Sistemas de Defesa em
Plantas
Adaptações Morfológicas,
Metabolismo Secundário e
Interações do Tipo Fenótipo
Expandido
Plantas possuem um sistema
imunológico?
Principais patógenos, parasitas e predadores de vegetais
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Bactérias
Fungos
Nematóides
Ácaros
Vírus
Viróides
Prions (?)
Insetos
Herbívoros
Adaptações Morfológicas
Cutina, Ceras e Suberina
• Materiais de origem lipídica
encontrados nas partes das plantas
expostas ao ambiente externo.
• Têm por função reduzir a perda de
água e auxiliar no impedimento da
entrada de fungos e bactérias
patogênicos nos tecidos vegetais.
• A cutina é encontrada
predominantemente nas porções
aéreas das plantas.
• A suberina está presente nas partes
subterrâneas, nos caules lenhosos
e nos ferimentos cicatrizados.
• As ceras estão associadas à cutina
e à suberina.
Adaptações Morfológicas
Transformações de células e tecidos
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Acúleos
Espinhos
Redução da área foliar
Tricomas
Cristais de quartzo (opalas
biogênicas)
Metabolismo do Ácido Silícico e formação de opalas
biogênicas
Compostos
fenólicos
exudados
pelas raízes
das plantas
solubilizam
quartzo
Ocorre a formação
de ácido silícico:
[SiOx(OH)4-2x]n
O ácido silício é
absorvido pelas
raízes e
conduzido para o
resto do corpo
da planta
No interior de
tecidos vegetais,
desempenha
funções de suporte
e sustentação principalmente no
interior das células
Com a morte da
célula, o ácido
silícico precipita-se
na forma de opala
biogênica (vidro),
desprendendo-se
do corpo da planta
pela epiderme
Piperno (1998)
O que fazem as opalas biogênicas?
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Inibição da digestibilidade
Danificação do aparelho bucal de invertebrados herbívoros
Desgaste dos dentes de vertebrados herbívoros
Resistência dos tecidos contra a atividade de Dípteros e
Himenópteros galhadores - dificulta a penetração de ovipositores.
• Aumento da resistência dos tecidos da planta à abertura de dutos
por larvas de insetos
Kitagima, 2002
Metabólitos Secundários em Plantas
• Defesa contra injúrias provocadas pelo ambiente - frio
ou calor excessivos
• Proteção contra herbivoria e contra microorganismos
patogênicos
• Atividade atrativa sobre polinizadores e dispersores de
sementes
• Agente de competição inter e intra-especifica alelopatias
• Ação do tipo sinal molecular no processo de
desenvolvimento dos tecidos vegetais
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Todos os mecanismos de defasa química apresentados por
sistemas biológicos vegetais são derivados do metabolismo
secundário.
• Embora a diversidade de metabólitos secundários seja muito
grande, são poucas as rotas metabólicas que as produzem.
• Nas antófitas, mais de 70 genes são reconhecidos como
responsáveis pela expressão de proteínas que conferem defesa
contra patógenos e predadores.
• É comum haver numa espécie vegetal mais de um caráter
molecular ou morfológico que confira defesa.
• Os mecanismos de defesa química são considerados os mais
eficientes que os morfológicos, porém não há uma relação
filogenética clara entre o surgimento de caracteres de defesa
química ou morfológica com a evolução das plantas.
Genes responsáveis pela síntese de metabólitos secundários
Presença e localização de genes responsáveis por defesa
em plantas de trigo
O arsenal químico vegetal
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Resinas e látex
β - lectinas
Alcalóides
Compostos cianogênicos
Terpenos
Taninos
Sideróforos
Inibidores da divisão celular
Produção de Exudados do tipo
resina ou látex
Defesa de
plantas
amazônicas a
besouros
comedores de
madeira.
Amazônia Centro de
diversidade de
Cerambycidae.
Grande número
de espécies
arbóreas
produtoras de
látex.
• Exudados do tipo látex
imobilizam o aparelho bucal
de pequenos herbívoros (
efeito de adesão das partes).
• Resinas inibem / reprimem o
metabolismo microbiano no
interior do estômago químico
de ruminantes
• Tanto resinas quanto látex
podem apresentar
características antibióticas.
β - lectinas
• Subfamília de
proteínas
altamente tóxicas
que se ligam a
carboidratos,
precipitando-os
• Provocam a
aglutinação de
eritrócito e
hemócitos,
bloqueando a
oxigenação dos
tecidos de
herbívoros
Abrus precatorius - a
maior concentração
de lectinas
encontrada na
natureza.
(RBG toxicology databas, 2007)
Alcalóides
Ephedra - fonte de
efedrina - um
alcalóide que
acelera o
metabolismo de
animais, provocando
redução das
reservas de lipídeos.
(RBG toxicology databas, 2007)
Compostos cianogênicos
• Os compostos que contém cianeto são tóxicos somente se
liberarem HCN numa reação:
-CN(s) + HCl(aq)
HCN(g) + -Cl(aq)
• O ácido cianídrico é o veneno de ação mais rápida que e conhece
até o momento RBG (Toxicology database, 2007)
(RBG toxicology databas, 2007)
Sideróforos
• São peptídeos não
ribossômicos
geralmente
encontrados em
microorganismos e
plantas que quelam
metais,
principalmente Ferro,
tornando-o
indisponível a outros
organismos. O
complexo [sideróforo
- metal] geralmente é
absorvido por
transporte ativo por
seu organismo
gerador.
www.kegg.org
Terpenos
• Principal componente de óleos
aromáticos vegetais
• Ação irritante sobre os epitélios das
traqueídes de Dipteros
• Ação bacteriostática
• Ação fungistática
• Sua ação sobre vírus é controversa
(RBG toxicology databas, 2007)
Taninos
Taninos são
polifenóis de sabor
adistringente que
ligam-se a proteínas
precipitando-as.
Quando em altas
concentrações
elevam o pH dos
tecidos vegetais,
controlando a
herbivoria, o
parasitismo e a
instalação de
patógenos nos
tecidos das plantas
Inibidores da divisão celular
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Vincristina
Vimblastina
Colchicina
Taxol
(RBG toxicology databas, 2007)
Interações do tipo Fenótipo
Expandido
A presença do fungo endofítico faz com que a planta mantenha rotas
metabólicas de defesa sejam mantidas constantemente ativas. O
que confere maior resistência a infestações e a herbivoria.
Fungos Endofíticos / Entomopatogênicos / Micotóxicos
Bacillus subtilis - endofítico produtor
de antibiótico com ação contra o
fungo fitopatogênico Rhizoctonia
solani.
Actinomiceto crescendo a
partir de ramos de citros
desinfetados superficialmente.
Levedura endofítica Cryptococcus lamentii - em
estômato de citros
Fonte: Wellington L. Araújo (2007)