Caracterização anatômica quantitativa e composição de óleos essenciais em três estágios foliares de clones de eucalipto e sua relação com a ferrugem

Abstract

Na natureza, a maioria das plantas é resistente aos diferentes patógenos, e essa resistência pode estar relacionada à existência de substâncias tóxicas aos microrganismos. As reações bioquímicas, que ocorrem nas células do hospedeiro, produzem substâncias que se mostram tóxicas ao patógeno ou criam condições adversas para o seu crescimento no interior da planta, contribuindo significativamente para a resistência. Além dos fatores bioquímicos existem mecanismos estruturais de defesa que atuam conferindo resistência ao hospedeiro à infecção por patógenos. O presente trabalho procurou quantificar os caracteres anatômicos foliares, em três estágios (E1, E3 e E5) de desenvolvimento; analisar a patogênese de Puccinia psidii pela micromorfologia da folha e caracterizar a composição dos óleos essenciais de clones de eucalipto, a fim de relacionar esses fatores com a resistência à ferrugem, causada pelo fungo Puccinia psidii. Para o estudo anatômico e dos óleos essenciais, foram selecionados clones com diferentes graus de resistência, sendo o clone A resistente, o clone B suscetível e o clone C altamente suscetível. Para a microscopia eletrônica de varredura foram selecionados os clones A e C. Através da anatomia quantitativa da região internervural da folha, o clone A apresentou diferenças estruturais que podem estar ligadas à resistência desse material, como: maior espessura das cutículas abaxial e adaxial, maior espessura do parênquima paliçádico adaxial, maior % de parênquima paliçádico, maior número e área de cavidades oleíferas, menor espessura da epiderme abaxial e menor espessura e % de parênquima lacunoso. Estes parâmetros podem dificultar a penetração do patógeno e a sua colonização nos tecidos do hospedeiro. Além disso, o estudo anatômico possibilitou a discriminação do primeiro estágio foliar do clone altamente suscetível em relação aos demais, indicando a relação desses caracteres com a ferrugem, já que esta tem preferência por folhas novas e órgãos em início de desenvolvimento. A análise dos óleos essenciais e a quantificação das substâncias presentes demonstraram, por meio de análise estatística multivariada, a discriminação do primeiro estágio foliar de todos os clones, bem como a diferenciação entre os clones avaliados. O clone altamente suscetível apresentou alta porcentagem de γ-terpineno e o clone resistente diferiu pela maior porcentagem de limoneno, podendo essas substâncias ser consideradas como marcadores bioquímicos de resistência à ferrugem do eucalipto. A micromorfologia revelou, para o clone A (resistente) a manutenção da sua resistência, nos três estágios foliares, em função da ausência de sintomas, provocados pelo patógeno, na superfície foliar e pela menor incidência de apressórios formados. Os resultados demonstram que os caracteres anatômicos quantitativos e bioquímicos podem influenciar na resistência de uma planta a determinada doença. Dessa forma, cutículas mais delgadas facilitam a penetração do patógeno na planta e epidermes mais espessas disponibilizam maior quantidade de nutrientes, necessários ao desenvolvimento do agente causal. Uma vez que alguns metabólitos secundários atuam na defesa da planta contra agentes invasores, a composição e quantificação dos óleos essenciais, bem como a presença de maior área e número de cavidades secretoras dessas substâncias, são importantes na resistência do hospedeiro ao Puccinia psidii.

In nature, most plants are resistant to the many existing pathogens, and such resistance could be related to the existence of substances that are toxic to microorganisms. The biochemical reactions that take place in cells of the host produce substances that are toxic to the pathogen or create adverse conditions for their growth inside the plant, significantly contributing toward resistance. In addition to biochemical factors, there are structural defense mechanisms that act by conferring resistance to the host against infection by pathogens. This work's objective was to quantify leaf anatomical characters at three developmental stages (E1, E3, and E5); analyze Puccinia psidii pathogenesis via leaf micromorphology; and characterize the essential oils composition of eucalyptus clones, in order to establish a relationship between these factors and resistance to rust caused by the fungus Puccinia psidii. In the anatomical and essential oils study, clones with different degrees of resistance were selected as follows: clone A was considered resistant, clone B susceptible, and clone C highly susceptible. Clones A and C were selected for scanning electron microscopy. By quantitative anatomy of the leaf interveinal region, clone A exhibited structural differences that could be linked to resistance in this material, such as: greater thickness of the abaxial and adaxial cuticles, greater thickness of the adaxial palisade parenchyma, greater palisade parenchyma percentage, higher number and area of oleiferous receptacles, smaller thickness of the abaxial epidermis, and smaller thickness and percentage of spongy parenchyma. These parameters can make it difficult for the pathogen to penetrate and colonize host tissues. In addition, the anatomical study allowed the discrimination of the first leaf stage in the highly susceptible clone in relation to the others, indicating a relationship between these characters and rust, since the disease occurs preferably on young leaves and organs at the initial stages of development. The essential oils analysis and quantification of substances present demonstrated, by means of multivariate statistical analysis, the discrimination of the first leaf stage in all clones, as well as a differentiation between the clones evaluated. The highly susceptible clone showed higher percentage of γ- terpinene and the resistant clone was different because of its higher percentage of limonene, which could be biochemical marks for the rust resistance in Eucalyptus. The micromorphology revealed that clone A (resistant) maintained its resistance condition during the three leaf stages, because of a lack of symptoms caused by the pathogen on the leaf surface, and because of a reduced incidence of appressoria formed. The results demonstrate that quantitative anatomical and biochemical characters influence the resistance of a plant to a given disease. Thus, thinner cuticles facilitate the pathogen's penetration into the plant, while thicker epidermides make a greater amount of nutrients available, required for development of the causal agent. Since some secondary metabolites act by defending the plant against invasive agents, the composition and quantification of essential oils, as well as the presence of a larger area and greater number of glands that secrete these substances, are important for host resistance to Puccinia psidii.