Exopolissacarídeos de Lactobacillus plantarum na indução de resistência em tomateiro contra mancha bacteriana

Abstract

A mancha bacteriana é uma doença de grande importância em plantações de tomate. A produtividade das plantas atacadas por esta fitomoléstia é comprometida principalmente pela redução da área foliar. A aplicação de exopolissacarídeos (EPS) de Lactobacillus plantarum pode representar uma forma alternativa de controle de doenças em plantas de tomate. Esse trabalho objetivou avaliar o potencial do EPS de L. plantarum para controlar a mancha bacteriana causada por Xanthomonas gardneri em plantas de tomate. Após o crescimento de L. plantarum em biorreator, extraiu-se o EPS do meio de cultura livre de células. O EPS foi caracterizado por FTIR e aplicado em plantas de tomateiro (0; 0,5; 1,5 e 3,0 mg mL-1), e a inoculação do patógeno foi realizada 3 ou 7 dias depois. Verificou-se também o efeito protetor local e sistêmico do elicitor. In vitro, testou-se a atividade antimicrobiana do EPS contra X. gardneri. Mecanismos de defesa bioquímicos (teor de compostos fenólicos totais e de flavonoides, atividade da fenilalanina amônia liase (FAL), lipoxigenase (LOX), glutationa redutase (GR), peroxidases (POX), polifenoloxidases (PFO), catalase (CAT), superóxido dismutase (SOD) e reação de hipersensibilidade (acúmulo de H2O2)), alterações fisiológicas (taxa fotossintética, condutância estomática, transpiração, rendimento fotoquímico do fotossitema II e índice SPAD) e morfológicas (microscopia de luz e fluorescência) foram analisados a partir de plantas de tomateiro tratadas com água destilada, EPS (1,5 mg mL-1) ou ASM (0,05 mg mL-1), inoculadas ou não com X. gardneri. Verificou-se redução de mais de 70% na severidade da mancha bacteriana em plantas de tomateiro tratadas com o EPS (1,5 mg mL-1) em relação à testemunha. O EPS de L. plantarum foi capaz de induzir resistência quando aplicado 3 dias antes da introdução do patógeno e apresentou efeito protetor local. In vitro, o EPS não apresentou atividade antimicrobiana sobre o agente patogênico. Alterações no perfil espectrofotométrico, na concentração dos ácidos ascórbico e elágico, e na atividade das enzimas FAL, LOX, GR, PFO, CAT e SOD foram observados em plantas tratadas com EPS ou ASM, desafiadas com o patógeno. Observou-se acúmulo de H2O2 nas células estomáticas e acúmulos celulósicos na epiderme das folhas tratadas com EPS. A taxa fotossintética aumentou nas plantas previamente pulverizadas com EPS e desafiadas com o patógeno, e diferentemente do observado nas plantas tratadas com ASM, o biopolímero reduziu a condutância estomática e a transpiração dos vegetais. Os parâmetros de rendimento fotoquímico e o índice SPAD não foram alterados com a aplicação do EPS. A aplicação do EPS altera o metabolismo de defesa das plantas e pode ser considerada uma alternativa para o controle da mancha bacteriana. O modo de ação é discutido em termos das alterações fisiólogicas, morfológicas e bioquímicas em plantas de tomate.<br>

Abstract : Bacterial spot is a disease of great importance in tomato crops. The productivity of plants attacked by this disease is mainly compromised by the reduction in leaf area. The application of exopolysaccharides (EPS) of Lactobacillus plantarum may represent an alternative form of disease control in tomato plants. This study aimed to evaluate the potential of EPS from L. plantarum to control bacterial spot caused by Xanthomonas gardneri in tomato plants. After growth of L. plantarum in a bioreactor, the EPS was extracted from cell-free culture medium. The EPS was characterized through FTIR and applied to tomato plants (0, 0.5, 1.5 and 3.0 mg mL-1) and inoculation of the pathogen was performed 3 or 7 days later. We also tested the local and systemic effect of the elicitor. In vitro, we tested the antimicrobial activity of EPS against X. gardneri. Biochemical defense mechanisms (phenolics compouds and flavonoids content, PAL, LOX, GR, POX, PPO, CAT, SOD activities and hypersensitivity reaction (accumulation of H2O2)), physiological (photosynthetic rate, stomatal conductance, transpiration, photochemical of fotossitema II and SPAD) and morphological (light and fluorescence microscopy) changes were analyzed from tomato plants treated with distilled water, EPS (1.5 mg mL-1) or ASM (0.05 mg mL-1), inoculated or not with X. gardneri. The EPS (1.5 mg mL-1) of L. plantarum was able to induce resistance when applied 3 days before the introduction of the pathogen and showed effect of local protection. In vitro, the EPS did not present antimicrobial activity against the pathogen. Changes in the spectrophotometric profile, ascorbic and ellagic acid concentration and in FAL, LOX, GR, PFO, CAT and SOD activities were observed in plants treated with EPS or ASM and challenged with the pathogen. It was observed accumulation of H2O2 in stomatal cells and alterations in the epidermis of the leaves treated with EPS. The photosynthetic rate increased in the plants previously sprayed with EPS and challenged with the pathogen, and different from that observed in the plants treated with ASM the biopolymer was able to reduce stomatal conductance and transpiration rates of plants. The photochemical performance parameters and the SPAD index didn?t change with the application of EPS. The application of EPS triggered the defense metabolism of tomato plants and can be an alternative to protect plants against bacterial spot. The mode of action is discussed in terms of physiological, morphological and biochemical changes in tomato plants.