Microbiota associada à Tetranychus spp. (Acari: Tetranychidae) em tomateiro e a resposta bioquímica defensiva dessa planta à herbivoria de pragas agrícolas

Abstract

O Brasil é um dos maiores produtores de tomateiro do mundo, apresentando assim importante papel na economia do país. Como toda monocultura, o tomateiro não está livre de herbívoros-praga, entre as quais se destacam os ácaros Tetranychus urticae (KOCH, 1836) e T. evansi (ácaro-vermelho) e a largata Tuta absoluta (Meyrick, 1917). Visando defenderem-se das injúrias causadas por herbívoros, as plantas possuem diversas estratégias de defesa. Uma delas são as alterações na expressão de seus genes que elevam os níveis de compostos de defesa. Em contrapartida aos mecanismos de defesa desenvolvidos pelas plantas, os insetos tendem a se adaptar e/ou burlar os compostos desta defesa. Isso pode ocorrer através do aumento da síntese de enzimas proteolíticas do intestino dos insetos ou por meio de associação com endossimbiontes. Assim, este trabalho visou identificar a diversidade microbiana em T. evansi e T. urticae, as possíveis interferências da associação microbiana de T. evansi sobre a defesa do tomateiro, além de estudar a resposta de defesa induzida da planta quando submetida, simultaneamente, a diferentes herbívoros e às atividades enzimáticas dos herbívoros quando alimentados com folhas destas plantas. Por fim, foi avaliado o efeito da defesa do tomateiro na reprodução de T. evansi. Primeiramente foi determinada mediante técnica de eletroforese e gel com gradiente desnaturante (DGGE), a diversidade de micro- organismos, fungos e bactérias, associados a T. evansi e T. urticae. Além disso, avaliou-se primers específicos para identificação de Wolbachia, Rickettsia, Spiroplasma e Cardinium. Os ácaros não apresentaram associação endossimbiótica com fungos. T. evansi possui maior diversidade bacteriana que T. urticae, sendo predominantemente diferentes as espécies de bactérias entre estes ácaros. As maiorias das bactérias encontradas nos ácaros são do filo Proteobactéria e algumas ainda não foram identificadas. Não foi possível a identificação específica das bactérias com os primeres utilizados. Este é o primeiro trabalho sobre a diversidade vide micro-organismos nessas duas importantes espécies de ácaros. Em outra etapa da pesquisa foi instalado um experimento com os seguintes tratamentos: plantas sem herbívoros; plantas infestadas com T. evansi; plantas infestadas por T. evansi tratados com tetraciclina; plantas infestadas por T. urticae; plantas infestadas por T. evansi + T. urticae; plantas infestadas por T. evansi + T. absoluta; plantas infestadas por T. urticae + T. absoluta; e plantas infestadas por T. absoluta. Para análise da defesa do tomateiro foram avaliadas as atividades de lipase, lipoxigenase (LOX), inibidores de proteases (IP) e polifenoloxidase (PPO). Foram avaliados os efeitos desses compostos de defesa sobre a oviposição de T. evansi. Nos herbívoros, foram feitas análises de atividade de proteases totais, atividade amidásica de tripsina-like, atividade esterásica de tripsina-like, atividade de quimiotripsina-like e cisteíno protease. Essas análises foram feitas em T. evansi, T. urticae, T. absoluta, T. evansi quando a planta foi injuriada por T. evansi e T. urticae juntos e em T. evansi quando atacou a planta com T. absoluta. T. evansi não tratado com tetraciclina não induziu a via de defesa do tomateiro que resulta na produção de IP, embora sua injuria tenha induzido uma maior atividade de PPO, isso não afetou sua oviposição. T. evansi tratado com tetraciclina induziu parcialmente a defesa do tomateiro. Quando esse ácaro injuriou o tomateiro com outros herbívoros, os níveis de IP do tomateiro foram aumentados. Todos os herbívoros possuem atividades para as enzimas digestivas testadas, sendo que para T. evansi tratado com tetraciclina ocorreu uma diferença na atividade de quimiotripsina-like e na atividade de tripsina-like. Estes resultados demostram que possivelmente bactérias endossimbiontes podem auxiliar o ácaro T. evansi a contornar as defesas do tomateiro. O tomate consegue responder ao T. evansi quando esse ataca o tomateiro simultaneamente com outros herbívoros e que as bactérias endossimbiontes de T. evansi alteram as atividades de suas enzimas digestivas.

Brazil is one of the major tomato producers worldwide. As any monoculture, tomato is not unimpeded of pest herbivores within stand out the mites Tetranychus urticae (KOCH, 1836) and T. evansi and insect larvae as Tuta absoluta (Meyrick, 1917). In order to defence from injures caused by herbivores the plants develop several defence strategies. One of them is alterations in gene expressions which increase levels of defence compounds. On the other hand, against defence mechanisms developed by plants insects tend to adapt and/or outwit this defence compounds. This can occur through increasing proteolytic enzyme synthesis in insect gut or via endosymbiont associations. Thus, this work aimed to identify the microbe diversity in T. evansi and T. urticae and the possible interferences of microbe association of T. evansi over tomato defences. As well of studying the induced plant defence response when subject of different herbivores feeding simultaneously and the enzymatic activity of these herbivores feeding on leaf plants. Finally, effects of plant defences in T. evansi performance were evaluated. First, it was determinate through denaturing gradient gel electrophorese (DGGE), the microorganisms diversity of fungi and bacteria associated to T. evansi e T. urticae. Besides, specific primers were evaluated for identification of Wolbachia, Rickettsia, Spiroplasma e Cardinium. The mites did not show endosymbiotic associations with fungi. T. evansi host higher bacteria diversity than T. urticae, being predominantely diferent between mites. Most of bacteria belongs to Proteobacteria phylum and some are not identified yet. It was not possible the specific identification of bacteria with the primers utilized. This is the first work on the microorganism’s diversity on these two important mite species. In another research stage it was installed an experiment with treatments as follows: plants without herbivores, plants infested with T. evansi; plants infested with T. evansi treated with tetracycline; plants infested with T. urticae; plants infested with T. evansi + T. urticae; plants infested with T. evansi + T. absoluta; plants infested with T. urticae + T. absoluta; and plants infested with T. absoluta. For tomato viiidefence analysis were determined activities of lipases, lipoxygenases (LOX), proteinase inhibitors (PI) and polyphenol oxidases (PPO). It was evaluated the effects of these defence compounds on T. evansi performance. In the herbivores were done analysis of total proteinases activities, amidase trypsin-like activity, esterase trypsin-like activity, quimotrypsin-like activity and cysteine proteinase activity. The none tetracycline treated T. evansi did not induce PI production although it´s injure induced a higher PPO activity but this did not affect their performance. T. evansi treated with tetracycline partially induce the tomato defence and when this specie injures the plant simultaneously with other herbivores PI levels are increased. All herbivores showed activities for all the measured digestive enzymes being that for tetracycline treated T. evansi a difference in quimotrypsin-like and trypsin-like activities occurs. These results reveal that endosymbiont bacteria can help T. evansi to outwit plant defences. The tomato plants respond to T. evansi injuries when feed simultaneously with other herbivores and their endosymbiont bacteria alters the digestive enzyme activities.