Morte celular programada media a resistência de Eucalipto ao inseto galhador Leptocybe invasa

Abstract

O gênero Eucalyptus L'Hér. têm sido a principal escolha para as florestas plantadas devido à sua elevada produtividade, ao seu rápido crescimento e adaptabilidade. Registre-se, que, com as futuras e esperadas mudanças climáticas, regimes alterados de temperatura e precipitação irão aumentar a frequência e a intensidade de secas, fator que pode limitar a produtividade dessa cultura. Em adição, outro fator limitante no cultivo de eucalipto são as perdas ocasionadas pelo inseto galhador Leptocybe invasa Fisher & La Salle (Hymenoptera: Eulophidae). Sabe-se também que a presença do inseto L. invasa causa alterações hormonais em híbridos de E. tereticornis x E. camaldulensis, no período entre 24 e 96 horas após o ataque. Ainda, no clone resistente a esse inseto, ocorre um aumento nos níveis de aminoácidos precursores tanto do processo de sinalização responsiva, quanto de mecanismos associados a morte celular programada. Neste contexto, este trabalho investigou as alterações anatômicas e os mecanismos envolvidos na sinalização hormonal e no processo de morte celular programa de tecidos de plantas de eucalipto após ataque do inseto galhador L. invasa. Foram utilizados dois clones híbridos de E. tereticornis Sm. x E. camaldulensis Dehnh., um susceptível e outro com menor susceptibilidade (resistente) à L. inavasa. As características anatômicas, trocas gasosas e a expressão de genes relacionados com sinalização hormonal e morte celular programada foram avaliadas. O clone resistente quando infestado aumentou a espessura da parede celular realizando o isolamento das células que possivelmente sofrerão morte celular programada e, em adição, acumulou compostos fenólicos nas células saudáveis que se encontram próximas a região atacada pelo inseto. Ambos os clones, após 24 horas de infestação, sofreram reduções na taxa de transpiração e na concentração intercelular de CO2. Após 96 horas, os mesmos clones sofreram reduções na taxa de assimilação de CO2 e transpiração. Quando infestado, o clone resistente apresentou maiores expressões de PAD4 e ERS2, genes associados com AS e ET, respectivamente e, maiores expressões de NAC1 que é um gene envolvido com morte celular programada. Tomados em conjunto, os resultados aqui obtidos indicam que uma vez atacado pelo inseto L. invasa, nas primeiras 24 horas, o clone resistente aumenta a espessura da parede celular das células ao redor da região atacada, onde a morte celular programada se inicia. Com efeito, 96 horas após a infestação, o clone resistente acumula compostos fenólicos nas células ao redor dessa região atacada impedindo que as mesmas sofram também uma morte celular programada. Em síntese, o presente trabalho apresenta um potencial mecanismo capaz de explicar, ainda que parcialmente, a tolerância diferencial à L. invasa em clones de Eucalyptus. Palavras-chave: Anatomia. Compostos Secundários. Expressão Gênica. Morte Celular Programada.

The genus Eucalyptus L'Hér. has been the main choice for planted forests due to their high productivity, rapid growth, and adaptability. Register that, with future and expected climate changes, altered temperature and precipitation regimes will increase the frequency and intensity of droughts. Among the Eucalyptus species with greater drought tolerance are E. camaldulensis, E. tereticornis, and their hybrids. In addition, another limiting factor in eucalyptus cultivation is the losses caused by the galling insect Leptocybe invasa Fisher & La Salle (Hymenoptera: Eulophidae). It is also known that the presence of the insect L. invasa causes hormonal alterations in hybrids of E. tereticornis x E. camaldulensis, in the period between 24 and 96 hours after the attack. Furthermore, in the clone tolerant to this insect, there is an increase in the leveis of amino acid precursors of both the responsive signaling process and the mechanisms associated with programmed cell death. In this context, this work investigated the anatomical alterations and the mechanisms involved in the hormonal signaling and in the programmed cell death process of eucalyptus plant tissues after attack by the galling insect L. invasa. Two hybrid clones of E. tereticornis Sm. x E. camaldulensis Dehnh., one susceptible and one less susceptible (tolerant) to L. invasa. We evaluated the anatomical characteristics, gas exchange, and the expression of genes related to hormonal signaling and programmed cell death. The tolerant clone, when infested, increased the thickness of the cell wall by isolating cells that would possibly undergo programmed cell death and, in addition, accumulated phenolic compounds in healthy cells that are close to the region attacked by the insect. Both clones, after 24 hours of infestation, suffered reductions in the transpiration rate and in the intercellular CO2 concentration. After 96 hours, both clones were characterized by reductions in CO2 assimilation and transpiration. When infested, the tolerant clone was characterized by increased expression of PAD4 and ERS2, which are genes associated with AS and ET, respectively, as well as an elevated expression of NAC1, which is a gene involved in programmed cell death. Taken together, the results obtained here indicate that once attacked by the insect L. invasa, in the first 24 hours, the tolerant clone increases the cell wall thickness of the cells around the attacked region, where programmed cell death begins. Indeed, 96 hours after infestation, the tolerant clone accumulates phenolic compounds in the cells surrounding the attacked region, preventing them firom also suffering programmed cell death. In summary, the current work presents a potential mechanism capable of explaining, at least partially, the differential tolerance to L. invasa observed in Eucalyptus clones. Keywords: Anatomy. Secondary Compounds. Gene expression. Programmed Cell Death.