Sugarcane plants (Saccharum sp) originates from Southeast Asia but has adapted to the climate and soil in Brazil thus become the main crop for ethanol and sugar production. The main obstacles in sugarcane production are pests and plant diseases. Amongst the various sugarcane pests, Diatrea saccharalis, are of great importance as they attack the sugarcane stalk. Upon attack, sugarcane plants combine constitutive and induced defenses in order to prevent further damage. Volatile organic compounds and secondary metabolites are two mechanisms synthetized by the plant that provides protection against herbivores. Based on the attributes, secondary metabolites have gained great interest as a tool for pest management. This study aims to identify volatile metabolites and metabolite alterations upon herbivore attack in different sugarcane cultivars in order to determine resistance. In addition, the effect of various chlorogenic acid doses on the different life stages of D. saccharalis was evaluated. Initially, two sugarcane cultivars were analyzed, SP81-3250 and SP89-1115, that are considered to be susceptible and resistant, respectively. These cultivars were acquired by the germplant bank of the Genetic Improvement Program of sugarcane at the Federal University of Viscosa (RIDESA). In addition, different material from the Saccharum Complex was used, including Saccharum officinarum, Saccharum officinarum (Caiana), Miscanthu and Erianthus, all acquired from EMBRAPA Tabuleiros Costeiros. The following behavioral assays were conducted: choice assays using wind tunnel, oviposition assays and larval performance when exposed to two plant cultivars (SP81-3250 and SP89-1115). Extraction and identification of phenolic compounds, DIMBOA and chlorogenic acid from SP81-3250 and SP89-1115 was conducted. Results from the no choice oviposition assay using D.saccaralis demonstrated a significant preference for oviposition on the SP89-1115 cultivar. There was a significant difference between the volatile profiles of the two different cultivars, which could explain the preference of D.saccaralis. The two cultivars also presented a quantitative difference of phenolic compounds present in both leaf and root tissue with and without infestation, chlorogenic acid was only detected in leaf tissue and at higher concentrations in the resistant cultivar. Feeding adult D. saccharalis with a diet containing chlorogenic acid resulted in deformation after emerging from the pupae. The various materials from the “Saccharum complex” presented a varied VOC profile. This study demonstrated that there is a difference between cultivars of sugarcane plants and their direct and indirect defense mechanisms. This provides a potential aspect that should be further explored within genetic programs of sugarcane and the development of resistant cultivars. / A cana-de-açúcar (Saccharum sp.) é uma planta originária do sudeste da Ásia que adaptou-se bem ao clima e solo do Brasil, sendo a principal matéria-prima para a produção de etanol e açúcar. Um dos grandes entraves à produção de cana-de-açúcar ainda é o ataque de pragas e doenças. Dentre as pragas mais importantes para a cultura estão as que atacam o colmo e entre elas a broca-da-cana, Diatraea saccharalis. As plantas ao serem atacadas se protegem através da combinação de defesas constitutivas e induzidas que consequentemente, podem interromper a propagação do dano. Entre essas defesas está a síntese de compostos orgânicos voláteis (COVs) e a produção de metabólicos secundários tóxicos que lhes atribui proteção contra diferentes herbívoros. Este trabalho busca Identificar os metabólitos voláteis e as alterações metabólicas em diferentes cultivares de cana-de-açúcar que sejam induzidas em resposta a herbivoria, visando a busca de novas fontes de resistência. Além disso, avaliou-se o efeito de diferentes doses do ácido clorogênico sobre as diferentes fases do ciclo de vida de D. saccharalis. Primeiramente duas cultivares de cana-de-açucar foram analisadas SP81-3250 e SP89-1115 (consideradas resistente e suscetível, respectivamente). Estas foram adquiridas junto ao banco de germoplasma do Programa de Melhoramento Genético de cana-de-açúcar da Universidade Federal de Viçosa (RIDESA). Num segundo momento utilizaram-se diferentes materiais do “complexo Saccharum”, entre elas Saccharum officinarum, Saccharum officinarum (Caiana), Miscanthu e Erianthus que foram adquiridos junto a EMBRAPA Tabuleiros Costeiros. Foram realizados bioensaios de preferência em túnel de vento, comportamento de oviposição e performance larval, além de extração e identificação de compostos fenólicos, DIMBOA e ácido clorogênico nas duas cultivares SP81-3250 e SP89-1115. No teste de oviposição com chance de escolha D. saccharalis a mostrou preferência de oviposição para a cultivar suscetível SP89-1115. As diferenças encontradas entre os perfis dos COVs podem auxiliar a explicar este comportamento. As duas cultivares também apresentaram diferenças quantitativas e qualitativas nos compostos fenólicos presentes nos tecidos foliares e radiculares com e sem infestação, entre eles, o ácido clorogênico que foi detectado apenas no tecido foliar e em maior concentração na cultivar resistente. Quando adultos de D. saccharalis foram alimentados com dietas adicionadas de ácido clorogênico, estes apresentaram má formação após emergirem das pupas. Os diferentes materiais do “complexo Saccharum” apresentaram também diferenças nos perfil de COVs. Os resultados obtidos demonstram que diferentes cultivares de cana-de-açúcar possuem respostas de defesa direta e indireta distintas, apresentando-se como potencial a ser explorado e aplicado em Programas Genético de cana-de-açúcar no desenvolvimento de materiais mais resistentes.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:www.repositorio.ufal.br:riufal/1638 |
| Date | 02 September 2016 |
| Creators | Tavares, Sheila dos Santos |
| Contributors | Sant'Ana, Antônio Euzébio Goulart, http://lattes.cnpq.br/8895697287739745, Riffel, Alessandro, http://lattes.cnpq.br/4849680463966069, Goulart, Henrique Fonseca, http://lattes.cnpq.br/2954310055607663, Lima, Gaus Silvestre de Andrade, http://lattes.cnpq.br/8851828663496808, Gomes, Francis Soares, http://lattes.cnpq.br/8626107472806227, Oliveira, Jaim Simões de, http://lattes.cnpq.br/4062180652159320 |
| Publisher | Universidade Federal de Alagoas, Brasil, Programa de Pós-Graduação em Química e Biotecnologia, UFAL |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFAL, instname:Universidade Federal de Alagoas, instacron:UFAL |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | bitstream:http://www.repositorio.ufal.br:8080/bitstream/riufal/1638/2/license.txt, bitstream:http://www.repositorio.ufal.br:8080/bitstream/riufal/1638/1/Ecologia+Qu%C3%ADmica+da+Cana-de-ac%C3%BAcar+caracterizacao+das+repostas+de+defesa.pdf |
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