Genes relacionados aos mecanismos de defesa das

Toda planta verde possui certa resistência contra alguns herbívoros e esta resistência, em seu sentido amplo, vai desde os mecanismos de escape temporal, resultantes de assincronismos fenológicos, até à biossíntese de moléculas complexas laterais, os chamados metabólitos secundários (NORRIS & KOGON, 1984). Esta resistência deve ser bastante comum na natureza (BREWBACKER, 1969), pois a maioria dos insetos morre se tiver que ficar sobre plantas que não sejam específicas de determinados grupos. Como as plantas não podem se mover para evitar o perigo, desenvolveram mecanismos especiais de defesa, dentre eles, a produção de aleloquímicos, provavelmente a mais importante estratégia de defesa das plantas (KINGSTON et al., 2000; WEDGE & CAMPER, 2000).

Insetos usam enzimas proteolíticas ou hidrolíticas na digestão dos alimentos. Assim, inibidores de α-amilase e proteinases derivados de

sistema de defesa natural contra insetos (XU et al., 1996). Em adição, a maioria dos inibidores de enzimas digestivas de insetos parece ser bastante segura aos mamíferos, inclusive ao homem, pois são altamente dependentes de pH. Como o pH ótimo das enzimas do aparelho digestivo dos insetos pode variar amplamente de espécie para espécie, algo como entre pH 3 a pH 12 (REECK et al., 1999), os inibidores podem ser relativamente específicos. Entretanto, dada esta amplitude de variação existente, os inibidores de enzimas digestivas devem ser estudados caso a caso.

É bastante conhecido em Vigna ulguiculata (feijão-caupi) o gene que codifica um inibidor da tripsina, que confere resistência a insetos. XU et al. (1996) testaram extratos contendo proteína de plantas de arroz transgênico (com o gene CpTi de resistência do caupi) contra a tripsina bovina, observando forte inibição da mesma. In vivo, houve um aumento significativo na resistência a duas espécies de brocas do colmo do arroz.

A eficiência do inibidor (composto fenólico) da tripsina, originado do feijão caupi, foi também estudada por GRAHAM et al. (1995) a partir de linhagens transgênicas de moranguinho. Extratos de plantas geneticamente modificadas chegaram a provocar 92% de inibição da enzima. De acordo com Hilder et al. (1987), citados pelos autores acima, este inibidor mostrou ser muito eficiente contra Heliothis, Spodoptera, Diabrotica e Tribolium, quando este composto fenólico foi incorporado na dieta destes insetos.

STOEWSAND et al. (1994) avaliaram em ratos o efeito de um inibidor natural da colinesterase, encontrado em clones de macieira resistentes (Malus brevipes) a larvas de Rhagoletis pomonella. Houve um efeito significativo in vitro (testes em amostras de sangue), na inibição da colinesterase dos roedores; entretanto, a atividade da enzima foi a mesma para todos os tratamentos, no experimento in vivo (animais alimentados com ração com e sem casca de maçã), denotando, como era esperado, que o inibidor natural é degradado na digestão dos mamíferos. O inibidor

tem efeito diretamente no sangue, demonstrando sua atividade sobre a acetilcolinesterase, mas quando consumido na alimentação é completamente inócuo e, portanto, seguro para a alimentação humana. Já os insetos não conseguem degradar o bloqueador durante a digestão, ou pelos menos têm mais dificuldades.

Sementes maduras de Psophocarpus tetragonolobus (feijão-de-corda, consumido há séculos por milhões de pessoas) são tóxicas às larvas e adultos de insetos da família Bruchidae. GATEHOUSE et al., 1991 testaram o efeito das diversas frações da proteína dessa planta sobre Callasobruchus maculatus, detectando lectinas e inibidores de tripsina (WBTI) no grão maduro, de alto poder inseticida contra essa pragas de grãos armazenados.

DOWD (1994) estudou variedades de milho resistentes a lagartas e ao fungo Fusarium monilliforme, que correspondiam ao material com mais altos teores de ácidos fenólicos e com mais alta atividade da peroxidase. Como adicional vantagem, observou que plantas resistentes a insetos e fungos, contêm altas concentrações de ácido ferrúlico, conhecido inibidor de aflotoxina, produzido pelo Aspergillus flavus Link. Outro aspecto interessante é que foi constatado nos Estados Unidos que o milho Bt apresentou uma quantidade de aflotoxinas sete vezes menor que o chamado produto orgânico (USDA, 2000). Tem sido muito comum na literatura mundial se encontrar este tipo de abrangência de substâncias bioativas de uma planta, capazes de atuar, por exemplo, como inseticida e fungicida, ao mesmo tempo. O ácido salicílico, por exemplo, é citado como fazendo parte do mecanismo de resposta do patógeno e resistência da planta, sensibilizando células de plantas para elicitores de fungos, dando o sinal na indução da resistência sistêmica adquirida (WEDGE & CAMPER, 2000). Por outro lado o acido salicílico, componente de algumas espécies do gênero Salix (JULKUNEN-TIITTO et al., 1993), tem comprovado efeito inseticida.

Antibióticos, herbicidas, fungicidas e inseticidas freqüentemente se originam de mecanismos de defesa de microorganismos e plantas. Metabólitos secundários, que já foram considerados sem importância, só vistos agora como mediadores no mecanismo de defesa das plantas, comportam-se como barreiras químicas contra microorganismos e animais predadores (WEDGE & CAMPER, 2000). Não deverá ser surpresa se, comprovadamente, a múltipla função de metabólitos for comum entre as plantas, como forma de economia de energia e pela complexidade de diversas moléculas bioativas.

Produtos naturais fornecem drogas que podem ser inacessíveis por outras rotas e o processo de descoberta de compostos de plantas envolve muitas etapas, desde a coleção de plantas e preparação dos extratos para os bioensaios com extratos, até o isolamento e elucidação estrutural dos constituintes bioativos (KINGSTON et al., 2000).

Quando se usam extratos vegetais com atividade inseticida, diversos são os efeitos nos insetos: inibição na alimentação, crescimento e oviposição; alterações na morfologia, no sistema hormonal e comportamento sexual; no aumento da mortalidade em estádios iniciais do desenvolvimento ou mesmo no adulto e tantos outros (KOUL et al. 1990; RODRIGUES, 1996; HARTMANN et al., 1997; PRATES & SANTOS, 2000). Na verdade são os mesmos sintomas provocados no inseto-praga, pela planta resistente, quando eventualmente atacada (AUSEMUS et al. 1967; BREWBAKER, 1969; NORRIS & KOGAN, 1984; DOWD, 1994; STOEWSAND et al., 1994; XU et al., 1996). Para fungos, igualmente, os extratos de plantas, com potencial citotóxico, podem inibir a germinação de esporos e mesmo o crescimento dos micélios (RIBEIRO, 1998)

Portanto, quando um extrato vegetal tem algum efeito deletério sobre algum inseto ou fungo é porque há um ou mais metabólitos secundários com este poder. Ao mesmo tempo há um ou mais genes envolvidos no processo de defesa ou de resistência da planta que deu origem ao extrato

vegetal. Pode-se dizer, portanto, que existe uma importante conexão entre a pesquisa de novos produtos naturais de defesa das plantas contra pragas e a busca de genes de defesa ou de resistência às mesmas.

O trabalho da engenharia genética começa exatamente quando é alcançada a meta da busca por novas drogas. É quando se chega à elucidação estrutural dos constituintes bioativos (KINGSTON et al., 2000). Por esta razão, é de grande utilidade à pesquisa na área de biotecnologia, as informações provenientes da prospecção de novas moléculas e da bioatividade das mesmas nos extratos vegetais, pois poderão significar novos genes a serem utilizados na criação de cultivares transgênicas.

2.6.3. Plantas com ação inseticida e fungicida: novos genes de