Vias de resposta cruzada de plantas de soja submetidas ao déficit hídrico e herbívora por Anticarsia gemmatalis

Abstract

Atualmente é consensual que as mudanças climáticas estão promovendo aumentos nas temperaturas globais, variabilidade na precipitação e surtos de pragas de insetos mais frequentes. Em adição, existem indicativos que a susceptibilidade das plantas ao ataque de insetos pragas pode ser aumentada em condições de estresses abióticos, tais como seca, e que estas respostas são variadas em função dos genótipos. Assim, a compreensão dos mecanismos moleculares de tolerância aos estresses bióticos e abióticos é crítica para o melhoramento genético das plantas cultivadas e sustentabilidade da produtividade. Estudos tem indicado que algumas respostas fisiológicas e cascatas regulatórias são compartilhadas quando desencadeadas por diferentes sinais de estresse. Desta forma, examinamos as cascatas regulatórias e as vias metabólicas de genótipos de soja tolerantes à seca (EMBRAPA 48), resistentes a infestação de A. gemmatalis (IAC17), comparando com um genótipo sensível à seca/ataque de insetos (BR16), e todos foram submetidos a ambos os sinais de estresse (abióticos e bióticos). Plantas em condições de seca foram menos suscetíveis ao ataque de insetos, promovendo menor sobrevivência da lagarta. As reduções de sobrevivência não foram dependentes dos fenótipos de tolerância à seca ou resistência a insetos, embora mais pronunciadas para IAC17. Além disso, perfis de metabólitos, expressão gênica e ensaios enzimáticos nos levam a concluir que apenas o sinal de seca não foi suficiente para explicar totalmente as reduções de sobrevivência. As atividades de inibição da protease e a expressão gênica se correlacionaram com os níveis de ABA, indicando que a sinalização de JA foi potencializada pelo ABA para aumentar a produção dos metabólitos dissuasores. Portanto, o aumento dos níveis de ABA durante o tratamento da seca pode estar agindo sinergicamente para aumentar a resposta de JA, não afetando os primeiros estágios das vias LOX e JA. Assim, “hub (s)” molecular (is) regulatório (s) integrando com múltiplos sinais podem ser alvos para engenharia genética de plantas com múltiplas tolerâncias a estresses ambientais. Palavras-chave: Déficit hídrico. Inseto-praga. Resistência de plantas. Perfis metabólicos. Expressão gênica.Currently is predicted that climate changes are promoting increases in global temperatures, variability in precipitation and more frequent insect pest outbreaks. Thus, understanding the molecular mechanisms for tolerance of both biotic and abiotic stresses in critical for development of improved genotypes and sustainability of the productivity. As, some physiological responses and regulatory cascades have been shared when triggered by different stress signals, we examine the regulatory cascades and metabolic pathways of drought-tolerant (EMBRAPA48), resistant to A. gemmatalis infestation (IAC17) genotypes, comparing with one sensitive to drought/insect attack (BR16) under both stress signals. Plants under drought were less susceptive to insect attack promoting lower caterpillar survival. Survival reductions were not dependent of the drought-tolerance or insect-resistance phenotypes, despite more pronounced for IAC17. Furthermore, metabolites profiles, gene expression and enzymatic assays lead us to concluded that only the drought signal not was enough to explain the survival reductions. Protease inhibition activities and gene expression correlated with ABA levels, indicating that JA-signaling were potentialized by ABA for enhance the production of the deterrent metabolites. Increased of ABA levels during drought treatment may be acting synergistically to increase JA response, did not affecting the first stages of LOX and JA pathways. Thus, regulatory molecular hub(s) integrating signals may be targets to genetic engineering of plants with multiple tolerances to environmental stresses. Therefore, in current studies, we examined whether signs of drought could affect caterpillar survival for other genotypes characterized as drought tolerant and resistant to insect attack. they can assist in the development of better management strategies and new varieties. Keywords: Water deficit. Insect pest. Plant resistance. Metabolic profiles. Gene expression.