Interações de respostas de fito-hormônios

Além da ação independente do etileno, provavelmente, na maioria das vezes, outros fito-hormônios interagem, principalmente o ácido salicílico e o ácido jasmônico, aumentando a complexidade do processo, de forma coordenada, ligando e desligando genes, na luta das plantas por um estado mais otimizado nas relações com o ambiente.

A ativação da resposta oxidativa, com formação de peróxido de hidrogênio e aceleração da apoptose de células em torno da área da infecção, com conseqüente inativação do patógeno biotrófico, resulta em algo similar a um ferimento, que por sua vez pode ativar outro processo de resposta, envolvendo, em ambos os casos o etileno e outros fito- hormônios. Assim, a ativação da hipersensibilidade pode gerar, como conseqüência, a resposta conhecida como Resistência Sistêmica Adquirida (SAR), protegendo as plantas contra futuras infecções (WANG et al., 2002). Em muitos casos, a SAR é caracterizada por um aumento endógeno dos níveis de ácido salicílico e a expressão dos genes PR (TAIZ & ZEIGER, 1998). Entretanto, alguns patógenos podem ativar rotas de transdução de sinal para o etileno e ácido jasmônico, o que tem sido evidenciado em Arabidopsis, em experimentos com mutantes defectivos para a percepção destes fito-hormônios, que resultam mais suscetíveis a certos patógenos (PENNINCKX et al., 1998). Em alguns casos a indução requer ambos fito-hormônios e noutros casos a indução da resposta se dá de forma específica para etileno ou ácido jasmônico. Isto demonstra que as rotas do etileno e do ácido jasmônico podem ter diferentes funções na resistência a moléstias (BRADER et al., 2001).

Rotas dependentes de ácido jasmônico/etileno e dependentes de ácido salicílico induzem a expressão de diferentes grupos de genes PR em Arabidopsis, resultando na resistência a diversos patógenos e sugerindo a existência de interações entre essas duas rotas na resistência sistêmica adquirida (WANG et al., 2001), bem como o funcionamento de uma maquinaria de regulação e coordenação da defesa das plantas em função desses fito-hormônios. Estudos também indicam que o ácido salicílico tem efeito inibidor na síntese ou sinalização do ácido jasmônico e etileno. Ao mesmo tempo, a rota de ácido jasmônico/etileno pode reprimir a expressão de genes ativados por ácido salicílico, inibindo a acumulação do SA (PETERSEN et al., 2000). Deficiência de ascorbato, cofator da ACC oxidase restringe a produção de etileno (LIU et al., 1999), mas estimula a produção de ácido salicílico (BARTH et al., 2004), ou ácido abscísico (PASTORI et al., 2003), ativando genes de defesa induzidos por estes fito-hormônios, demonstrando que tais antagonismos fazem parte da estratégia das plantas na proteção contra estresses.

Rotas de etileno e ácido jasmônico interagem, mediando a produção de uma fitoalexina, a β-tujaplicim, em cultura de células de Cupressus lusitanica (ZHAO et al., 2004). Uma levedura comercial elicitora (YE) foi utilizada no experimento e metil jasmonato e etileno induziram a produção de β-tujaplicim. O elicitor foi ainda capaz de induzir a acumulação de JA e ET, antes mesmo da indução do acúmulo da fitoalexina, demonstrando que estes fito-hormônios são partes integrais na transdução de sinal do elicitor, na indução de metabólito de defesa β-tujaplicim. Tratamento com metil jasmonato induz a produção de etileno, enquanto que este não interfere na biossíntese daquele. A acumulação de fitoalexina por metil jasmonato pode ser parcialmente bloqueada por inibidores da biossíntese de etileno e sinalização, enquanto que bloqueadores da síntese de metil- jasmonato inibem quase todo o processo de acumulação de β-tujaplicim induzido por etileno. Tais resultados indicam que as rotas de ET e JA

jasmônico sendo o principal controle e a rota do etileno funcionando como um modulador fino do composto de defesa.

As rotas de Etileno e jasmonato convergem na ativação da transcrição do fator1 de resposta ao etileno (ERF1) em Arabidopsis, que codifica a proteína fator de transcrição, que regula a expressão de genes de resposta a patógenos, que previnem a progressão da moléstia (ELLIS & TURNER, 2001; OÑATE-SÁNCHES & SINGH, 2002; LORENZO et al., 2003). A expressão de ERF1 pode ser ativada rapidamente tanto por ET, quanto por JA, ou de forma sinérgica por ambos. Provavelmente ERF1 age downstream da intersecção entre as rotas de etileno e ácido jasmônico, sugerindo que este fator de transcrição é um elemento chave na integração dos dois sinais na regulação de genes de resposta a ataque de patógenos e herbívoros. O ácido salicílico mostrou antagonismo para alguns desses genes, relativamente as ET e JA, pela ação de alguns genes ERF uspstream da acumulação e SA (OÑATE-SÁNCHES & SINGH, 2002). Em tomateiro ácido salicílico e etileno podem atuar sinergicamente na expressão de genes de defesa, mas antagonicamente na resistência (DÍAZ et al., 2002).

Um outro fator de transcrição foi recentemente identificado em Arabidopsis (WRKY70) como um componente comum em rotas de sinais mediadas por SA e JA (LI et al., 2004). A expressão de WRKY70 é ativada por SA e reprimida por JA. Análises de epistasia sugerem que este fator de transcrição está downstream do gene NPR1 numa rota de sinal dependente de SA. A superexpressão constitutiva de WRKY70 aumentou a resistência a patógenos e resultou na expressão constitutiva de genes relacionados à patogênese induzidos por SA. Contrariamente, a supressão de WRKY70, por ativação da seqüência anti-senso, ativa os genes dependentes do fator COI1, responsivo a jasmonato, sugerindo que o fator WRKY70 age como um ativador de genes induzidos por SA e como um repressor de genes responsivos a JA. Um ácido graxo de plastídio, identificado em Arabidópsis (S-ACP-DES), requerido para certas

respostas mediadas por JA, como na resistência ao patógeno necrotrófico Botrytis cinerea, atua na repressão à rota de sinalização do SA e é mais um exemplo de antagonismo entre SA e JA, e provavelmente etileno (KACHROO et al., 2003; NANDIA et al., 2003). Botrytis cinerea induz a expressão do gene BOS1, que por sua vez provavelmente interage com o gene COI1 da rota de sinal do jasmonato. BOS1 codifica o fator de transcrição R2R3MYB, possivelmente mediando sinais de agentes de estresses bióticos e abióticos (MENGISTE et al., 2003).

Inúmeros exemplos estão disponíveis na literatura sobre o antagonismo entre rotas dependentes do etileno/jasmonato e do ácido salicílico. Entretanto, existe um número significativo de estudos que têm mostrado que as rotas desses hormônios podem agir cooperativamente em algumas respostas de defesa das plantas. Em tomateiro, uma linhagem transgênica com baixa produção de etileno e um mutante insensível ao etileno apresentam igualmente baixa acumulação de ácido salicílico (O’DONNELL et al., 2001). Em Arabidopsis as rotas de transdução de sinais do etileno e do ácido salicílico interagem na resposta contra Plectosphaerella cucumerina (BERROCAL-LOBO et al., 2002). Em tomateiro, três proteínas (Pti4, Pti5 e Pti6) identificadas e pertencentes à família ERF (fator de resposta ao etileno), de transcrição única, atuam in vivo como ativadoras da transcrição que regula a expressão de genes PR, junto à GCC-box. A expressão dessas proteínas em Arabidópsis ativou a expressão dos genes PR1 e PR2, regulados pelo ácido salicílico. A expressão dos genes PR regulados por etileno e ácido jasmônico (PDF1.2, Thi2.1, PR3 e PR4) foram afetadas diferentemente por cada um desses três ERFs, com plantas Pti4 apresentando altos níveis de transcritos de PDF1.2. Aplicações exógenas de ácido salicílico em plantas Pti4 diminuíram a expressão de PDF1.2, mas estimularam a expressão de PR1, mostrando o quanto são complexas essas interações.

genes PR (genes PR-1, PR-2 e PI-II), SEO et al., (2003) demonstraram a ocorrência de acúmulo de ACCO e conseqüente acumulação de etileno, mostrando o envolvimento deste fito-hormônio na expressão dos referidos genes. Entretanto, as quantidades de ácido jasmônico em folhas tratadas ou não com WAF-1 não diferiram significativamente. Mesmo para o ácido salicílico, conhecido como ativador na indução de resistência em tabaco, não houve alteração nos níveis basais em folhas tratadas com WAF-1.

De uma maneira geral, com base nos resultados obtidos por diversos autores, pode-se inferir que etileno, ácido jasmônico e ácido salicílico podem interagir negativamente ou positivamente, dependendo do tipo de patógeno ou da resposta específica de defesa (WANG et al., 2002). Ou mesmo independentemente (SEO et al. 2003), em função dos genes R ativados. O desafio será a caracterização de como é determinada a interação positiva ou negativa sob diferentes condições para o etileno e outras rotas de sinalização, especialmente do ácido jasmônico e ácido salicílico, em infecções patogênicas e estresses ambientais (WANG et al., 2002).

Entretanto, outros fito-hormônios, apesar de pouco estudados ainda, em relação às respostas das plantas a ferimentos e ao ataque de patógenos, devem interagir com o etileno, JA e SA, interferindo diferencialmente na indução da sinalização e no acúmulo de metabólitos secundários de defesa.

A auxina tem a habilidade de promover a síntese de etileno, aumentando a conversão de AdoMet (SAM) a ACC. Assim, certas respostas antes atribuídas à auxina podem ser devidas ao etileno, em resposta à auxina. Inibidores da síntese de proteínas bloqueiam a síntese de ACC e a síntese de etileno induzida por auxina, demonstrando a importância da auxina na síntese de etileno. A aplicação de AIA exógeno aumenta os níveis de mRNA que codifica para ACC sintase (TAIZ & ZEIGER, 1998). Em tomateiro há ao menos 9 genes para ACC sintase induzidos por auxina ou ferimento.

Plantas de Galium aparine, tratadas com ácido indolacético, mostraram aumentos nos níveis de etileno, ACC e ácido abscísico (HANSEN & GROSSMANN, 2000). Inibidores da síntese de etileno determinaram decréscimo na acumulação de ácido abscísico (ABA) e a aplicação de etileno exógeno promoveu a síntese de ABA. Apesar deste estudo não envolver respostas a estresses, tais interações devem ser importantes durante a indução da resistência.

Futuros estudos para caracterizar melhor e mais detalhadamente as interações entre etileno e outras rotas de resposta na defesa das plantas, podem ser muito úteis para a compreensão da complexidade das interações das plantas com o ambiente (WANG et al., 2002). O desafio imediato será a caracterização do que faz uma interação ser positiva ou negativa sob diferentes condições para o etileno e outras rotas de sinais, especialmente JA e SA, em resposta ao ataque de pragas e sob estresse ambiental.

2.6. Genes de resistência e de mecanismos de defesa das plantas: