Investigação da possibilidade de herança epigenética na indução de α-amilases nas larvas do caruncho praga Zabrotes subfasciatus (Coleoptera: Chrysomelidae: Bruchinae)

Abstract

Zabrotes subfasciatus has great economic impact since it infests two of the main legume species cultivated in Brazil, Phaseolus vulgaris and Vigna unguiculata. Efficient defense mechanisms, which are not harmful to the environment and humans and that repel or intoxicate these insects, can be found in chemical substances of the plants. Inhibitors of α-amylase 1, present in P. vulgaris seeds, have been shown to be extremely effective against Old World bruquines such as Callosobruchus chinensis and Callosobruchus maculatus, but ineffective against Z. subfasciatus. It tolerates the presence of α-amylase 1 inhibitor by having the ability to secrete two induced α-amylase isoforms, which are constitutively and irreversibly expressed and are insensitive to the inhibitor. The α-amylase 1 inhibitor, besides representing an inducer for this enzymatic overexpression, also represents a biological stress for these insects, generating indications that mechanisms of epigenetic inheritance may be acting. When analyzing the α-amylases pattern of the larvae of Z. subfasciatus, which had a parent of P. vulgaris, but now in V. unguiculata seeds, where there is no α-amylase inhibitor, it was not observed the inheritance of the constitutive expression of the two α-amylase induced isoforms. We found that, when Z. subfasciatus starts to grow in V. unguiculata seeds, the patterns of α-amylase activity characteristic of larvae from these grains are restored, regardless of whether the parental origin was in P. vulgaris. However, the presence of α-amylase inhibitor 1 in P. vulgaris seeds promotes a delay in development time, as well as a compromise in their offspring.

Zabrotes subfasciatus tem grande impacto econômico uma vez que infesta duas das principais espécies de leguminosas cultivadas no Brasil, Phaseolus vulgaris e Vigna unguiculata. Eficientes mecanismos de defesa, que não sejam danosos ao meio ambiente e para os humanos e que repelem ou intoxicam estes insetos, podem ser encontrados em substâncias químicas das próprias plantas. Inibidores de α-amilase 1, presentes em sementes de P. vulgaris, vem demonstrando ser extremamente eficaz contra bruquídeos do Velho Mundo como Callosobruchus chinensis e Callosobruchus maculatus, porém, ineficaz contra Z. subfasciatus. Estes toleram a presença do inibidor de α-amilase 1 por ter a capacidade de secretar duas isoformas de α-amilase induzidas, que passam a ser expressas de maneira constitutiva e irreversível, sendo insensíveis ao mesmo. O inibidor de α-amilase 1, além de representar um indutor para esta sobre-expressão enzimática, também representa um estresse biológico para estes insetos, gerando indícios de que mecanismos de herança epigenética possam estar atuando. Ao analisar o padrão de α-amilases das larvas de Z. subfasciatus, que tiveram uma parental oriunda de P. vulgaris, porém, agora em sementes de V. unguiculata, onde não há a presença do inibidor de α-amilase, não foi observado a herança da expressão constitutiva das duas isoformas induzidas de α-amilase. Constatamos que, quando Z. subfasciatus passa a se desenvolver em sementes de V. unguiculata os padrões da atividade de α-amilase característicos de larvas oriundas destes grãos se restabelecem, não importando se a origem da parental esteve em P. vulgaris. Contudo, a presença do inibidor de α-amilase 1 em sementes de P. vulgaris promove um atraso no tempo de desenvolvimento, assim como, um comprometimento da sua prole.