Sistemas de Defesa em Plantas

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Sistemas de Defesa em Plantas

• Adaptações Morfológicas, Metabolismo Secundário e
  Interações do Tipo Fenótipo Expandido

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Plantas possuem um sistema imunológico?
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Principais patógenos, parasitas e predadores de
vegetais

• Bactérias
• Fungos
• Nematóides
• Ácaros
• Vírus
• Viróides
• Prions (?)
• Insetos
• Herbívoros

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(No Transcript)
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Adaptações MorfológicasCutina, 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.

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Adaptações MorfológicasTransformações de
células e tecidos

• Acúleos
• Espinhos
• Redução da área foliar
• Tricomas
• Cristais de quartzo (opalas biogênicas)

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Metabolismo do Ácido Silícico e formação de
opalas biogênicas
Compostos fenólicos exudados pelas raízes das
plantas solubilizam quartzo
No interior de tecidos vegetais, desempenha
funções de suporte e sustentação - principalmente
no interior das células
Ocorre a formação de ácido silícico SiOx(OH)4-2x
n
Com a morte da célula, o ácido silícico
precipita-se na forma de opala biogênica (vidro),
desprendendo-se do corpo da planta pela epiderme
O ácido silício é absorvido pelas raízes e
conduzido para o resto do corpo da planta
Piperno (1998)
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O que fazem as opalas biogênicas?

• 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
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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.

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(No Transcript)
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Genes responsáveis pela síntese de metabólitos
secundários
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Presença e localização de genes responsáveis por
defesa em plantas de trigo
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(No Transcript)
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O arsenal químico vegetal

• Resinas e látex
• ß - lectinas
• Alcalóides
• Compostos cianogênicos
• Terpenos
• Taninos
• Sideróforos
• Inibidores da divisão celular

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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.
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• 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.

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ß - 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)
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Alcalóides
Ephedra - fonte de efedrina - um alcalóide que
acelera o metabolismo de animais, provocando
redução das reservas de lipídeos.
(RBG toxicology databas, 2007)
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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)
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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
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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)
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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
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Inibidores da divisão celular

• Vincristina
• Vimblastina
• Colchicina
• Taxol

(RBG toxicology databas, 2007)
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Interações do tipo Fenótipo Expandido
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(No Transcript)
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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.
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Fungos Endofíticos / Entomopatogênicos /
Micotóxicos