Interação parasita-hospedeiro e síntese de azafranina em raízes da hemiparasita de raiz Escobedia grandiflora

Abstract

Escobedia grandiflora (L.f) Kuntze é uma planta hemiparasita de raiz que possui raízes de cor laranja, caracterizadas pela presença de azafranina, que são usadas com fins medicinais e como corante alimentar. Apesar da importância desta planta, pouco se conhece sobre o seu hábito parasítico e o pigmento da raiz. O presente trabalho objetivou avaliar as interações de E. grandiflora com as hospedeiras, bem como investigar sobre a biossíntese e a função da azafranina nas raízes de E. grandiflora. Foram desenvolvidos quatro capítulos que abordaram: (i) a sua influência na composição e diversidade de plantas em quatro comunidades; (ii) a indagação sobre a biossíntese da azafranina e sua função nas raízes de E. grandiflora; (iii) a determinação da preferência por hospedeiros em duas fases do desenvolvimento de E. grandiflora e (iv) a avaliação da interação entre E. grandiflora e duas hospedeiras, Paspalum glaucescens e Eryngium elegans. Os principais resultados obtidos foram que: (i) na presença de E. grandiflora houve variação na composição de espécies em quatro comunidades de plantas do sul do Brasil. Ademais, ela foi associada com maior riqueza de espécies, maior diversidade e uniformidade, bem como houve redução da cobertura das plantas mais dominantes em quatro comunidades de plantas. Os resultados encontrados foram similares nas quatro comunidades avaliadas, que apresentaram fisionomias marcadamente diferentes. (ii) Foi confirmada a presença maioritária da azafranina nas raízes de E. grandiflora, assim como foram identificados os genes que codificam as enzimas associadas a biossíntese dos carotenoides e apocarotenoides. Adicionalmente, foi revelado que a azafranina é armazenada nos espaços intercelulares do córtex radicular e na área de interação entre o haustório e a raiz hospedeira. (iii) Plantas adultas de E. grandiflora são generalistas conseguindo parasitar uma ampla gama de hospedeiros. Porém, no crescimento inicial de Escobedia tem preferência por hospedeiras específicas, que permitem o maior crescimento (iv) Constatou-se que E. grandiflora não afetou o desenvolvimento das hospedeiras, nem influenciou na competição entre elas. Por outro lado, quando os dois hospedeiros estavam juntos, E. elegans afetou notavelmente o desenvolvimento de P. glaucescens, independente da presença do hemiparasita. Entretanto, a presença de P. glaucescens afetou negativamente a sobrevivência e crescimento de E. grandiflora. Contudo, a presença de E. elegans beneficiou a sobrevivência e crescimento de E. grandiflora, mesmo na presença de P. glaucescens.

Abstract: Escobedia grandiflora is a root hemiparasitic plant with orange-coloured roots used for medicinal and cooking dye purposes. However, much uncertainty still exists about the root orange pigment and the parasitic habit. In this sense, the objective of this Ph.D. Dissertation was to evaluate the interactions between E. grandiflora and their hosts and investigate azafrin biosynthesis and its function in E. grandiflora roots. Four chapters were developed that addressed: (i) the influence of E. grandiflora on the structure and diversity of four plant communities in which it occurs of southern Brazil; (ii) the azafrin biosynthesis and function in Escobedia roots; (iii) the host preference in two development stages of E. grandiflora and (iv) the interaction between E. grandiflora and two host species, Paspalum glaucescens and Eryngium elegans. The main results obtained were: (i) species composition differed in E. grandiflora presence and their presence was associated with higher species richness, diversity, and evenness. Furthermore, the percentage of dominant species decreased with the presence of E. grandiflora. These results were consistent over the four grasslands evaluated in the present study (ii) The major compound of E. grandiflora roots was confirmed as azafrin. Also, the genes that encode the carotenoid and apocarotenoid pathways were identified in E. grandiflora roots. In addition, azafrin is stored in the intercellular spaces of the root cortex and the interface between the haustorium and the host root. (iii) Mature plants of E. grandiflora are generalist, parasitizing a wide range of host species from natural populations, however, during the early growth, E. grandiflora exhibited a better development when in contact with specific host species. (iv) Escobedia grandiflora did not affect the host development. In contrast, E. elegans positively influenced the survival and development of Escobedia and negatively the P. glaucescens development. Furthermore, this rosette species also changed the outcome of the interaction between Escobedia and P. glaucescens, reducing grass's competitive strength and benefiting the presence of the hemiparasite. Hence, the improvement of Escobedia development by hosts promoted a substantial azafrin level in the root, being major particularly in the presence of both hosts.