P. palaestina foram os objetivos deste trabalho. A expressão heteróloga foi realizada em E. coli pLYS-BL21, sendo as reações enzimáticas feitas com proteínas purificadas e usando geranil difosfato (GPP) ou farnesil difosfato (FPP) para testar a atividade das enzimas como mono- e sesquiterpeno sintases, respectivamente. Para o experimento de RT-qPCR, foi selecionado um gene referência entre actina, ciclofilina, fosfoglicerato quinase, RNA polimerase II, α-tubulina e ubiquitina. Em seguida, realizaram-se reações com as terpeno sintases para avaliar as diferenças nos níveis de expressão em folhas não colonizadas e galhas. Foram isoladas e caracterizadas duas monoterpeno sintases (PpTPS281 e PpTPS809) e uma sesquiterpeno sintase (PpTPS232) em P. palaestina. PpTPS281 produziu exclusivamente D-limoneno a partir de GPP, enquanto PpTPS809 produziu vários monoterpenos a partir de GPP e PpTPS232 catalisou a formação de diferentes sesquiterpenos a partir de FPP. Os resultados da RT-qPCR mostraram que o gene actina é o mais apropriado para ser usado na comparação de expressão de genes de folhas não colonizadas e galhas induzidas por B. pistaciae. Os níveis de expressão dos três genes foram significativamente aumentados em galhas (de 2,21- a 96.5-vezes), quando comparados com folhas.