As múltiplas faces de uma infecção viral

Infecção por vírus aumenta atração de polinizadores e pode levar a aumento da produtividade em cultivos agrícolas

As plantas, assim como os animais, são susceptíveis a infecções virais. O Vírus do Mosaico do Pepino (Cucumber Mosaic Virus, CMV) está entre os 10 mais importantes, tanto científica quanto economicamente. A despeito do nome, o CMV afeta mais de 1.200 espécies de plantas de mais de 100 famílias, tanto de monocotiledôneas quanto de eudicotiledôneas.   Estima-se que infecções pelo CMV resultem em grandes perdas nas colheitas de diversos cultivos. Na China, por exemplo, estima-se que o CMV provoque uma perda anual de 25-50% na colheita de tomate, enquanto na Espanha as perdas chegam a 60% da colheita de melão, e até 80% da colheita de pimentão, a depender do ano. A extensão dos danos causados a diversas colheitas, associada a um aumento, em regiões temperadas, da atividade de afídios (também conhecidos como pulgões ou piolho-das-plantas), um dos principais vetores animais do CMV, torna esse vírus economicamente importante.

Em um estudo recente na PLOS Pathogens, Simon Groen e colaboradores levantaram uma hipótese muito interessante a respeito da interação entre o CMV e as plantas hospedeiras. Mas, primeiro, vamos aos dados.

Sabemos que, em média, 87 dos 105 principais cultivos são dependentes de polinização por animais, particularmente por abelhas, perfazendo aproximadamente 35% da produção agrícola mundial. Sabemos também que, na maioria dos casos estudados até o momento, a polinização é requerida para a máxima produção de frutos e sementes, mesmo em plantas capazes de auto-fertilização. No caso do tomate, por exemplo, os principais polinizadores são as abelhas do gênero Bombus, conhecidas como mangangás, mamangabas ou abelhões. Elas realizam polinização por meio de vibração (buzz-pollination), retirando assim uma grande quantidade de pólen, utilizado para alimentar suas larvas em desenvolvimento. A polinização do tomate pelas mamangás, ou a polinização artificial que imita a vibração das abelhas, resulta na máxima produção de frutos e sementes.  Sabemos ainda que a infecção pelo CMV produz modificações significativas no metabolismo das plantas hospedeiras, incluindo alteração na produção de compostos voláteis que atraem afídios, principais transmissores do CMV.

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Figura: Hipótese aventada por Groen et al. 2016, a respeito do papel dos vírus na atração de polinizadores, e do possível papel compensador dessa atração na natureza (Fonte: Groen et al. 2016, PLOS Pathogens).

 

O que não sabíamos ainda era se as alterações metabólicas produzidas pela infecção viral influenciariam também o comportamento dos polinizadores. Para responder tal questão, e entender as suas consequências, Groen e colaboradores realizaram uma série de experimentos laboratoriais, como os experimentos de livre escolha, nos quais as mamangás eram expostas a um campo de plantas de tomate sadias ou infectadas pelo CMV. Nesse experimento, as abelhas eram capazes de sentir o odor emitido pelas plantas, mas não eram capazes de enxergá-las ou tocá-las. Curiosamente, as abelhas preferiram as plantas infectadas pelo CMV, mesmo na ausência de flores, indicando que as folhas (e não as flores) eram as prováveis fontes de produção dos compostos voláteis atrativos. Por meio de modificações moleculares no RNA viral, aliados aos experimentos de livre escolha, os pesquisadores foram capazes, também, de identificar a proteína viral provavelmente responsável pela indução das principais alterações metabólicas nas plantas hospedeiras, chamada de 2b. Além disso, por meio de cromatografia gasosa, os pesquisadores mostraram haver diferenças quantitativas e qualitativas nos compostos voláteis (odores) produzidos por plantas sadias e plantas infectadas pelo CMV, assim como por plantas infectadas pelo vírus carente da proteína 2b.

Apesar das plantas infectadas pelo CMV produzirem um número de flores semelhante aquelas produzidas por plantas sadias, os frutos de plantas infectadas apresentam uma redução significativa no número e na qualidade das sementes produzidas. A partir de experimentos de polinização, os pesquisadores mostraram que a produção de sementes em plantas infectadas pelo CMV retornava a níveis normais na presença de polinização por vibração.

Groen e colaboradores, então, se perguntaram: qual a consequência, na natureza, da maior atração de polinizadores por plantas infectadas pelo CMV? Como a polinização por vibração em plantas infectadas pode afetar a evolução da resistência a esse vírus? Essa interação de plantas infectadas por CMV e mamangás seria benéfica para as plantas hospedeiras ou para o vírus? Para responder tais perguntas, os pesquisadores recorreram a modelos matemáticos que descrevem a dinâmica de interação entre plantas susceptíveis e resistentes a infecção viral. A despeito dos custos gerados pela infecção por CMV, como a redução do número de sementes, os benefícios da polinização de plantas infectadas podem superar os custos resultantes da infecção, favorecendo as plantas susceptíveis frente às plantas resistentes. Associado ao fato de que a infecção por CMV pode acelerar a floração em plantas infectadas, é possível que essa combinação de fatores resulte, na natureza, em uma vantagem das plantas susceptíveis na competição por serviços limitados de polinização.

Ainda é precoce, acreditam os autores, achar que esta seria uma estratégia viral para inibir o estabelecimento de resistência em populações naturais. Mas, a hipótese interessante aventada por Groen e colaboradores sugere que o aumento da atração de polinizadores por plantas infectadas pode favorecer a persistência de plantas susceptíveis na população, e que esse fato pode ser entendido como uma forma de compensação para as plantas hospedeiras.

Em plantas, vírus podem ter interações que variam desde o parasitismo ao mutualismo.  Semelhante a outros exemplos conhecidos no mundo vegetal, os vírus não trariam, nesse caso, apenas malefícios, sendo estes compensados pelos benefícios promovidos pela infecção.

 

Ana Maria Almeida

(Instituto de Biologia/UFBA;

California State University East Bay/Hayward)

 

Para saber mais:

(1) Galliteli, D. (2000). The ecology of Cucumber Mosaic Virus and sustainable agriculture. http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0168170200001842

(2) Raguso, R.A. (2008). Wake up and smell the roses: the ecology and evolution of floral scent. http://www.annualreviews.org/doi/pdf/10.1146/annurev.ecolsys.38.091206.095601

(3) Rossnick, M.J. (2011). The good viruses: viral mutualistic symbiosis.

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21200397

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