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Tese

Chemical signaling, microbial reconfiguration, and behavioral modulation in plantinsect-pathogen interactions (2025)

  • Authors:
  • Autor USP: GALLAN, DIEGO ZANARDO - ESALQ
  • Unidade: ESALQ
  • Sigla do Departamento: LGN
  • DOI: 10.11606/T.11.2025.tde-11032026-094726
  • Subjects: BROCAS (INSETOS NOCIVOS); CANA-DE-AÇÚCAR; COMPORTAMENTO ANIMAL; COMPOSTOS VOLÁTEIS; ECOLOGIA QUÍMICA; FUNGOS FITOPATOGÊNICOS; INTERAÇÃO PLANTA-INSETO; METABOLÔMICA
  • Keywords: Transcriptômica
  • Agências de fomento:
  • Language: Inglês
  • Abstract: As interações multitróficas envolvendo plantas, insetos, fungos e microbiomas ditam a dinâmica dos ecossistemas agrícolas e constituem as bases da saúde vegetal, do comportamento de pragas e do sucesso de patógenos. Em razão de sua história evolutiva, estrutura fisiológica e da complexidade de suas relações com herbívoros e fungos, a cana de açúcar (Saccharum spp.) configura se como um modelo por excelência para tais investigações. Utilizando ecologia comportamental, metabolômica, microbiômica e transcriptômica de plantas e insetos, é desvendado os mecanismos ecoevolutivos das interações entre a cana de açúcar, a broca da cana Diatraea saccharalise os patógenos Fusarium verticillioides e Colletotrichum falcatum. As descobertas revelam um holobionte altamente conectado, no qual defesas da planta, fisiologia e comportamento do inseto, virulência fúngica e comunidades microbianas se encontram em um ciclo contínuo de retroalimentação. Experimentos de ecologia química demonstram que F. verticillioides e C. falcatum alteram o perfil de compostos orgânicos voláteis (VOCs) da planta, emitindo assinaturas químicas que atraem larvas de D. saccharalis e modificam padrões de oviposição das fêmeas. Entre esses VOCs fúngicos, encontram se compostos que atuam como moduladores comportamentais, mantendo um Mecanismo de Modulação Comportamental (BMM) conservado, presente tanto em cana quanto em milho, porém ausente em outras Poaceae. Como consequência, os patógenos se beneficiam dessamanipulação, uma vez que ela direciona as larvas a se alimentarem de tecidos infectados, facilitando, assim, a disseminação fúngica. As alterações morfológicas induzidas por F. verticillioides no intestino larval, como elongação de microvilosidades, espessamento epitelial e adesão fúngica, são compatíveis com estratégias de perpetuação simbiótica e sugerem uma possível associação de longo prazo, inclusive com transmissão vertical. O principal achado desta pesquisa é que F. verticillioides utiliza o microbioma do inseto como meio para contornar a imunidade nutricional da planta. A infecção provoca uma completa reestruturação da microbiota oral da broca, enriquecendo a com táxons bacterianos capazes de produzir sideróforos de alta afinidade. Essas bactérias amplificam a virulência fúngica ao facilitar a captura de ferro nos tecidos vegetais alvo, suprimindo enzimas de defesa dependentes de ferro e gerando secreções orais tóxicas, ricas em metabólitos fúngicos e bacterianos. A resposta da cana à herbivoria e infecção simultâneas caracteriza se por hiperativação imune acompanhada de comprometimento metabólico, evidenciado pelo antagonismo entre as vias de jasmonato e ácido salicílico e por um pronunciado “gargalo de ferro“. Análises transcriptômicas mostram que o ataque do inseto ativa predominantemente defesas mediadas por jasmonatos e vias fenilpropanoides, ao passo que a infecção fúngica aciona respostas baseadas em ácido salicílico. O estresse duplo resulta eminterferência hormonal que enfraquece a capacidade defensiva global da planta. A comparação com o milho revela que essas estratégias multitróficas são amplamente conservadas entre essas Poaceae. Em essência, as descobertas indicam que comunicação química, competição por nutrientes, reestruturação do microbioma e manipulação comportamental atuam conjuntamente para moldar o sistema cana-Diatraea-Fusarium como um holobionte altamente integrado. Ao revelar a base mecanística dessas interações, este estudo avança uma concepção abrangente de saúde vegetal e destaca novas oportunidades para métodos sustentáveis e multitróficos de manejo de pragas e doenças
  • Imprenta:
  • Data da defesa: 12.12.2025
    • Acesso à fonteAcesso à fonteDOI

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    Status:
    Nenhuma versão em acesso aberto identificada
    How to cite
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    • ABNT

      GALLAN, Diego Zanardo. Chemical signaling, microbial reconfiguration, and behavioral modulation in plantinsect-pathogen interactions. 2025. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, Piracicaba, 2025. Disponível em: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/11/11151/tde-11032026-094726/. Acesso em: 08 abr. 2026.

    • APA

      Gallan, D. Z. (2025). Chemical signaling, microbial reconfiguration, and behavioral modulation in plantinsect-pathogen interactions (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, Piracicaba. Recuperado de https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/11/11151/tde-11032026-094726/

    • NLM

      Gallan DZ. Chemical signaling, microbial reconfiguration, and behavioral modulation in plantinsect-pathogen interactions [Internet]. 2025 ;[citado 2026 abr. 08 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/11/11151/tde-11032026-094726/

    • Vancouver

      Gallan DZ. Chemical signaling, microbial reconfiguration, and behavioral modulation in plantinsect-pathogen interactions [Internet]. 2025 ;[citado 2026 abr. 08 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/11/11151/tde-11032026-094726/

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