Indução de domácias em plantas de café e efeitos sobre a sobrevivência e a oviposição de ácaros herbívoros.

Abstract

As interações entre plantas, herbívoros e inimigos naturais são complexas, mas um entendimento apropriado destas interações é importante para as dinâmicas das populações e ecossistemas. Diversas famílias de plantas apresentam adaptações morfológicas e químicas contra o ataque de herbívoros. Estas adaptações são constitutivas, ou podem ser induzidas após a alimentação dos herbívoros, e ambas podem ser diretas (tendo um efeito negativo na oviposição, crescimento ou sobrevivência de herbívoros) ou indiretas (tendo um efeito negativo nos herbívoros pelo efeito positivo nos inimigos naturais dos herbívoros). Tais defesas podem ainda ser induzidas pela aplicação de compostos químicos envolvidos na via bioquímica de defesa. Um tipo de defesa morfológica contra a herbivoria é a presença de domácias (pequenas cavidades ou tufos de pelos) no lado inferior das folhas. Estas estruturas promovem a presença de ácaros predadores e fungívoros e conseqüentemente reduzem a densidade de fungos patogênicos e herbívoros nas plantas e desta forma levando a redução dos danos à mesma. Ainda não se sabe se domácias somente são formadas constitutivamente ou se elas podem também ser induzidas. O objetivo deste trabalho foi verificar a possibilidade de indução de domácias e os efeitos desta indução sobre herbívoros. O sistema usado consistiu de plantas de café (Coffea arabica) e os ácaros fitófagos Oligonychus ilicis, uma importante praga de cafeeiros. Primeiro, as plantas de café foram infestadas durante um curto período com diferentes densidades de ácaros. Depois da indução da defesa prévia da planta, avaliou-se o efeito da infestação prévia na oviposição e sobrevivência de O. ilicis (efeito induzido direto) e na produção de domácias das plantas (efeito induzido indireto). No experimento seguinte, foi usado ácido jasmônico, um composto conhecido da via bioquímica de defesa das plantas, na tentativa de indução das domácias de folhas. Novamente, a indução de defesa direta e indireta das plantas foi verificada pela oviposição e sobrevivência de O. ilicis e pela produção de domácias em plantas induzidas e não induzidas. A indução das plantas com O. ilicis resultou em uma menor oviposição e sobrevivência de O. ilicis, mas não aumentou a produção das domácias. Ao contrário, a indução com 1,0 mg de ácido jasmônico por planta, não afetou a oviposição e sobrevivência dos ácaros fitófagos, mas resultou no aumento do número de domácias em folhas emitidas posteriormente. A aplicação de 0,5 mg de ácido jasmônico por planta não afetou os ácaros e nem a produção de domácias. Isto sugere que a aplicação de ácido jasmônico e a infestação de O. ilicis induz mecanismos diferentes de defesa e esta é a primeira demonstração da indução de domácias. Mais pesquisas são necessárias para elucidar a via bioquímica de ambos os mecanismos de defesa e para quantificar os custos e benefícios de defesa induzida em plantas.

The interactions among plants, herbivores and natural enemies are complex, but a proper understanding of these interactions is important for dynamics of populations and ecosystem. Several plant families show morphological and chemical adaptations to herbivore attacks. These adaptations are either constitutive, or can be induced by herbivore feeding, and are either direct (i.e. having a negative effect on oviposition, growht or survival of herbivores) or indirect (i.e. having a negative effect on herbivores through a positive effect on the natural enemies of the herbivores). It has been shown that such defence can also be induced by application of chemical precursors of the biosynthetic pathways of induced defence. One type of morphological defence against herbivory is the presence of domatia (small cavities or tufts of hair) on the underside of plant leaves. Such domatia promote the presence of fungivorous and predatory mites, that subsequently reduce densities of plant pathogenic fungi and herbivores on the plant, thus leading to a reduction of plant damage. It is as yet unknown whether such domatia are only formed constitutively, or whether they can be induced. The aim of this thesis is to verify the possibility of induction of domatia, as well as the effect of domatia on herbivores. The system used consisted of coffee plants, and the phytophagous mite species Oligonychus ilicis, an important pest of coffee. First, coffee plants were infested for a short period with various numbers of phytophagous mites, where after the induction of defence was verified by measuring the effect of previous infestation on oviposition and survival of O. ilicis (induced direct effect) as well as the effect of previous infestation on the number of domatia on the plants (induced indirect effect). In a subsequent experiment, the induction of plants using Jasmonic Acid, a known precursor of the defence pathway of plants, was attempted. Again, the induction of direct and indirect defence of plants was verified by quantifying oviposition and survival of O. ilicis as well as the production of domatia on induced and uninduced plants. Induction of plants with O. ilicis resulted in lower survival and oviposition of O. ilicis, but not in production of more domatia. To the contrary, induction with 1.0 mg Jasmonic Acid per plant did not affect oviposition and survival of the phytophagous mite, but resulted in an increase of the numbers of domatia on newly formed leaves. Application of 0.5 mg of Jasmonic Acid did not affect the mites or the number of domatia. This suggests that Jasmonic Acid and by O. ilicis induce different defence mechanisms, and is the first demonstration of the induction of the production of domatia. Further research is needed to elucidate the biochemical pathways of both defence mechanisms as well as to quantify the costs and benefits of induced defence in plants.