Effects of multiple herbivore infestation on chemically mediated interactions: from meta-analysis to case study
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Universidade Federal de Lavras
Faculdade, Instituto ou Escola
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Escola de Ciências Agrárias – ESAL
Programa de Pós-Graduação
Programa de Pós-Graduação em Entomologia
Agência de fomento
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
Tipo de impacto
Áreas Temáticas da Extenção
Objetivos do desesenvolvimento sustentável
Dados abertos
Resumo
As respostas das plantas à herbivoria são moduladas tanto pelo nível de infestação quanto pela
identidade dos herbívoros, influenciando as defesas da planta, o desempenho dos herbívoros e
suas interações com inimigos naturais (INs). Este estudo investiga como infestações múltiplas
por artrópodes afetam a indução de defesas de planta e a emissão de voláteis induzidos pela
herbivoria (ou herbivore-induced plant volatiles, HIPVs), com impactos nas interações
tritróficas. Em uma análise mais ampla dessas interações, através de uma meta-análise,
constatamos que, embora as co-infestações alterem a composição dos voláteis, elas não
necessariamente prejudicam a localização dos hospedeiros pelos INs. INs especialistas não
diferenciaram HIPVs emitidos por plantas infestadas pelo seu hospedeiro sozinho ou em co-
infestação com herbívoros não hospedeiros, sugerindo que a comunicação química se mantém
estável, apesar da complexidade imposta pela herbivoria. Contrariando as expectativas, INs
generalistas não demonstraram preferência por voláteis emitidos por plantas que abrigavam
uma maior diversidade de hospedeiros, embora tenha sido observada uma tendência de
preferência por plantas infestadas por herbívoros de diferentes guildas alimentares (sugador e
mastigador) em relação a plantas infestadas por apenas um hospedeiro. Em um caso de estudo
específico com plantas de café (Coffea arabica) infestadas pelas cochonilha-verde (Coccus
viridis) e cochonilha-farinhenta (Planococcus citri), analisamos as vias de defesa da planta, o
desempenho das cochonilhas e a resposta do predador coccidófago Cryptolaemus montrouzieri.
Nossos resultados indicaram que P. citri induzem um aumento dos níveis de ácido jasmônico
(JA) e ácido salicílico (SA), ao passo que a herbivoria por Co. viridis desencadeou o acúmulo
de SA sem alteração da via do JA, um padrão conhecido como crosstalk negativo entre SA-JA
comumente observado em plantas sob infestação de insetos sugadores de floema. Essa
modulação hormonal resultou em um perfil de metabólitos secundários (alcaloides e compostos
fenólicos) nas folhas distinto das plantas sob infestação de Co. viridis e P. citri. A infestação
por uma das cochonilhas não influenciou a escolha subsequente da outra espécie de cochonilha,
mas a co-infestação impactou o desempenho de P. citri. A joaninha Cr. montrouzieri foi capaz
de reconhecer plantas infestadas por cochonilhas ou cochonilhas-farinhentas pelos HIPVs,
preferindo voláteis emitidos por plantas infestadas que plantas não infestadas. Porém a
infestação múltipla modificou este perfil de modo que não foi reconhecido pela joaninha como
um sinal da presença de presas. Esses resultados ressaltam a complexidade das interações
multitróficas mediadas por defesas de plantas, destacando a indução de defesas espécie-
específicas e a resiliência da sinalização tritrófica. A compreensão dessas dinâmicas fornece
insights valiosos sobre estratégias de resistência de plantas, controle biológico e suas
implicações no manejo de pragas em sistemas agrícolas.
Abstract
The response of plants to herbivory are modulated by the level of infestation and identity of
the herbivores, influencing plant defenses, herbivore performance, and their interactions with
natural enemies (NEs). This study explores how multiple infestations by arthropods affect plant
defense induction and herbivore-induced plant volatiles (HIPVs), with consequences for
tritrophic interactions. Through a broader analysis of these interactions via meta-analysis, we
found that while co-infestations alter volatiles composition, they do not necessarily impair the
ability of NE to locate their host. Specialist NEs did not differentiate between HIPVs from their
host alone or in co-infestation with non-host herbivores. This result suggests that chemical
communication remains stable despite the complexity imposed by herbivory. Contrary to
expectations, generalist NEs exhibit a preference for volatiles emitted by plants hosting a
greater diversity of herbivores. However, a tendency was observed for generalists to prefer
plants infested by herbivores from distinct feeding guilds (piercing sucking and chewing) over
those infested by a single host species. In a specific case study with coffee plants (Coffea
arabica) infested by Coccus viridis (green scales) and Planococcus citri (citrus mealybugs), we
examined plant defense pathways, herbivore performance, and the response of the
coccidophagous predator Cryptolaemus montrouzieri. Our results indicated that mealybugs
induced an increase in jasmonic acid (JA) and salicylic acid (SA) levels, whereas herbivory by
green scales triggered SA accumulation without altering the JA pathway, a pattern known as
SA-JA negative crosstalk, commonly observed in phloem-feeding insect infestation. This
hormonal modulation resulted in a secondary metabolite profile (alkaloids and phenolic
compounds) in the leaves that differed from plants infested by Co. viridis and P. citri. Infestation
by one scale species did not influence the subsequent choice of the other species, but the co-
infestation impacted P. citri performance. The ladybird beetle Cr. montrouzieri was able to
recognize plants infested by green scales or mealybugs through HIPVs, showing a preference
for volatiles emitted by infested plants over non-infested ones. However, multiple infestations
altered the volatile profile in a way that was not recognized by the ladybird as a cue for prey
presence. These findings highlight the complexity of multitrophic interactions mediated by
plant defenses, emphasizing species-specific defense induction and the resilience of tritrophic
signaling. Understanding these dynamics provides valuable insights into plant resistance
strategies, biological control, and their implications for pest management in agricultural
systems.
Descrição
Arquivo retido, a pedido do(a) autor(a), até outubro de 2025.
Área de concentração
Agência de desenvolvimento
Palavra chave
Marca
Objetivo
Procedência
Impacto da pesquisa
Resumen
ISBN
DOI
Citação
CARMO, Enggel Beatriz Silva do. Effects of multiple herbivore infestation on chemically mediated interactions: from meta-analysis to case study. 2025. 107 p. Tese (Doutorado em Entomologia) - Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2025.
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