Interações multitróficas da cana-de-açúcar: integrando a composição e função da microbiota com insetos herbívoros

• Processo: 22/09473-8
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa BIOEN - Temático
• Data de Início da vigência: 01 de junho de 2023
• Data de Término da vigência: 31 de maio de 2028
• Área do conhecimento: Ciências Agrárias - Agronomia - Fitossanidade
• Pesquisador responsável: Daniel Scherer de Moura
• Beneficiário: Daniel Scherer de Moura
• Instituição Sede: Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz (ESALQ). Universidade de São Paulo (USP). Piracicaba , SP, Brasil
• Pesquisadores principais: José Maurício Simões Bento ; Márcio de Castro Silva Filho
• Pesquisadores associados: Augusto Schrank ; Renata de Oliveira Dias
• Bolsa(s) vinculada(s): 24/10468-4 - Como e por que o inseto Diatraea saccharalis "percebe" o odor dos compostos orgânicos voláteis liberados por plantas infectadas por fungos?, BP.PD; 23/09434-5 - Análise de proteínas relacionadas a patogênese (PR) de Zea mays em interações multitróficas planta-inseto-fungo, BP.IC
• Assunto(s): Comunicação química Cana-de-açúcar Diatraea saccharalis Podridão (doença de planta) Brocas (insetos nocivos)
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: cana-de-açúcar | Complexo podridão-broca | Comunicação Química | Diatraea saccharalis | interações multitróficas | Interações multitróficas

Resumo

Ao longo das últimas décadas, estudos funcionais levaram a avanços notáveis na caracterização das interações entre plantas e seus organismos associados, sejam prejudiciais ou benéficas. A simplificação necessária dos modelos de estudo (tipicamente, uma planta interagindo com um único patógeno/parasita ou agente simbiótico) tornou possível identificar as principais vias de sinalização (genes patogênicos que codificam para efetores, cascatas de sinalização desreguladas, etc.). No entanto, os estudos sobre as respostas das plantas a múltiplas infecções são relativamente raros, embora se saiba que existem interações entre as vias de defesa. Além disso, estudos sobre interações de plantas com estressores bióticos, como insetos herbívoros, mostraram que a adaptação das plantas a esses estressores é altamente influenciada pela composição da microbiota. Em conjunto, essas observações mostram que estudos com modelos binários (planta-fungo, planta-inseto, etc) não levam em conta a complexidade biológica das interações que ocorrem na natureza e comprometem um futuro entendimento global das respostas das plantas em seu ambiente.Nos últimos 20 anos, o nosso laboratório tem feito contribuições expressivas no entendimento da interação planta-inseto-patógeno. Estes estudos envolvem desde a elucidação de mecanismos de respostas das plantas aos insetos herbívoros e patógenos, bem como na caracterização dos mecanismos adaptativos dos insetos frente às defesas das plantas. Nosso grupo de pesquisa se tornou referência no assunto tanto no país quanto no exterior. Mais recentemente, fizemos uma contribuição muito importante, que reescreve o complexo mecanismos envolvendo a broca da cana-de-açúcar (Diatraea saccharalis) e a podridão causada pelos fungos Fusarium verticillioides e Colletotrichum falcatum. Contrariamente ao entendimento corrente de que fungos oportunistas penetravam nas plantas de cana a partir dos orifícios deixados pelas lagartas no momento da infestação das plantas, mostramos que na verdade, a lagarta é o vetor dos mesmos. Além disso, mostramos que o fungo F. verticillioides controla tanto a planta como o inseto (lagarta e fêmea adulta) a fim de garantir a sua dispersão via produção de voláteis específicos. Não menos importante, foi a descoberta que o fungo é transmitido de forma vertical à geração seguinte, perpetuando-se de forma a maximizar a sua infestação nos campos. Plantas de cana infectadas pelo fungo emitem voláteis que atraem fêmeas sadias para efetuarem a sua oviposição, enquanto que fêmeas de D. saccharalis infectadas pelo fungo são atraídas por plantas não infectadas. Assim, foi descrito um pioneiro estudo da manipulação das plantas e insetos pelo fungo. Este projeto irá capitalizar a expertise das equipes para avançar na fronteira da biologia integrativa da fitossanidade. Combinará o estudo de situações experimentais complexas inspiradas diretamente em condições agronômicas reais com abordagens multidisciplinares apoiadas por habilidades, ferramentas e equipamentos de ponta (microscopia confocal, biologia molecular, instalações para plantas transgênicas, identificação química de VOCs, culturas de insetos e fungos, bioensaios de insetos, RNAseq, sequenciamento de microbiomas, etc). Este projeto será realizado em insetos-praga responsáveis por perdas econômicas consideráveis, como D. saccharalis e fungos e em plantas cultivadas economicamente importantes como cana-de-açúcar e milho. (AU)