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O papel dos compostos orgânicos voláteis na comunicação entre plantas

As plantas possuem defesas estruturais e bioquímicas contra os diferentes tipos de estresses que podem acometê-las durante sua vida.


A produção de compostos provenientes do metabolismo secundário das plantas varia bastante entre os grupos de vegetais e tem sido associada a capacidade de respostas à necessidades específicas, adquiridas ao longo da evolução.


Dentre esses metabólitos secundários, os compostos orgânicos voláteis (COV) destacam-se por sua diversidade e versatilidade. Eles podem ser constitutivos ou induzidos e as principais funções a que estão associados são sinais para desencadear reações de defesa direta e indireta, comunicação planta-planta e atração de polinizadores. Porém, por se formarem também a partir de subprodutos de outros processos da planta, há relatos de que eles possam ser emitidos para a atmosfera sem função aparente.


Mas depois de tudo que temos aprendido sobre as plantas aqui no PlantaconsCiência, é mais provável que a função ainda não tenha sido descoberta, do que a planta gastar energia a toa, não é mesmo?


Diversidade dos COV e a vacinação verde como alternativa para agricultura

A diversidade dos COV tem relação não apenas com a sua composição, mas com a forma e o local de liberação, além do tipo de vegetação. Eles podem ser produzidos e liberados por praticamente qualquer tecido vegetal, considerando também diferentes tipos de vegetação, desde gramíneas até árvores.

Os compostos orgânicos voláteis (COV) são produzidos e liberados pelos tecidos vegetais e têm efeitos sobre herbívoros e patógenos.


Brilli e colaboradores chamaram a atenção para o potencial agronômico dos compostos orgânicos voláteis (COV) como uma solução sustentável para a defesa de plantas contra herbivoria, agentes patogênicos e estresses ambientais, o que pode ter influência positiva na produção agrícola.


Os autores explicam que os COV podem funcionar como uma “vacinação verde”, uma vez que as plantas mantem uma memória a eventos de estresse que podem auxiliar na resposta a reações estressantes futuras. Ensaios experimentais mostraram que os COV liberados por folhas são eficazes para inibir a germinação e o desenvolvimento de patógenos. Um exemplo foi a eficácia de monoterpenos (um tipo de COV) contra o fungo Botritys cinerea, ou mofo cinzento, que ataca uma ampla variedade de plantas, dentre elas, o morango.


Os COV emitidos pelas plantas também poderiam controlar até plantas consideradas daninhas numa cultura de interesse agronômico, devido ao efeito de alelopatia.


Aprimoramento para o sucesso

Tudo isso parece a solução perfeita, não é ? Porém, o grande desafio do uso de COV é a aplicação direta no campo. Tais compostos reagem rápido com poluentes atmosféricos (NOx, ozônio e outros) e isso pode comprometer o alcance dos efeitos em uma grande área de plantada.


O sistema empurra-puxa usa um consórcio entre plantas que emitem compostos orgânicos voláteis (COV) que repelem herbívoros e os empurram para plantas que estão ao redor da cultura de interesse (no exemplo, é o milho, em amarelo).


Em testes laboratoriais o desempenho desses compostos orgânicos voláteis é excepcional, porém em situações reais de campo e em larga escala, apenas uma estratégia contra herbivoria têm sido utilizada. Trata-se do consórcio entre uma cultura de interesse e plantas que emitam COV para repelir herbívoros e outras plantas que os atraiam para fora do campo (estratégia empurra-puxa, do inglês push-pull strategy).


Muitos são os desafios para que o uso dos COV seja amplamente utilizado na agricultura, porém com o uso da tecnologia, como o nanoencapsulamento, por exemplo, será possível avançar na aplicação destes compostos de forma assertiva. Para isso, é crucial o estudo de base dos mecanismos de percepção dos compostos orgânicos voláteis pelos tecidos vegetais.


Referências

BRILLI, F.; LORETO, F.; BACCELLI, I. Exploiting plant volatile organic compounds (VOCs) in agriculture to improve sustainable defense strategies and productivity of crops. Frontiers in Plant Science, v. 10, p. 264, 2019.

HOLOPAINEN, J. K. Main inducible volatile compounds emitted by plants. Trends in Plant Science, v. 11, n. 9, p. 529-533, 2004.

STENBERG, J. A. et al. Optimizing crops for biocontrol of pests and disease. Trends in plant science, v. 20, n. 11, p. 698-712, 2015.

VIVALDO, G. et al. The network of plants volatile organic compounds. Scientific Reports, v. 7, n. 1, p. 1-18, 2017.


Texto escrito por Márcia Gonçalves Dias.


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