Mecanismos de defesa em plantas de Solanum tuberosum L. em resposta a bactérias fitopatogênicas

Abstract

The natural resistance of plants to disease is based not only on preformed mechanisms, but also on induced mechanisms. The defense mechanisms present in resistant plants may also be found in susceptible ones. This study attempts to analyze phenolic compounds levels, including the flavonoid group and polyphenol oxidase (PPO) and peroxidase (POX) activities in Solanum tuberosum cv. Agata, in response to inoculation of the incompatible plant pathogenic bacteria Xanthomonas axonopodis and Ralstonia solanacearum, and the compatible bacteria Erwinia carotovora. Bacteria compatibility was evaluated using tubers infiltration. Tubers infiltrated with E. carotovora suspensions exhibited disease symptoms. On the other hand, bacteria R. solanacearum and X. axonopodis did not induce disease. Leaf inoculation was performed depending on the number and location of the leaves on the stem. Multiple-leaf inoculation was performed on basal, intermediate and apical leaves and single inoculations on intermediate leaves. Leaves inoculated with bacterial suspensions of X. axonopodis and R. solanacearum showed hypersensitive response (HR) within 24 hpi, while leaves inoculated with E. carotovora showed disease symptoms. Therefore, the R. solanacearum isolate used in the experiments did not exhibit virulence to this potato cultivar. Regardless of the bacterial treatments, multiple-inoculated basal leaves presented higher PPO and POX activities and lower levels of total phenolic compounds and flavonoids, when compared to apical leaves. Basal and intermediate leaves inoculated with R. solanacearum and X. axonopodis showed an increase in total phenolic compounds and flavonoid levels. These increases were similar or higher than the levels observed in non-inoculated apical leaves. In general, multiple-leaf inoculations showed the highest levels of phenolic compounds and flavonoids, while the single inoculations presented the highest increase in PPO activity. However, with POX activities there were no significant differences between single and multipleleaf inoculations. In the present study, the plant defense metabolism in this potato cultivar was stimulated by incompatible bacteria, indicating their potential use as inducers for further plant defense against any subsequent attack by compatible pathogens.

A resistência natural das plantas a doenças é baseada tanto em mecanismos pré-formados quanto em mecanismos induzidos. Esse estudo pretendeu analisar os níveis de compostos fenólicos, incluindo o grupo dos flavonóides e as atividades das enzimas polifenoloxidases (PPOs) e peroxidases (POX) em Solanum tuberosum cv. Ágata, em resposta às inoculações com as bactérias fitopatogênicas incompatíveis Xanthomonas axonopodis, Ralstonia solanacearum, e compatíveis Erwinia carotovora. A compatibilidade das bactérias foi avaliada através da inoculação de tubérculos. Tubérculos infiltrados com E. carotovora exibiram sinais de doença e com R. solanacearum e X. axonopodis não desenvolveram doença. As inoculações nas folhas foram realizadas dependendo do número e das localizações das folhas nos ramos. As inoculações múltiplas foram realizadas nas folhas basais, intermediárias e apicais e as inoculações simples ocorreram nas folhas intermediárias. As folhas inoculadas com as suspensões de X. axonopodis e R. solanacearum exibiram a resposta de hipersensibilidade (HR) dentro de 24 hpi, enquanto que as folhas inoculadas com E. carotovora evidenciaram sintomas de doença. Portanto, o isolado de R. solanacearum utilizado nos experimentos não mostrou virulência a esta cultivar de batata. Independentemente do tratamento bacteriano, as folhas basais apresentaram nas inoculações múltiplas, as mais altas atividades das PPOs e das POX e os níveis mais baixos de compostos fenólicos totais e de flavonóides, quando comparadas com as folhas apicais. As folhas basais e as intermediárias inoculadas com R. solanacearum e com X. axonopodis mostraram um aumento nos níveis de compostos fenólicos totais e de flavonóides. Esses aumentos foram similares ou maiores que os níveis observados nas folhas apicais não inoculadas. De um modo geral, as inoculações múltiplas exibiram os maiores níveis de compostos fenólicos totais e de flavonóides, enquanto que as inoculações simples apresentaram os maiores aumentos nas atividades das PPOs. Contudo, as atividades das POX não apresentaram diferenças significativas entre as inoculações múltiplas e simples. No presente estudo, o metabolismo de defesa nesta cultivar de batata foi estimulado pelas bactérias incompatíveis, indicando a sua posterior utilização como indutoras da defesa da planta contra o ataque subseqüente de patógenos compatíveis.