Mecanismo de resposta de plantas de soja ao ataque de Anticarsia gemmatalis pela via das lipoxigenases | Mechanism of answer of the soybean plants to Anticarsia gemmatalis attack by the lipoxygenases pathway

Lipoxigenases (EC: 1.13.11.12) são enzimas que catalisam a dioxigenação estereoespecífica de ácidos graxos poliinsaturados que contêm o sistema cis,cis-1,4-pentadieno, formando hidroperóxidos que são posteriormente metabolizados, produzindo substâncias fisiologicamente ativas. A Via das Lipoxigenases promove a formação de compostos orgânicos voláteis responsáveis pelo beany flavor dos grãos de soja, o que limita a utilização dessa oleaginosa na alimentação humana. Outra barreira que limita o consumo da oleaginosa na dieta humana são os inibidores de proteases (KTI) que constituem um dos principais fatores antinutricionais da soja. A Via das Lipoxigenases está ligada a importantes processos fisiológicos da planta, tais como: crescimento, desenvolvimento, senescência e na biossíntese de moléculas regulatórias. É postulado que os inibidores de proteases atuam no mecanismo de defesa de plantas contra infestação de insetos e patógenos. Uma estratégia para eliminação do beany flavor e dos fatores antinutricionais é a retirada, pela manipulação genética, das lipoxigenases e dos inibidores de proteases (KTI) dos grãos de soja, desde que essa manipulação genética não altere as funções das lipoxigenases e dos inibidores de proteases presentes nas folhas de soja, tendo em vista suas participações nos mecanismos de defesa da planta a insetos-praga e patógenos. Esse trabalho avaliou a capacidade da planta da soja de responder ao ataque da lagarta da soja ( Anticarsia gemmatalis Hübner) através da Via das Lipoxigenases. Foram utilizados quatro genótipos da variedade CAC-1, contrastando para ausência e presença de genes que codificam as lipoxigenases e os inibidores de proteases nas sementes. As plantas de soja foram submetidas ao ataque da lagarta da soja ( Anticarsia gemmatalis Hübner) e os folíolos da primeira folha trifoliolar de plantas tratadas foram coletados em 6, 12 e 24 horas na presença do inseto e em 6, 12, 24 e 48 horas na ausência do inseto, com os seus respectivos controles. Análises bioquímico-cinéticas mostraram dois picos mais acentuados de atividade e atividade específica de lipoxigenases a pH 4,5 e 6,5, com temperatura ótima de atividade e atividade específica a 25°C. Para os quatro genótipos, as atividades foram maiores nos tratamentos que nos respectivos controles. Os resultados de atividade específica sugerem que a planta de soja respondeu ao ataque da lagarta pelo aumento da atividade de lipoxigenases. Para os quatro genótipos, os valores de K Mapp determinados no pool de lipoxigenases de folhas de soja em 6, 12 e 24 horas, em presença do inseto, e em 6, 12, 24 e 48 horas, na ausência do inseto, foram menores do que os respectivos controles. Houve um aumento nos níveis de inibidores de proteases para os quatro genótipos. A produção de hexanal e de aldeídos totais foi menor 48 horas após a retirada do inseto, indicando que ocorreu resposta da planta de soja ao ataque da lagarta pela Via das Lipoxigenases.

The lipoxygenases patway is responsible for the forming of organic compounds responsible for the beany flavor in the soybean seeds, which limits the usage of the oleaginous in the human alimentation. Another barrier that limits the consumption of the oleaginous in the human diets is the inhibitors of proteases (KTI), which constitutes one of the main anti-nutritional factors of the soybeans. The lipoxygenases patway is connected to chief physiological processes of the plant, such as: growth, development, senescence and the biosynthesis of the regulatory molecules. It is postulated that the proteases inhibitors act in the plants defense mechanism against the infestation of insects and p athogens. A strategy in the elimination of the beany flavor and the anti-nutritional factors is the removal, through genetic manipulation, of the lipoxygenases and the inhibitors of proteases (KTI) from the soybean seeds, provided that this genetic manipulation does not meddle with the functions of the lipoxygenases and the inhibitors of proteases present in the soybeans leaves, having in mind its partaking in the defenses mechanism towards the attack of the soybean caterpillar ( Anticarsia gemmatalis Hübner) through means of the lipoxygenases pathway. Four genotypes of the variety CAC-1 were used, contrasting to the absence and presence of gene that codify the lipoxygenases and the inhibitors of proteases in the seeds. The soybean plants were yielded to the attack of the soybean caterpillar ( Anticarsia gemmatalis Hübner) and the follicles of the first trifoliate leaf of the assisted plants were collected in 6,12 and 24 hours in the presence of the insect and 6, 12, 24 and 48 hours in the absence of the insect, with their respective controls. Biochemical-kinetic analyses displayed two more accentuated acme of activity and specific lipoxygenases activity at pH 4,5 and 6,5, with optimum activity temperature and specific activity at 25°C, on the four genotypes, the activities were greater in the treatment than on the respective controls. The results for specific activity suggest that the soybean plant responded to the attack of the caterpillar through the increase of lipoxygenases activity. On the four genotypes, the rates of K Mapp determined in the pool of lipoxygenases of soybean leaves, in 6, 12 and 24 hours, in the presence of the insect were smaller then respective controls. There was na increase in the proteases inhibition levels on the four genotypes. The production of hexanal and total aldehydes was fewer 48 hours after the removal of the insect, indicating that there happened a response from the soybean plant towards the attack from the caterpillar, through means of the lipoxygenases patway.