Publicação

Study of Hypericum perforatum defense mechanisms against Colletotrichum gloeosporioides: relevance of phenolic metabolism and hypersensitive response

Detalhes bibliográficos
Resumo:	H. perforatum (HP) é uma planta medicinal encontrada em todo o mundo, sendo nativa da Europa, norte de África, Oriente Médio e grande parte da Ásia. Introduzida também noutras regiões do globo devido ao seu elevado valor terapêutico, essa planta é descrita desde tempos imemoriais para o tratamento de diversas maleitas. Actualmente, sua principal aplicação consiste no tratamento de depressões leves e moderadas sendo que, em diversos países, a prescrição de produtos à base de Hipericão é superior a dos medicamentos antidepressivos mais comuns. Devido à grande procura daí resultante, a pressão exercida junto aos produtores agrícolas tem aumentado consideravelmente. O cultivo em larga escala, como solução para o abastecimento de um mercado em crescimento, tem sofrido vários revezes. Dentre os mais relevantes encontra-se a contaminação pelo fungo Colletotrichum gloeosporioides, causador de antracnose em inúmeras espécies vegetais de elevado interesse económico. A infecção por C. gloeosporioides (CG) tem levado a perdas significativas, tanto na quantidade, como na qualidade dos produtos derivados de HP. Embora não existam variedades totalmente resistentes ao fungo, algumas apresentam menor susceptibilidade à antracnose in vivo. Considerando esses aspectos, nosso objectivo consistiu em estudar alguns dos mecanismos de defesa de H. perforatum contra C. gloeosporioides. Foram avaliadas, nomeadamente, a resposta hipersensível (HR) e o metabolismo fenólico. Adicionalmente, foi avaliada a influência de duas hormonas associadas a mecanismos de defesa sistémica: metil-jasmonato (MeJ) e ácido salicílico (SA). Todos os estudos descritos foram realizados com recurso a culturas de células em suspensão provenientes de duas variedades de HP, distintas na sua susceptibilidade ao fungo CG in vivo. Culturas de células de HPS (variedade susceptível) e Helos (menos susceptível) foram avaliadas quanto ao consumo de nutrientes, crescimento e viabilidade, tanto em condições normais de manutenção como após tratamento com os eliciadores descritos acima. O tratamento com uma preparação de CG levou a um aumento significativo no consumo de açúcar bem como a uma diminuição no crescimento e viabilidade celular. Esses efeitos foram corroborados pelos resultados obtidos nos ensaios de TUNEL, durante a avaliação da HR. Foi verificado, em ambas suspensões de HP, o desenvolvimento de um burst oxidativo duplo, típico de interacções incompatíveis. Verificou-se igualmente a acumulação de espécies reactivas de oxigénio (ROS), tanto internamente como a nível extracelular, após eliciação com CG. A eliciação foi também responsável pela redução na actividade de enzimas antioxidantes (SOD e CAT), favorecendo a acumulação de ROS. Contraditoriamente, observou-se um aumento do potencial antioxidante dos extractos metanólicos de HP, derivado do aumento na acumulação de xantonas. Esse aumento não foi, no entanto, capaz de contrariar a alteração na homeostasia das ROS, culminando assim num aumento da peroxidação lipídica e degradação do DNA, fenómenos tipicamente associados à HR. O aumento na acumulação de xantonas foi a principal alteração verificada no metabolismo fenólico, após eliciação com CG, podendo esta resposta estar associada ao aumento no consumo de açúcar, usado como fonte de carbono para a sua síntese. O aumento na produção de xantonas pode ter sido igualmente responsável pelo declínio na acumulação de flavonóides e lenhina visto que estas vias biossintéticas recorrem ao mesmo pool de precursores, canalizados para a síntese de xantonas. Ao contrário do que foi verificado com CG, o tratamento de HP com MeJ ou SA levou a pequenas ou nenhumas alterações, na maior parte dos parâmetros avaliados. Não se verificaram alterações significativas no crescimento, sobrevivência e consumo de nutrientes, excepto um ligeiro aumento no consumo de açúcar, após tratamento com MeJ. Tal como descrito para as xantonas, este aumento poderá estar associado aos acrescidos níveis de lenhina, observados no tratamento com MeJ. Ambas as fitohormonas foram responsáveis por um ligeiro aumento na produção de xantonas (e consequente redução na síntese de flavonóides). De igual modo, o uso destas fitohomonas levou a um ligeiro aumento na acumulação de ROS embora não se tenha verificado HR, provavelmente devido ao aumento da capacidade antioxidante de HP, entretanto observada. Nem sempre se verificam diferenças notórias entre as respostas associadas ao SA e ao MeJ já que as vias de defesa sistémica a que estão associadas apresentam muitos pontos de intercâmbio, com diversas variáveis intervindo nas mesmas. Embora não se tenham verificado alterações muito significativas nas respostas de HP, decorrentes da aplicação isolada das fitohormonas, o seu uso levou a um aumento nas capacidades de resposta de HP quando estas eram aplicadas previamente à exposição ao fungo (CG). Apesar de superior quantitativamente, essa resposta foi, regra geral, qualitativamente semelhante à verificada pelo tratamento isolado com CG. Verificaram-se assim uma maior redução na viabilidade e um incremento no consumo de açúcar, bem como uma maior acumulação de xantonas (notório em HPS). Sendo assim, embora não se tenham verificado efeitos visíveis significativos decorrentes do tratamento isolado de HP com as fitohormonas, as mesmas demonstraram ter alterado o metabolismo de HP de forma a preparar a planta para uma resposta mais rápida e intensa, numa posterior interacção com CG. A interacção incompatível verificada entre HP e CG culminou numa HR, bem como na síntese de xantonas, possivelmente para actuarem como fitoalexinas contra o patogénio. Ambos os mecanismos de defesa são aparentemente ineficazes no combate à infecção por CG, considerando o que se verifica in vivo. Tendo em conta que CG pode apresentar tanto um modelo de nutrição biotrófica como necrotrófica, o desenvolvimento de HR pode mesmo favorecer a natureza necrotrófica de CG, ao providenciar ao fungo locais ideais para a colonização do hospedeiro. Além da ineficácia da HR, os compostos fenólicos produzidos por HP após a eliciação não se mostraram capazes de impedir o crescimento de CG in vitro. Embora não tenham sido efectuados estudos em plantas, os mecanismos de defesa analisados neste trabalho culminaram em respostas mais intensas em culturas da variedade Helos, podendo estas diferenças explicar a sua menor susceptibilidade à antracnose in vivo.
Autores principais:	Conceição, Luís F. R.
Ano:	2010
País:	Portugal
Tipo de documento:	tese de doutoramento
Tipo de acesso:	acesso aberto
Instituição associada:	Universidade do Minho
Idioma:	inglês
Origem:	RepositóriUM - Universidade do Minho

Descrição
Resumo:	H. perforatum (HP) é uma planta medicinal encontrada em todo o mundo, sendo nativa da Europa, norte de África, Oriente Médio e grande parte da Ásia. Introduzida também noutras regiões do globo devido ao seu elevado valor terapêutico, essa planta é descrita desde tempos imemoriais para o tratamento de diversas maleitas. Actualmente, sua principal aplicação consiste no tratamento de depressões leves e moderadas sendo que, em diversos países, a prescrição de produtos à base de Hipericão é superior a dos medicamentos antidepressivos mais comuns. Devido à grande procura daí resultante, a pressão exercida junto aos produtores agrícolas tem aumentado consideravelmente. O cultivo em larga escala, como solução para o abastecimento de um mercado em crescimento, tem sofrido vários revezes. Dentre os mais relevantes encontra-se a contaminação pelo fungo Colletotrichum gloeosporioides, causador de antracnose em inúmeras espécies vegetais de elevado interesse económico. A infecção por C. gloeosporioides (CG) tem levado a perdas significativas, tanto na quantidade, como na qualidade dos produtos derivados de HP. Embora não existam variedades totalmente resistentes ao fungo, algumas apresentam menor susceptibilidade à antracnose in vivo. Considerando esses aspectos, nosso objectivo consistiu em estudar alguns dos mecanismos de defesa de H. perforatum contra C. gloeosporioides. Foram avaliadas, nomeadamente, a resposta hipersensível (HR) e o metabolismo fenólico. Adicionalmente, foi avaliada a influência de duas hormonas associadas a mecanismos de defesa sistémica: metil-jasmonato (MeJ) e ácido salicílico (SA). Todos os estudos descritos foram realizados com recurso a culturas de células em suspensão provenientes de duas variedades de HP, distintas na sua susceptibilidade ao fungo CG in vivo. Culturas de células de HPS (variedade susceptível) e Helos (menos susceptível) foram avaliadas quanto ao consumo de nutrientes, crescimento e viabilidade, tanto em condições normais de manutenção como após tratamento com os eliciadores descritos acima. O tratamento com uma preparação de CG levou a um aumento significativo no consumo de açúcar bem como a uma diminuição no crescimento e viabilidade celular. Esses efeitos foram corroborados pelos resultados obtidos nos ensaios de TUNEL, durante a avaliação da HR. Foi verificado, em ambas suspensões de HP, o desenvolvimento de um burst oxidativo duplo, típico de interacções incompatíveis. Verificou-se igualmente a acumulação de espécies reactivas de oxigénio (ROS), tanto internamente como a nível extracelular, após eliciação com CG. A eliciação foi também responsável pela redução na actividade de enzimas antioxidantes (SOD e CAT), favorecendo a acumulação de ROS. Contraditoriamente, observou-se um aumento do potencial antioxidante dos extractos metanólicos de HP, derivado do aumento na acumulação de xantonas. Esse aumento não foi, no entanto, capaz de contrariar a alteração na homeostasia das ROS, culminando assim num aumento da peroxidação lipídica e degradação do DNA, fenómenos tipicamente associados à HR. O aumento na acumulação de xantonas foi a principal alteração verificada no metabolismo fenólico, após eliciação com CG, podendo esta resposta estar associada ao aumento no consumo de açúcar, usado como fonte de carbono para a sua síntese. O aumento na produção de xantonas pode ter sido igualmente responsável pelo declínio na acumulação de flavonóides e lenhina visto que estas vias biossintéticas recorrem ao mesmo pool de precursores, canalizados para a síntese de xantonas. Ao contrário do que foi verificado com CG, o tratamento de HP com MeJ ou SA levou a pequenas ou nenhumas alterações, na maior parte dos parâmetros avaliados. Não se verificaram alterações significativas no crescimento, sobrevivência e consumo de nutrientes, excepto um ligeiro aumento no consumo de açúcar, após tratamento com MeJ. Tal como descrito para as xantonas, este aumento poderá estar associado aos acrescidos níveis de lenhina, observados no tratamento com MeJ. Ambas as fitohormonas foram responsáveis por um ligeiro aumento na produção de xantonas (e consequente redução na síntese de flavonóides). De igual modo, o uso destas fitohomonas levou a um ligeiro aumento na acumulação de ROS embora não se tenha verificado HR, provavelmente devido ao aumento da capacidade antioxidante de HP, entretanto observada. Nem sempre se verificam diferenças notórias entre as respostas associadas ao SA e ao MeJ já que as vias de defesa sistémica a que estão associadas apresentam muitos pontos de intercâmbio, com diversas variáveis intervindo nas mesmas. Embora não se tenham verificado alterações muito significativas nas respostas de HP, decorrentes da aplicação isolada das fitohormonas, o seu uso levou a um aumento nas capacidades de resposta de HP quando estas eram aplicadas previamente à exposição ao fungo (CG). Apesar de superior quantitativamente, essa resposta foi, regra geral, qualitativamente semelhante à verificada pelo tratamento isolado com CG. Verificaram-se assim uma maior redução na viabilidade e um incremento no consumo de açúcar, bem como uma maior acumulação de xantonas (notório em HPS). Sendo assim, embora não se tenham verificado efeitos visíveis significativos decorrentes do tratamento isolado de HP com as fitohormonas, as mesmas demonstraram ter alterado o metabolismo de HP de forma a preparar a planta para uma resposta mais rápida e intensa, numa posterior interacção com CG. A interacção incompatível verificada entre HP e CG culminou numa HR, bem como na síntese de xantonas, possivelmente para actuarem como fitoalexinas contra o patogénio. Ambos os mecanismos de defesa são aparentemente ineficazes no combate à infecção por CG, considerando o que se verifica in vivo. Tendo em conta que CG pode apresentar tanto um modelo de nutrição biotrófica como necrotrófica, o desenvolvimento de HR pode mesmo favorecer a natureza necrotrófica de CG, ao providenciar ao fungo locais ideais para a colonização do hospedeiro. Além da ineficácia da HR, os compostos fenólicos produzidos por HP após a eliciação não se mostraram capazes de impedir o crescimento de CG in vitro. Embora não tenham sido efectuados estudos em plantas, os mecanismos de defesa analisados neste trabalho culminaram em respostas mais intensas em culturas da variedade Helos, podendo estas diferenças explicar a sua menor susceptibilidade à antracnose in vivo.