Metil Jasmonato no aumenta a resistência de plantas de cana-de-açucar sob estresse biótico e abiótico

Abstract

A ocorrência simultânea de estresses bióticos e abióticos representa um dos principais desafios na produção agrícola, especialmente em culturas de elevada importância econômica, como a cana-de-açúcar (Saccharum spp.). Entre os fatores mais limitantes para a cultura destacam-se o déficit hídrico e a herbivoria causada por Diatraea saccharalis (Lepidoptera: Crambidae), os quais podem atuar de forma interativa, intensificando danos fisiológicos, oxidativos e metabólicos. Nesse contexto, o metil jasmonato (MeJA) tem sido considerado como um importante regulador das respostas de defesa vegetal, atuando na sinalização de estresse e na modulação do metabolismo antioxidante. No entanto, ainda são limitadas as informações sobre os efeitos do MeJA em cana-de-açúcar sob condições de estresses múltiplos. Assim, esta tese teve como objetivo investigar o papel do MeJA na modulação das respostas antioxidantes e fisiológicas da cana-de-açúcar submetida à herbivoria por D. saccharalis e ao déficit hídrico, de forma isolada e combinada. Para isso, foram conduzidos experimentos em casa de vegetação utilizando delineamentos em blocos ao acaso, em esquemas fatoriais envolvendo diferentes concentrações de MeJA, presença ou ausência de infestação pela broca-da-cana e condições de disponibilidade hídrica. Foram avaliados parâmetros fisiológicos, indicadores de estresse oxidativo, antioxidantes enzimáticos e não enzimáticos, pigmentos fotossintéticos e variáveis associadas ao metabolismo redox. Os resultados demonstraram que a herbivoria e o déficit hídrico promoveram alterações significativas no metabolismo antioxidante da cultura, intensificando o acúmulo de espécies reativas de oxigênio e a peroxidação lipídica, principalmente sob estresse combinado. A aplicação exógena de MeJA promoveu respostas dependentes da dose e do contexto fisiológico, ativando mecanismos de defesa antioxidante mesmo em condições sem estresse. Sob herbivoria, o MeJA favoreceu o aumento de compostos fenólicos, carotenoides, glutationa e antocianinas, além da redução dos níveis de malondialdeído. Em condições de déficit hídrico combinado com herbivoria, o MeJA estimulou enzimas antioxidantes relacionadas à detoxificação de peróxidos, como APX e GPOX, além de contribuir para a manutenção do estado hídrico e para a redução parcial dos danos oxidativos. Nossos resultados indicam que o MeJA atua na reprogramação do metabolismo redox e na indução de respostas antioxidantes em cana-de-açúcar, contribuindo para maior tolerância a estresses isolados e combinados. Dessa forma, o uso de MeJA apresenta potencial como estratégia complementar para aumentar a resiliência fisiológica da cultura em cenários de estresse múltiplo.

The simultaneous occurrence of biotic and abiotic stresses represents one of the major challenges in agricultural production, particularly in crops of high economic importance such as sugarcane (Saccharum spp.). Among the most limiting factors affecting this crop are water deficit and herbivory caused by Diatraea saccharalis (Lepidoptera: Crambidae), which may interact synergistically, intensifying physiological, oxidative, and metabolic damage. In this context, methyl jasmonate (MeJA) has been recognized as an important regulator of plant defense responses, acting in stress signaling and modulation of antioxidant metabolism. However, information regarding the effects of MeJA in sugarcane under multiple stress conditions remains limited. Therefore, this thesis aimed to investigate the role of MeJA in modulating the antioxidant and physiological responses of sugarcane subjected to herbivory by D. saccharalis and water deficit, both individually and in combination. To this end, greenhouse experiments were conducted using randomized block designs in factorial arrangements involving different MeJA concentrations, presence or absence of sugarcane borer infestation, and distinct water availability conditions. Physiological parameters, oxidative stress indicators, enzymatic and non-enzymatic antioxidants, photosynthetic pigments, and variables associated with redox metabolism were evaluated. The results demonstrated that herbivory and water deficit promoted significant alterations in the antioxidant metabolism of sugarcane, intensifying the accumulation of reactive oxygen species and lipid peroxidation, particularly under combined stress conditions. Exogenous application of MeJA promoted responses dependent on both dose and physiological context, activating antioxidant defense mechanisms even under non-stress conditions. Under herbivory, MeJA enhanced the accumulation of phenolic compounds, carotenoids, glutathione, and anthocyanins, while reducing malondialdehyde levels. Under combined water deficit and herbivory conditions, MeJA stimulated antioxidant enzymes related to peroxide detoxification, such as ascorbate peroxidase (APX) and guaiacol peroxidase (GPOX), in addition to contributing to the maintenance of plant water status and partially reducing oxidative damage. Our findings indicate that MeJA acts in the reprogramming of redox metabolism and in the induction of antioxidant responses in sugarcane, contributing to greater tolerance to isolated and combined stresses. Thus, the use of MeJA shows potential as a complementary strategy to enhance the physiological resilience of sugarcane under multiple stress scenarios.