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https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/43797
Document type: | Tese |
Access type: | Acesso Embargado |
Embargo Date: | 2026-08-24 |
Title: | Relação entre estresse, alterações na parede celular, metabólitos e acúmulo de metais nas galhas induzidas em Macairea radula (Melastomataceae) |
Alternate title (s): | Relationship among stress, cell wall changes, metabolites and metal accumulation in Macairea radula (Melastomataceae) galls |
Author: | Santos, Patrícia Dias |
First Advisor: | Oliveira, Denis Coelho de |
First coorientator: | Rocha, Diego Ismael |
First member of the Committee: | Kuster, Vinícius Coelho |
Second member of the Committee: | Magalhães, Thiago Alves |
Third member of the Committee: | Ferreira, Bruno Garcia |
Fourth member of the Committee: | Guedes, Lubia Maria |
Summary: | As plantas são acometidas por uma variedade de estresses bióticos e abióticos, os quais podem afetar seu crescimento, desenvolvimento, produtividade e distribuição geográfica. Para sobreviver às condições ambientais adversas, desenvolveram estratégias adaptativas como o acúmulo de metabólitos com funções protetoras, principalmente contra o ataque de herbívoros. Muitos desses organismos, especialmente os insetos, induzem estresse biótico nas plantas estabelecendo uma relação de parasitismo espécie-específica. Essa relação pode alterar o metabolismo vegetal e induzir o crescimento anômalo com hiperplasia e hipertrofia celular, levando à formação de órgãos neoformados, as galhas. Essas estruturas são controladas pela liberação de espécies reativas de oxigênio, enzimas, carboidratos, metabólitos secundários e fitohormônios; também podem acumular metais nos tecidos das plantas hospedeiras. É provável que a biossíntese dessas moléculas possa mudar ao longo do dia, seguindo um ciclo circadiano em resposta ao estresse biótico. Nesse sentido, esta tese tem como hipótese central que, quanto maior o estresse oxidativo nos tecidos das galhas maior será o acúmulo de metabólitos primários e secundários, mediados pela alta concentração de fitormônios e metais que mantém e protege a relação inseto-planta e, possivelmente, aumenta as chances de interação com outros organismos, como os inimigos naturais. A tese está dividida em cinco capítulos, uma introdução geral, conclusões finais e perspectiva. No primeiro capítulo mostro as alterações na composição de polissacarídeos da parede celular nos tecidos de reserva e nutritivo das galhas induzidas por Palaeomystella oligophaga (Lepidoptera) em Macairea radula (Melastomataceae) nos diferentes estágios de desenvolvimento do inseto galhador. No segundo capítulo apresento a variação de monossacarídeos para testar a hipótese de que em galhas com diferentes cores e na presença de inimigos naturais, a composição monossacarídica é mais abundante e diversificada em comparação com os tecidos não galhados em M. radula. No terceiro capítulo apresento a relação das enzimas antioxidantes, metabólitos primários e secundários encontrados nos tecidos galhados na presença ou ausência de inimigos naturais comparados com tecidos não galhados e suas implicações ecológicas. No quarto capítulo mostro a relação das poliaminas, fitohormônios e acúmulo de metais com a coloração das galhas, verdes e vermelhas na dissipação do estresse oxidativo. Por fim, no quinto capítulo, apresento uma síntese dos temas da tese com uma abordagem de ciclo circadiano para explicar como as plantas podem estar em sincronia com os insetos galhadores na produção de metabólitos, em especial, os carboidratos. Nesta tese, constatou-se a alteração na composição da parede celular nos compartimentos da galha de acordo com o estágio de desenvolvimento do inseto galhador, especialmente em relação aos homogalacturonanos e xiloglucanos, assim como a maior quantidade de glucose e galactose nas galhas, os quais dão suporte ao alto metabolismo e à disponibilidade de recursos ao herbívoro galhador; assim como a presença de ácidos fenólicos, flavonoides e taninos hidrolizáveis, principalmente no estágio larval onde também detectou-se maior atividade das enzimas CAT e PAL. Outras moléculas, como as poliaminas foram mais abundantes nas galhas vermelhas do que nas verdes. E, os níveis dos fitormônios ABA, GA3, IAA e ACC foram maiores nas galhas verdes do que nas vermelhas, enquanto SA e MeJA foram mais abundantes nas galhas vermelhas. Esses resultados foram associados com o maior acúmulo de Al, Fe, Pb e Cu nas galhas vermelhas do que nas verdes, o que pode estar relacionado com a sua translocação e biossíntese de compostos fenólicos quelantes para reduzir a toxicidade desses metais, transformando-os em formas menos tóxicas para as galhas para manter a coloração vermelha como forma de proteção ao inseto galhador e seus inimigos naturais. |
Abstract: | Plants are affected by biotic and abiotic stresses, which can influence their growth, development, productivity and geographic distribution. For survive adverse environmental conditions, developed adaptive strategies such as metabolites accumulation with protective functions, mainly against herbivore attacks. Many of these organisms, especially insects, induce biotic stress in plants by species-specific parasitism relationship, which can alter plant metabolism and, to induce anomalous growth with hyperplasia and cellular hypertrophy, leading to gall formation. These structures are controlled by reactive oxygen species release, enzymes, carbohydrates, secondary compounds, phytohormones; and can also accumulate metals in the host plants tissues. It is probable that molecules biosynthesis may change throughout the day, following a circadian cycle in response to biotic stress. In this context, this thesis has as its central hypothesis that the greater the oxidative stress in gall tissues, the greater the primary and secondary metabolites accumulation, mediated by the high phytormone concentration and metals to maintain and protect the insect-plant relationship and, possibly, increase the chances of interaction with other organisms, such as natural enemies. The thesis is divided into five chapters, a general introduction, final conclusions and perspective. In the first chapter, I show the changes in the cell wall polysaccharides compositions in the reserve and nutritive tissues of galls induced by Palaeomystella oligophaga (Lepidoptera) in Macairea radula (Melastomataceae) in the diferent development galling insect stages. In the second chapter, I present monosaccharides variation to test the hypothesis that in galls with diferent colors and in the natural enemies presence, the monosaccharide composition is more abundant and diverse compared to non-galled tissues in M. radula. In the third chapter, I present the antioxidant enzymes, primary and secondary metabolites relationship found in galled tissues in the presence or absence of natural enemies compared to non-galled tissues and their ecological implications. In the fourth chapter, I show the relationship of polyamines, phytorhormones and metals accumulation with the galls coloration in the oxidative stress dissipation. Finally, in the fifth chapter, I present a thesis summary topics with a circadian cycle approach to explain how plants can be in synchrony with galling insects in the metabolites production, especially carbohydrates. In this thesis, the cell wall composition changes in the gall compartments in according to the the galling insect development stage, especially in relation to homogalacturonans and xyloglucans, as well as the greater amount of glucose and galactose in the galls, which support the high metabolism and availability of resources to the galling herbivore; and the phenolic acids, flavonoids and hydrolyzable tannins presence, mainly in the larval stage wherein greater activity of the enzymes CAT and PAL was also detected. Other molecules, such as polyamines, were more abundant in red galls than in green galls. And the levels of the hormones ABA, GA3, IAA and ACC were higher in green galls than in red galls, while SA and MeJA were more abundant in red galls. These results were associated with the Al, Fe, Pb and Cu accumulation in red galls than in green galls, which may be related to their translocation and biosynthesis of phenolic chelating compounds to reduce the toxicity of these metals, transforming them into less toxic forms for the galls to maintain the red coloration as a form of protection against the galling insect and its natural enemies. |
Keywords: | carboidratos fenólicos enzimas fitormônios metais inimigos naturais |
Area (s) of CNPq: | CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS::MICROBIOLOGIA::BIOLOGIA E FISIOLOGIA DOS MICROORGANISMOS |
Subject: | Ecologia Plantas - Microbiologia Plantas - Metabolismo |
Language: | eng |
Country: | Brasil |
Publisher: | Universidade Federal de Uberlândia |
Program: | Programa de Pós-graduação em Ecologia e Conservação de Recursos Naturais |
Quote: | SANTOS, Patrícia Dias. Relação entre estresse, alterações na parede celular, metabólitos e acúmulo de metais nas galhas induzidas em Macairea radula (Melastomataceae). 2024. 172 f. Tese (Doutorado em Ecologia, Conservação e Biodiversidade) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2024. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.te.2024.5028 |
Document identifier: | http://doi.org/10.14393/ufu.te.2024.5028 |
URI: | https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/43797 |
Date of defense: | 28-Aug-2024 |
Sustainable Development Goals SDGs: | ODS::ODS 13. Ação contra a mudança global do clima - Tomar medidas urgentes para combater a mudança climática e seus impactos. |
Appears in Collections: | TESE - Ecologia, Conservação e Biodiversidade |
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