Receptor do feijoeiro liga ataque de lagartas a vespas predadoras

O feijoeiro-comum usa um receptor imune para reconhecer sinais químicos deixados por lagartas durante a alimentação e acionar a emissão de voláteis capazes de atrair vespas predadoras. O mecanismo envolve o receptor INR, presente em folhas de Phaseolus vulgaris, e o peptídeo inceptina, encontrado em secreções orais de lagartas. Ensaios em laboratório e em campo no México mostraram ligação entre reconhecimento molecular da herbivoria, defesa vegetal e recrutamento de inimigos naturais.

O trabalho avaliou interações tritróficas entre planta, inseto herbívoro e predador. Os cientistas demonstraram que o INR reconhece a inceptina e ativa respostas específicas no feijoeiro. Essas respostas ampliam a reação ao ferimento e induzem uma rota imune associada à herbivoria. O resultado inclui a liberação de uma mistura característica de compostos voláteis. Essa mistura orientou vespas predadoras até as plantas atacadas.

Comparação de linhagens

A equipe comparou linhagens de feijoeiro com receptor funcional e linhagens com uma mutação natural no gene INR. A mutação recebeu o nome inr-1. Ela envolve uma deleção de 103 pares de bases no locus PvINR. Essa alteração gera uma proteína truncada e compromete a percepção da inceptina.

Nos testes iniciais, a linhagem PI 311785 respondeu à aplicação de inceptina com acúmulo de etileno e emissão de voláteis. A linhagem W6 13807 não apresentou a mesma resposta. A análise também indicou ativação de MAPK3 e MAPK6 na PI 311785 após quinze minutos de tratamento com inceptina. Essa fosforilação não ocorreu na W6 13807. O resultado indicou falha na cascata de sinalização específica da inceptina.

As linhagens quase isogênicas permitiram isolar o efeito da mutação. Plantas inr-1/inr-1 não produziram etileno induzido por inceptina. Mesmo assim, mantiveram resposta ao peptídeo bacteriano flg22. Esse dado indica que a insensibilidade à inceptina não decorreu de uma falha geral no sistema imune da planta.

Defesa direta

A mutação também reduziu a defesa direta contra herbivoria. Larvas de Spodoptera exigua cresceram 72,7 por cento mais em plantas inr-1/inr-1 do que em plantas irmãs INR/INR durante cinco dias de alimentação. Esse resultado indica participação do receptor funcional na resistência do feijoeiro a lagartas.

A resposta molecular incluiu reprogramação transcricional. Em Phaseolus vulgaris cv. Red Hawk, o tratamento com ferimento e inceptina induziu 527 genes em comparação ao ferimento com água. Parte desses genes se relacionou à fosforilação de proteínas e à regulação da transcrição. Também apareceram fatores de transcrição das famílias ERF, WRKY, bHLH, MYB e bZIP, ligadas a defesas contra herbívoros.

Emissão de voláteis

A emissão de voláteis dependeu do receptor. Linhagens INR/INR tratadas com inceptina ou secreções orais de Spodoptera frugiperda emitiram uma mistura típica de compostos voláteis induzidos por herbivoria. Entre os compostos, o estudo destacou DMNT, salicilato de metila e TMTT. Plantas inr-1/inr-1 não emitiram essa mistura típica. Elas liberaram compostos associados ao ferimento isolado.

Os testes de campo ocorreram em uma área agrícola de 925 metros quadrados perto de Bajos de Chila, em Oaxaca, México, nas safras experimentais de 2023 e 2024. Os cientistas usaram lagartas sentinelas de Spodoptera frugiperda fixadas em folhas de feijoeiro. As plantas receberam ferimento com água, secreções orais de lagartas ou inceptina em concentração fisiológica.

As visitas de vespas ocorreram em ambos os anos. As taxas de visitação aos tratamentos variaram de 55,1 por cento a 86,9 por cento. Em 2023, plantas com a mutação inr-1/inr-1 tratadas com secreções orais apresentaram redução de 40 por cento nos ataques de vespas dos gêneros Polybia e Mischocyttarus às lagartas sentinelas. Em 2024, a aplicação de inceptina também resultou em redução de 40 por cento nos ataques em plantas inr-1/inr-1. No tratamento com água, não houve diferença na visitação.

Os resultados indicam que o receptor INR conecta a detecção de lagartas ao recrutamento de predadores no feijoeiro-comum. O estudo também aponta relevância agronômica para sistemas com leguminosas, como milpa e consórcios tipo push-pull. Segundo os cientistas, a distribuição evolutiva do INR em leguminosas faseoloides pode ajudar a explicar a defesa indireta mediada por voláteis nesses sistemas.

Outras informações em doi.org/10.1126/sciadv.aec3229