Pesquisadores documentam plantas de arroz capturando e matando lagartas do cartucho
Plantas de arroz e dioneias compartilham algo em comum que não havia sido cientificamente documentado até recentemente.
Utilizando um odor tênue para atrair lagartas para uma armadilha, as plantas de arroz matam larvas da lagarta-do-cartucho em estágio inicial, aprisionando-as em uma espigueta — a estrutura na extremidade da panícula de arroz onde os grãos individuais se desenvolvem.
Na fase de floração, a espigueta se abre para expor a flor (flósculo) à polinização. Revestida por pelos semelhantes a espinhos, chamados tricomas, a espigueta se fecha lentamente sobre a lagarta, que fica presa nessas projeções pontiagudas.
Assim como ocorre em muitos grandes momentos de descoberta científica, a observação que levou a esse achado foi inesperada para Devi Balakrishnan.
"Isso não estava nos planos", disse Balakrishnan, doutora do Departamento de Entomologia e Fitopatologia da Estação Experimental Agrícola do Arkansas — o braço de pesquisa da Divisão de Agricultura da Universidade do Arkansas. "Eu estava conduzindo outro experimento com arroz e lagartas-do-cartucho quando comecei a notar que essas lagartas estavam dentro da espigueta e que estavam mortas."
Morte causada pela espigueta do arroz
Para entender por que e quantas lagartas-do-cartucho (*Spodoptera frugiperda*) ficavam presas nas espiguetas do arroz, Balakrishnan realizou quatro experimentos de replicação sob a orientação de Rupesh Kariyat, professor associado de entomologia de culturas no departamento e titular da Cátedra Clyde H. Sites em Fisiologia Internacional de Culturas, vinculada à Divisão de Agricultura e à Faculdade Dale Bumpers de Ciências Agrícolas, Alimentares e da Vida da Universidade do Arkansas.
Eles publicaram os resultados na revista *Ecological Processes* em março, sob o título "Espiguetas de arroz prendem e matam lagartas usando tricomas".
Os quatro experimentos complementares mostraram que cerca de 50% das lagartas-do-cartucho — com aproximadamente uma semana de idade — ficavam presas e morriam nas espiguetas de arroz ao tentar se alimentar das flores (floretes). Os resultados foram os mesmos quando os pesquisadores colocaram folhas de arroz no recinto experimental. Cerca de metade delas morreu em até 48 horas ao tentar se alimentar da flor dentro da espigueta.
Um terceiro experimento testou se compostos voláteis florais poderiam atrair as lagartas-do-cartucho para a panícula. Constatou-se que as lagartas demonstravam uma leve preferência por panículas com espiguetas contendo flores abertas em comparação com aquelas no estágio de grão pastoso — uma fase posterior em que a espigueta já se fechou para permitir o desenvolvimento do grão de arroz.
As descobertas fornecem evidências preliminares de que os tricomas das espiguetas podem atuar como um mecanismo de defesa contra herbívoros que se alimentam de estruturas reprodutivas, afirma o estudo.
"Trata-se de uma prova de conceito", disse Kariyat. "Uma das questões que ainda queremos investigar é se isso resulta de uma combinação do odor das flores, dos tricomas, de componentes específicos da flor e da própria variedade de arroz."
Controle de pragas por meio de odores
Os experimentos utilizaram uma variedade de arroz do tipo selvagem. Embora o arroz tenha origem na Ásia, a lagarta-do-cartucho é nativa da América do Norte e tornou-se uma espécie invasora em muitas outras partes do mundo, observou Balakrishnan. Estudos futuros poderão examinar quais outros tipos de lagartas — e em que estágio de desenvolvimento — também podem ficar presas nas espiguetas de arroz. Lagartas maiores, com mandíbulas já desenvolvidas, talvez consigam roer o local apertado e escapar. Como os pesquisadores coletaram e analisaram o odor emitido pela flor — que potencialmente atrai a lagarta —, Kariyat afirmou que gostariam de verificar se aumentar a concentração desse odor em um spray poderia ajudar a atrair e prender mais lagartas nas espiguetas do arroz. A criação de um composto químico natural para aplicação nas plantas de arroz durante a fase de floração poderia servir como estratégia de controle de pragas.
“O arroz é uma planta com fortes mecanismos de defesa — algo que normalmente não se diz sobre ele, pois não o associamos a plantas tóxicas”, disse Kariyat. “Mas acreditamos que as lagartas-do-cartucho são atraídas, pois o aroma floral basicamente sinaliza à lagarta que há alimento de melhor qualidade ali. Especulamos que esses compostos voláteis possam ser responsáveis por atrair as lagartas para as flores, onde elas acabam ficando presas pelos tricomas.”
O arroz é também o cereal básico para cerca de metade da população mundial, e a lagarta-do-cartucho vem surgindo como uma ameaça grave, em meio à crescente resistência a dezenas de inseticidas. A pesquisa oferece informações valiosas sobre uma interação fundamental entre planta e inseto, a qual poderá proporcionar estratégias de controle alternativas ou complementares no futuro.
A redenção do "Efeito Devi"
Inicialmente, Balakrishnan propôs-se a estudar se uma proteína quinase envolvida na sinalização vegetal poderia ajudar o arroz a tolerar o estresse. Para isso, ela utilizou lagartas-do-cartucho (*Spodoptera frugiperda*) como teste biológico, examinando o papel da SnRK1 — sigla para quinases relacionadas a proteínas não fermentadoras de sacarose — durante a fase de florescimento da planta de arroz.
Após 48 horas em um compartimento fechado, as lagartas de segundo instar haviam migrado das folhas para as panículas.
"Existem estudos mostrando que as lagartas-do-cartucho podem se alimentar de panículas, então presumi que fosse isso que elas estavam fazendo", disse Balakrishnan. "Mas, ao observar mais de perto, vi que elas não estavam se alimentando de forma alguma. Elas estavam mortas dentro da espigueta — e não apenas uma ou duas. Isso estava acontecendo com frequência."
Ela levou essa observação inesperada a Kariyat, que imediatamente percebeu o potencial da descoberta.
Balakrishnan estava em seu segundo ano de pós-graduação na Universidade do Arkansas, e muitos de seus experimentos haviam gerado resultados "não significativos". Com o tempo, os alunos do laboratório de Kariyat passaram a chamar, em tom de brincadeira, esses resultados ambíguos de "Efeito Devi".
"E então ela obteve o que provavelmente são os dados mais interessantes que já tivemos no laboratório", disse Kariyat.
Desde então, a descoberta tornou-se um ponto de destaque muito além do Arkansas. Em palestras realizadas em abril, Kariyat apresentou uma década de pesquisas em ecologia química e entomologia agrícola — focadas em culturas de grãos do Arkansas — na Universidade Nacional de Taiwan, na Universidade Nacional Chung Hsing (também em Taiwan) e no Instituto Internacional de Pesquisa do Arroz, nas Filipinas.
"Ao final de cada seminário, esse era o estudo sobre o qual as pessoas queriam conversar", disse ele. "Elas queriam saber mais sobre o trabalho da Devi."
Os tricomas não são novidade no laboratório de Kariyat. Ele e seus alunos publicaram mais de 20 artigos sobre essas minúsculas estruturas vegetais semelhantes a pelos, documentando seus efeitos pré e pós-ingestão nas lagartas. No entanto, a descoberta relacionada à espigueta de arroz destacou-se das demais.
“A piada recorrente no nosso laboratório é que, não importa o que você esteja estudando — até mesmo proteínas quinases —, em algum momento você acabará contando tricomas”, disse Kariyat. “Isso apenas nos lembrou de que, às vezes, a ciência mais interessante começa quando algo não sai conforme o planejado.”
