Interações bioquímicas de Mahanarva spectabilis (Hemiptera: Cercopidae) e gramíneas forrageiras

Abstract

As cigarrinhas-das-pastagens, Mahanarva spectabilis causam danos severos em pastagens tropicais, comprometendo a produção bovina. O controle-químico de cigarrinha-das-pastagens é economicamente inviável. Sendo assim, a seleção de cultivares forrageiras gramíneas resistentes é uma alternativa de controle muito importante. Estudos relatando a bioquímica da interação entre M. spectabilis e diferentes forrageiras gramíneas são raros. O objetivo foi avaliar o impacto do ataque de M. spectabilis na resposta defensiva de plantas de capim-elefante (Pennisetum purpureum), cv. Roxo Botucatu (RX) e cv. Pioneiro (PI), Brachiaria brizantha cv. Marandú (MA) e Brachiaria decumbens cv. Basilisk (DE). O impacto da alimentação em diferentes cultivares de forrageiras nas proteases digestivas do inseto também foi avaliado. O experimento foi realizado com os quatro genótipos distintos, infestados ou não por M. spectabilis. A atividade de lipoxigenases (LOX), inibidores de proteases e as concentrações de fitohormônios foram avaliadas nas folhas das forrageiras. A atividade de proteases totais e tripsina-like foram avaliadas na região do intestino de M. spectabilis. Os genótipos RX, MA e DE tiveram aumento na atividade de LOX após injúrias por M. spectabilis. A ativação da via da LOX está relacionada com o aumento nos níveis do hormônio jasmonato. O aumento na concentração de ácido abscisico aconteceu nos quatro cultivares. O ácido abscisico pode atuar sinergicamente com o jasmonato na transcrição de genes de defesa. Os cultivares MA e DE tiveram maiores níveis basais de ácido salicílico, mas apenas o cultivares DE foi capaz de aumentar os níveis do hormônio em resposta à herbivoria. A atividade de proteases totais foi maior em M. spectabilis que se alimentaram de DE, indicando secreção de enzimas. Há varialibidade na indução de LOX dentro da espécie Pennisetum purpureum. Todos os cultivares analisados apresentaram aumento nas concentrações de ABA e JA, quando atacados por M. spetabilis, indicando ações de defesa em comum. A indução nas concentrações de SA apenas em DE, pode indicar aumento nos níveis de radicais livres, que causam danos aos herbívoros. O aumento na atividade de proteases totais de M. spectabilis alimentadas com DE indica mecanismos de secreção de proteases para compensar àquelas inibidas, que não estão relacionado com enzimas tripsina-like.

Mahanarva spectabilis are spittlebugs that cause several damages in tropical pastures, compromising cattle production. The chemical control of spittlebugs is economically unfeasible. Therefore, the selection of resistant forage grasses cultivars is an important control alternative. Studies reporting the biochemistry of the interaction between M. spectabilis and different forage grasses are rare. Thus, the goal was to assess the impact of M. spectabilis injury on the defensive response of elephant grass (Pennisetum purpureum), cv. Roxo Botucatu (RX) and cv. Pioneiro (PI), Brachiaria brizantha cv. Marandú (MA) and Brachiaria decumbens (DE). The impact of feeding on different cultivars of forages in the digestive proteases of the insect was also assessed. The experiment was carried out with four distinct cultivars, infested or not by M. spectabilis. The lipoxygenases activity, protease inhibitors and concentrations of phytohormones were evaluated in leaves of forage grasses. Total proteases and trypsin-like activities were evaluated in the gut region of M. spectabilis. RX, MA and DE genotypes showed increased LOX activity after injury by M. spectabilis. The LOX pathway activation is related to the increase in levels of the hormone jasmonate. The increase in abscisic acid concentration after injury occurred in the four genotypes. Abscisic acid acts synergistically with jasmonate in the transcription of defense genes. MA and DE cultivars had higher basal salicylic acid levels, but only DE was able to increase concentration in response to herbivory. There is variability in the induction of LOX within the species Pennisetum purpureum. All cultivares showed increased concentrations of ABA and JA when attacked by M. spectabilis, indicating common defense actions. Total proteases activity was higher in M. spectabilis fed with DE. The induction of SA concentration only in DE, may indicate an increase in free radical levels, which cause damage to herbivores. The increased activity of total proteases of M. spectabilis fed with DE indicates protease secretion mechanisms to compensate for those inhibited, which are not related to trypsin- like proteases.