Systemic root signalling in a belowground, volatile-mediated tritrophic interaction

Plants attacked by leaf herbivores release volatile organic compounds (VOCs) both locally from the wounded site and systemically from non-attacked tissues. These volatiles serve as attractants for predators and parasitoids. This phenomenon is well described for plant leaves, but systemic induction of VOCs in the roots has remained unstudied. We assessed the spatial and temporal activation of the synthesis and release of (E)-β-caryophyllene (EβC) in maize roots upon feeding by larvae of Diabrotica virgifera virgifera, as well as the importance of systemically produced EβC for the attraction of the entomopathogenic nematode Heterorhabditis megidis. The production of EβC was found to be significantly stronger at the site of attack than in non-attacked tissues. A weak, but significant, increase in transcriptional activity of the EβC synthase gene tps23 and a corresponding increase in EβC content were observed in the roots above the feeding site and in adjacent roots, demonstrating for the first time that herbivory triggers systemic production of a volatile within root systems. In belowground olfactometers, the nematodes were significantly more attracted towards local feeding sites than systemically induced roots. The possible advantages and disadvantages of systemic volatile signalling in roots are discussed.

Pathway of terpene excretion by the appendix of Sauromatum guttatum.

Electron microscopy of the cells of the thermogenic appendix of Sauromatum guttatum has revealed a fusion event between pocket-like structures of the rough endoplasmic reticulum (rER) and the plasma membrane. As a result of the fusion event, many regions of the plasma membrane have paired unit membranes (four leaflets instead of two). The fusion allows the transfer of osmiophilic material from the rER pockets to the plasma membrane, where the osmiophilic material is confined to bilayer, pocket-like structures. A clear correlation is found between the presence of the osmiophilic compound and sesquiterpenes. Prior to heat production, the rER- and plasma-membrane pockets are electron dense, and sesquiterpenes are detectable only in tissue extracts. On the day of heat production, electron-translucent pockets are subsequently found and the stored sesquiterpenes are released to the atmosphere. Three sesquiterpenes have been identified by gas chromatography-mass spectrometry as alpha-copaene and beta- and alpha-caryophyllene.

Análise química e atividades biológicas de Guatteria elliptica R. E. Fries (Annonaceae)

A espécie endêmica G. elliptica R. E. Fries não apresentava estudos fitoquímicos e biológicos detalhados na literatura. Assim, o objetivo desse trabalho foi avaliar a composição química e as propriedades biológicas dos óleos essenciais, extratos brutos, alcaloides totais, tortas, frações das tortas, amostras isoladas dessa espécie. O material vegetal foi coletado em Paranapiacaba (Santo André, SP, Brasil). O óleo essencial extraído das folhas por destilação à vapor apresentou um rendimento de 0,2%. A análise histológica das folhas encontrou óleo em células oleíferas localizadas no parênquima esponjoso. A composição do óleo (CG-EM) indicou espatulenol e óxido de cariofileno como compostos majoritários. Os alcaloides totais foram obtidos dos extratos brutos das folhas e dos galhos e analisados por CG-EM, identificando quatro aporfinas (nornuciferina, estefarina, corituberina e asimilobina) e duas protoberberinas (discretamina e caseadina). Os alcaloides totais foram fracionados em coluna cromatográfica ou por Extração em Fase Sólida e purificados por cromatografia em camada preparativa, originando duas amostras (Amostra 9 e 10). Na Amostra 9, foram identificados dois alcaloides aporfinicos nornuciferina e asimilobina (CG-EM e RMN-1H). Na Amostra 10, foram identificados (LC-EM/EM) cinco alcaloides aporfínicos (desidronantenina, glaunidina, liriodenina, N-óxido de oliverina e telikovina) e um alcaloide protoberberínico (caseadina). Caseadina, glaunidina, N-óxido de oliverina e telikovina não foram previamente identificados em Guatteria. Os resíduos dos extratos brutos livres de alcaloides foram fracionados pelo método de partição com solventes de polaridade crescente. Os extratos brutos e as frações acetato de etila e butanólicas de folhas e galhos apresentaram flavonoides (NP-PEG). Nos ensaios biológicos, a melhor atividade antioxidante (sequestro do radical DPPH) foi encontrada para a fração clorofórmica dos galhos (EC50=24,25±1,14 µg/mL) e a torta dos galhos (EC50=26,23±4,20 µg/mL). No ensaio antimicrobiano pelo método turbidimétrico a atividade mais importante foi obtida contra Staphylococcus aureus (ATCC 6538) para os alcaloides totais dos galhos (CIM/CBM=0,12±0,01/0,26 mg/mL) e das folhas (CIM/CBM=0,21±0,01/0,28 mg/mL), e fração hexânica das folhas (CIM/CBM=0,24±0,02/>1 mg/mL). Uma alta atividade antitumoral foi observada frente a células humanas de mama (MCF-7) para Amostra 10 (IC50=2,28±0,18 µg/mL), fração de acetato de etila das folhas (IC50=4,47±0,40 µg/mL), óleo essencial (IC50=7,01±0,23 µg/mL) e os alcaloides totais das folhas (IC50=9,32±0,36 µg/mL). Para as células de próstata (PC-3), foi encontrada atividade para a Amostra 10 (IC50=1,37±0,36 µg/mL) e o óleo essencial (IC50=5,32±0,35 µg/mL). A futura aplicação dos extratos e frações de G. elliptica como um agente antitumoral parece ser segura, pois mantiveram uma viabilidade celular maior do que 90% no ensaio de citotoxicidade com culturas de fibroblasto murino (BALB/c 3T3, ATCC CCL-163) nas concentrações onde a atividade antitumoral foi promissora (<30 µg/mL) contra MCF-7 e/ou PC-3.

Discrimination among host plants (Leucaena species and accessions) by the psyllid pest Heteropsylla cubana and implications for understanding resistance

1 The herbivorous bug Heteropsylla cubana Crawford (Homoptera: Psyllidae) is a pest of the cattle fodder crop Leucaena (Leguminosae: Mimosoideae). The interaction between the psyllid and three varieties of its Leucaena host plant was investigated in relation to the apparent resistance of some Leucaena varieties (Leucaena leucocephala, Leucaena pallida and their hybrids) to attack. 2 Field trials demonstrated that adult psyllids distinguished among the different varieties of Leucaena over a distance, and were attracted to L. leucocephala in significantly higher numbers than to L. pallida or to the hybrid. Pesticide treatment increased the attractiveness of Leucaena plants, even of those deemed to be psyllid resistant. Numbers of psyllid eggs and nymphs, sampled in the field, reflect the arrival rates of adults at the three plant varieties. 3 Wavelength reflectance data of the three Leucaena varieties were not significantly different from one another, suggesting that psyllids cannot discriminate among the three plants using brightness or wavelength cues. There was a differential release of caryophyllene among the three varieties. Release of caryophyllene in L. leucocephala and the hybrid appeared to be influenced by environmental conditions. 4 Experiments demonstrated that caryophyllene (at least on its own) did not influence the behaviour of leucaena psyllids in relation to leucaena plants. 5 The results suggest that host plant volatiles cannot be dismissed as significant in the interaction between the leucaena psyllid and its Leucaena host plants. Further avenues for investigation are recommended and these are related to novel ways of understanding resistance in insect plant inter-relationships.

Estudo químico, atividade antioxidante e análise multivariada do óleo essencial de Myrocarpus frondosus

A espécie Myrocarpus frondosus é nativa da região sul do Brasil, onde é conhecida como cabreúva. É uma árvore de grande porte, e sua madeira é utilizada como reservatório de bebidas destiladas, principalmente a cachaça. Na medicina popular a espécie é utilizada no tratamento de varizes. Neste trabalho pioneiro, o óleo essencial foi extraído das folhas de três árvores de cabreúva, mensalmente no período de um ano. A determinação da composição química foi realizada através das técnicas cromatográficas CG-DIC e GC-EM, identificando trinta e cinco compostos no óleo essencial, sendo o β-pineno, biciclogermacreno e D-germacreno os terpenos majoritários. O rendimento do óleo, extraído por hidrodestilação, foi diretamente proporcional à temperatura ambiente e à radiação solar na maioria dos períodos. A espécie M. frondosus apresentou o máximo de 66,91% de atividade antioxidante para concentração 250 µg/mL do óleo essencial, utilizando o método do DPPH, e máximo de 1660,74 µM FeSO4/g de óleo essencial pelo método FRAP, e os compostos β- cariofileno, α-humuleno, D-germacreno e biciclogermacreno apresentaram maior relação com essa atividade.

Volatile Oil of Psidium cattleianum Sabine from the Brazilian Atlantic Forest

The essential oil obtained by hydrodistillation of fresh leaves of Psidium cattleianum Sabine, collected in the Atlantic Forest in southeastern Brazil, was analyzed by GC and GC/MS. The oil had the main constituents alpha-thujene (25.2%), 1,8-cineole (16.4%) and beta-caryophyllene (10.2%).