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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.11.2009.tde-19052009-081547
Documento
Autor
Nome completo
Marcelo Lattarulo Campos
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
Piracicaba, 2009
Orientador
Banca examinadora
Peres, Lazaro Eustaquio Pereira (Presidente)
Maluf, Wilson Roberto
Moura, Daniel Scherer de
Título em português
Controle hormonal da defesa à herbivoria em tomateiro
Palavras-chave em português
Agricultural losses
Arthropods
Phytophagous insects
Plant hormones
Tomato.
Resumo em português
Apesar de sua elevada importância econômica mundial, o cultivo do tomateiro é classificado como de alto risco devido à infestação da cultura por um grande número de pragas e doenças. Esse problema leva tal cultura a depender amplamente da aplicação de agroquímicos que, além de elevaram o custo de produção, são potenciais causadores de danos ambientais e do aparecimento de outras pragas e doenças. Observando o problema mais detalhadamente, pode-se perceber que uma grande parcela das perdas advém dos danos causados por artrópodes herbívoros, os quais são capazes de se alimentar de diversas partes da planta, causando, geralmente, perda de produtividade. Apesar disso, o tomateiro apresenta mecanismos de defesa naturais contra tais pragas, como tricomas e aleloquímicos, que agem intoxicando os artrópodes, dificultando sua movimentação e/ou alterando varias fases de seu desenvolvimento. A busca por genótipos de tomateiro com maior densidade de tricomas e elevado teor de aleloquímicos é hoje considerado um hot spot de pesquisa, devido ao benefício que trariam como redução do custo de produção e maior produtividade. Sabese que vários hormônios vegetais estão ligados a geração de caracteres anti-herbivoria, mas, atualmente, um grande foco vem sendo dado somente ao ácido jasmônico, devido ao seu claro papel na formação de tricomas, aleloquímicos, inibidores de proteases, dentre outros. Visando mostrar a importância de uma abordagem multi-hormonal nesse tipo de estudo, o presente trabalho teve como objetivo avaliar quais hormônios vegetais estão envolvidos com a formação de vários caracteres anti-herbivoria em tomateiro, como densidade de tricomas e teor de aleloquímicos e inibidores de protease. Para tal, fez-se uso da um grande número de mutantes hormonais introgredidos na cultivar Micro-Tom (a qual apresenta diversas facilidades de trabalho como porte reduzido e rápido ciclo de vida). Demonstrou-se que, apesar do ácido jasmônico ser extremamente importante na formação de tais caracteres, outros hormônios também atuam fortemente em tal papel. Etileno, giberelinas e auxina alteram de forma indireta a densidade de tricomas em tomateiro, através de alteração na área de células epidérmicas. O ácido jasmônico é um forte regulador positivo da formação de tricomas, do aleloquímico zingibereno e da formação de inibidores de protease. De forma antagônica, brassinosteróides parecem controlar negativamente a densidade de tricomas, a produção de zingibereno e inibidores de protease. Interessantemente, observou-se que esse controle negativo efetuado por brassinosteróides acontece através de um controle na via do ácido jasmônico, o qual foi comprovado pela produção de duplos mutantes. Resultados obtidos em testes com o herbívoro polífago Spodoptera frugiperda e com a praga de tomate Tuta absoluta (traça-do-tomateiro), bem como de análise de expressão gênica comprovaram a importância do ácido jasmônico, brassinosteróides e sua interação na defesa a herbivoria. Os resultados aqui apresentados sugerem que o foco para futuros estudos da formação de mecanismos anti-herbivoria em tomateiro deve ser voltado não só para o ácido jasmônico como para brassinosteroides e para suas ações antagônicas.
Título em inglês
Hormonal control of herbivory defense in tomato
Palavras-chave em inglês
Agricultural losses
Arthropods
Phytophagous insects
Plant hormones
Tomato.
Resumo em inglês
Even though the cultivation of tomato has a high economical importance, this culture is classified as being of elevated risk because of it common infestation by pests and diseases. This problem makes this culture greatly dependent of the application of several agrochemicals, which leads to increase in cost of production, environmental damages and also facilitating the appearance of new pests and diseases. Looking carefully to the problem, it is possible to conclude that a great part of tomato losses are caused by herbivory-arthropods, which are capable of feeding of several parts of the plant, causing, generally, losses in the productivity. However, tomato has natural defense mechanisms against those pests, for example trichomes and allelochemicals, which act poisoning the arthropods, hindering their movement through the plant and/or altering steps of their development. The search for tomato genotypes with great density of trichomes and elevated levels of allelochemicals is nowadays being considered as a hot spot of research, because of the benefits it would provide (for example: a decrease in the cost of production and also a higher productivity). Although it is believed that many plant hormones are involved in the generation of anti-herbivory traits, a great focus has been given only to jasmonic acid because of it clear action in the formation of those traits, such as trichomes, allelochemicals, proteinase inhibitors and many others. The present work objective was to evaluate which hormones are involved in the formation of anti-herbivory traits such as trichome density and allelochemicals and proteinase inhibitors content. For this reason, we made use of several hormonal mutants already introgressed in the Micro-Tom cultivar (which presents benefits as small size and fast life cycle). It was showed that jasmonic acid is an important hormone in the formation of these traits, but other phytohormones also play important roles. Ethylene, gibberellins and auxin alters trichome density indirectly, by altering the area of epidermal cells and thus cell number. Jasmonic acid is a positive regulator of trichome formation, the allelochemicals zingiberene content and also in the formation of proteinase inhibitors. However, brassinosteroids acts by negatively controlling all of those. Interestingly, we observed that this negative control happens through the control of jasmonic acid pathway, a hormonal interaction that was proved by double-mutant analysis. Results obtained in tests with the polyphagous insect Spodoptera frugiperda and the tomato specific pest Tuta absoluta (tomato pinworm) and also with qPCR showed the importance of jasmonic acid, brassinosteroid and their interaction in herbivory defense. Our data suggest that future studies about the formation of antiherbivory traits should be analyzed by focusing the functions not only of jasmonic acid but also brassinosteroid and their antagonist functions.
 
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Marcelo_Campos.pdf (3.24 Mbytes)
Data de Publicação
2009-05-21
 
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