Álamos transgênicos resistentes a pragas mantêm eficiência sob estresse hídrico

A interferência por RNA mediada por plastídeos (plastid-mediated RNA interference) emergiu como uma abordagem promissora e eficaz para o manejo de pragas agrícolas. A técnica baseia-se na expressão de altos níveis de RNAs de fita dupla (dsRNAs) nos plastídeos das plantas visando genes essenciais das pragas. Estudos demonstraram sua eficácia no controle de besouros herbívoros e ácaros. No entanto, ainda não está claro se o estresse abiótico, como a seca, influencia a acumulação de dsRNAs produzidos nos plastídeos e sua efetividade no controle de pragas.

Estudo recente se propôs a investigar os efeitos do estresse hídrico na expressão de dsACT em plantas transplastômicas de álamo e sua eficiência de controle contra o besouro-da-folha-do-salgueiro. Os resultados revelaram que o estresse hídrico não afetou significativamente os conteúdos de dsRNA nas plantas, mas levou a uma maior mortalidade das larvas de insetos. Essa mortalidade aumentada pode ser atribuída aos níveis elevados de ácido jasmônico e inibidores de cisteína proteinase induzidos pelo déficit hídrico.

O besouro-da-folha-do-salgueiro, Plagiodera versicolora (Coleoptera: Chrysomelidae), é uma praga florestal significativa em todo o mundo, alimentando-se principalmente das folhas de plantas da família Salicaceae. Tradicionalmente, o manejo dessa praga é feito com o uso de inseticidas químicos, que representam uma ameaça significativa ao meio ambiente e à saúde humana. Com os avanços nas tecnologias de modificação genética, foram desenvolvidas plantas transgênicas de álamo que expressam toxinas de Bacillus thuringiensis (Bt) e RNAs de fita dupla (dsRNAs) para o controle de P. versicolora. Devido ao alto número de cópias do genoma plastidial e à ausência de um caminho endógeno de interferência por RNA nos plastídeos, níveis elevados de dsRNA podem se acumular nos plastídeos dos álamos, resultando em uma mortalidade significativa de P. versicolora.

Além dos ataques de insetos, as plantas também estão expostas a vários tipos de estresses abióticos, como seca e altas temperaturas. A seca, em particular, é reconhecida como um fator ambiental que limita o crescimento e a produtividade dos álamos. Quando enfrentam condições de déficit hídrico, os álamos passam por processos de aclimatação que envolvem mudanças fisiológicas, morfológicas, bioquímicas e moleculares. Essas mudanças podem impactar as relações planta-inseto, alterando a qualidade nutricional das folhas, a palatabilidade e a localização do hospedeiro.

Conforme os cientistas, embora o estresse hídrico reduza a concentração de toxinas Bt em algodão transgênico, ele não parece afetar a eficácia no controle de Helicoverpa armigera. No estudo atual, os pesquisadores observaram que o estresse hídrico não levou a uma diminuição na produção de dsRNA nas linhas transplastômicas. Além disso,  houve maior mortalidade das larvas de P. versicolora.

Para explorar as possíveis razões para a mortalidade aumentada das larvas sob estresse hídrico, analisamos os conteúdos de fitohormônios e inibidores de proteinase (PIs). O ácido jasmônico (JA), envolvido em respostas herbívoras e de defesa contra vários estresses abióticos, incluindo a seca, foi encontrado em níveis aumentados sob condições de déficit hídrico. Além disso, os transcritos de dois genes marcadores da via JA, COI1 e JAZ, foram encontrados em níveis elevados nas folhas de álamo quando alimentadas por P. versicolora.

Os inibidores de proteinase (PIs) vegetais são classificados em três principais famílias com base no resíduo de aminoácido reativo em seus sítios ativos: CPIs, inibidores de aspartil e metallocarboxipeptidase. Inibidores de serina e CPIs são os mais estudados em relação à sua eficácia contra pragas de insetos. Em nosso estudo, observamos que a expressão do CPI-6 do álamo foi regulada positivamente sob estresse hídrico. Esses achados sugerem que a mortalidade aumentada das larvas observada sob condições de estresse hídrico pode ser atribuída à regulação positiva da expressão de CPI-6.

Em resumo, dizem os cientistas, quando há presença de estresse hídrico, é altamente provável que os níveis aumentados de JA e CPIs amplifiquem as propriedades inseticidas dos dsRNAs produzidos em Pdb-dsACT. Consequentemente, isso leva a um efeito inseticida mais potente dos dsRNAs, melhorando sua ação geral contra insetos.

Artigo escrito pelos cientistas detalhando o estudo pode ser lido em doi.org/10.1016/j.pestbp.2024.106037