Os voláteis das folhas verdes são a resposta rápida de uma planta às ameaças. Star61/Wikimedia Commons, CC BY-SA

Você já se perguntou sobre aquela nota verde e nítida que atinge seu nariz quando você corta a grama ou corta caules de flores? Esses são voláteis de folhas verdes, ou GLVs: óleos facilmente evaporados que as plantas usam para se comunicar com outras plantas e se defender contra herbívoros ou patógenos como bactérias ou fungos.

Quase todas as plantas verdes podem rapidamente sintetizar e liberar GLVs quando atacado, tanto afastando diretamente os atacantes quanto indiretamente atraindo predadores de herbívoros como insetos e preparando outros mecanismos de defesa da planta. Os pesquisadores sabem que os GLVs desempenham um papel importante na proteção das plantas, mas como funcionam ainda não está claro.

Eu sou um pesquisador de bioquímicae através de uma colaboração entre o Laboratório Wang e Laboratório Stratmann da Universidade da Carolina do Sul, meus colegas e eu estudamos como as células vegetais implantam os voláteis das folhas verdes. Na nossa pesquisa publicada recentemente, identificamos as potenciais vias de sinalização usadas pelos GLVs para induzir respostas de defesa em células de tomate. Nosso objetivo final é descobrir maneiras de usar GLVs para controlar pragas agrícolas para uma agricultura mais limpa.

Sistemas de defesa em plantas

As plantas empregam muitos sistemas de defesa para se protegerem. O primeira linha de defesa envolve a detecção de invasores microbianos e a presença de danos usando padrões moleculares associados a danos, ou DAMPs, que são moléculas liberadas por células danificadas ou moribundas.

Quando uma célula identifica um DAMP, ela desencadeia uma resposta imunológica e promove mecanismos de reparo. Também leva a mudanças na concentração de íons cálcio, ativando ainda mais genes e proteínas relacionados ao sistema imunológico. DAMPs também ativar proteínas comum em muitas vias de sinalização de estresse que ativam outras respostas de defesa. As plantas possuem vários meios de defesa.

Muitos estudos têm mostrado que o efeitos de GLVs são semelhante ao DAMPs. Portanto, minha equipe e eu queríamos provar se os GLVs também podem atuar como DAMPs.

Para fazer isso, estudamos quais proteínas estão ligadas ou desligadas nas células do tomate. Alterar quimicamente a estrutura de uma proteína através de um processo chamado fosforilação liga ou desliga. A fosforilação de proteínas desempenha um papel central na regulação de um grande número de processos celulares e envolve muitas vias de transmissão de sinais. Estudando o fosfoproteoma, ou todas as proteínas que são fosforiladas em um sistema, das células do tomate poderiam nos ajudar a comparar as vias de sinalização dos GLVs e DAMPs.

Descobrimos que muitas das proteínas envolvidas nas vias de sinalização voláteis das folhas verdes estavam envolvidas na regulação do estresse. Estes incluíram muitos componentes das vias de sinalização DAMP, apoiando a nossa hipótese de que os GLVs funcionam como DAMPs na ativação de respostas de defesa.

Usando GLVs na agricultura

A agricultura exerce frequentemente uma pressão significativa sobre os recursos naturais e o ambiente. Por exemplo, o uso de pesticidas convencionais pode levar a degradação ambiental e resistência a pragas.

Fitofarmacêuticos estão crescendo em popularidade como uma alternativa menos tóxica. Estes são organismos ou compostos naturais que suprimem o crescimento e a propagação de pragas. Por exemplo, Compostos orgânicos voláteis de plantas são um tipo de biopesticida que comprovadamente permite a redução do uso de inseticidas sintéticos para controlar pragas em grãos alimentícios armazenados.

Portanto, os GLVs também podem ser biopesticidas eficazes na agricultura. Um estudo mostrou que os GLVs podem atrair uma praga de plantas, o Ápio miniatum besouro, alimentar-se uma erva daninha invasiva e difícil de controlar, Rumex confertus. Além disso, estudos de campo em plantas silvestres de tabaco descobriram que a liberação de GLVs pode atrair inimigos de herbívoros. A presença destes competidores herbívoros pode não apenas controlar pragas de insetos, mas também aumentar a produção de plantas infestadas.

Com mais pesquisas, acreditamos que os GLVs têm o potencial de controlar naturalmente as pragas e apoiar a agricultura sustentável.

Sasimonthakan Tanarsuwongkul, Ph.D. Candidato em Bioquímica, University of South Carolina

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