George Stack e colegas da Cornell University e da Colorado State University demonstraram que canabinóides como CBD e CBG ajudam a defender as plantas de cannabis contra herbívoros. O novo estudo fornece evidências de que a produção desses compostos é evolutivamente benéfica para as plantas. O artigo, publicado em Pesquisa de Horticultura, mostraram que concentrações mais elevadas de canabinóides nas folhas de cânhamo levaram a danos proporcionalmente menores causados por larvas de insetos. Isto poderia levar a oportunidades para desenvolver melhores pesticidas.
Porque é que as plantas criam canabinóides?
Os compostos produzidos pelas plantas de cannabis, conhecidos como canabinóides, têm sido amplamente estudados quanto aos seus efeitos nos seres humanos. No entanto, a sua função natural e propósito para as próprias plantas não são claros. As possíveis explicações têm sido a proteção contra herbívoros, patógenos ou mesmo luz ultravioleta.
“Especula-se que sejam compostos defensivos, porque se acumulam principalmente nas flores femininas para proteger as sementes, o que é um conceito bastante comum nas plantas”, disse Larry Inteligente, criador de plantas e professor da Universidade Cornell, em um comunicado de imprensa.
“Mas ninguém reuniu um conjunto abrangente de resultados experimentais para mostrar uma relação direta entre a acumulação destes canabinóides e os seus efeitos nocivos sobre os insetos”, disse Smart, autor sénior do estudo.
Esses metabólitos especializados são produzidos em tricomas glandulares e armazenados em altas concentrações nos tecidos florais. Para testar a hipótese de que os canabinóides ajudam a defender as plantas de cannabis contra insectos herbívoros, os investigadores realizaram estudos de campo, ensaios controlados de alimentação em laboratório e análises microscópicas.
A equipe usou um gene geneticamente diverso F2 população de cânhamo segregando para tipo e concentração de canabinóides. Esta variação permitiu-lhes comparar diretamente os impactos de diferentes perfis de canabinóides nos danos e preferências dos herbívoros sob as mesmas condições ambientais. Ao combinar observações de campo do mundo real com experiências cuidadosamente controladas, os investigadores pretenderam demonstrar se a produção de canabinóides proporciona um benefício evolutivo às plantas de canábis.
Canabinóides reduzem a alimentação e o crescimento dos insetos
Os pesquisadores encontraram evidências em vários experimentos de que concentrações mais altas de canabinóides protegem as plantas de cannabis dos insetos herbívoros. Em estudos de campo, as plantas de cânhamo com maiores níveis de canabinóides nas suas folhas sofreram menos danos alimentares causados por besouros e outras pragas mastigadoras durante uma estação de crescimento. A equipe também conduziu testes controlados onde lagartas de repolho foram autorizadas a se alimentar de folhas de cânhamo com altas ou baixas concentrações de canabinóides. As larvas comeram menos material foliar e ganharam menos peso ao comer folhas contendo canabinóides.
A equipe identificou que os canabinóides eram um problema para os herbívoros. Eles fizeram isso adicionando diferentes doses dos compostos CBDA e CBGA a uma dieta artificial para insetos. As lagartas apresentaram diminuição das taxas de sobrevivência e crescimento em proporção à dose de canabinóides adicionados à sua alimentação. Este resultado indica que os canabinoides detêm os herbívoros diretamente através dos efeitos pós-ingestivos, e não apenas fazendo com que as plantas tenham um sabor ruim.
“O estudo nos dá uma ideia de como os canabinóides funcionam em sistemas naturais e pode nos ajudar a desenvolver novos cultivares de cânhamo compatíveis com THC que mantêm essas defesas naturais contra herbívoros”, disse George Stack, pesquisador de pós-doutorado no laboratório de Smart e primeiro pesquisador do artigo. autor.
Examinando como os diversos níveis de canabinoides afetam a defesa
Os investigadores utilizaram uma população diversificada de cânhamo com variação genética natural nos níveis de canabinóides para o seu estudo. Usando microscopia eletrônica de varredura, a equipe observou diferenças notáveis na estrutura do tricoma glandular entre plantas de cânhamo com concentrações altas e baixas de canabinóides. Os tricomas pareciam deformados e colapsados nos quimiotipos com baixo teor de canabinoides. Este resultado é significativo porque os canabinóides são produzidos nestes tricomas glandulares.
Em testes de alimentação, as lagartas da lagarta do repolho eram menos propensas a se alimentar na parte inferior das folhas com níveis mais elevados de canabinóides. A parte inferior das folhas é onde os tricomas glandulares são mais densos. Isto sugere que tanto os canabinóides como a estrutura física dos tricomas podem contribuir para a defesa contra pragas de insectos. Mais pesquisas são necessárias para separar esses fatores. No entanto, o estudo mostrou de forma convincente a redução da herbivoria no cânhamo com alto teor de canabinóides, utilizando uma população genética diversificada.
Pesquisas futuras terão que trabalhar dentro dos limites federais
O programa Cornell não pode trabalhar com plantas com alto teor de THC (o composto intoxicante encontrado na maconha) devido a mandato federal, portanto o THC como pesticida não foi testado nesta pesquisa.
“O uso potencial de canabinóides como pesticida é uma área estimulante para pesquisas futuras, mas certamente haverá barreiras regulatórias devido à atividade farmacológica dos compostos, e mais estudos são necessários para entender contra quais pragas os canabinóides serão eficazes”, disse Stack. , no Cornell Chronicle.
Outras pesquisas sinalizadas no artigo estão examinando como os canabinóides impactam outras pragas agrícolas, como os pulgões que perfuram, em vez de mastigar, as folhas. Os benefícios protetores também podem depender de quais tecidos vegetais e estágios de desenvolvimento são alvo de diferentes pragas.
No entanto, embora possa haver potencial para desenvolver um pesticida melhor, este terá limites. O comunicado de imprensa afirma que qualquer pesticida teria de ser utilizado apenas em culturas não comestíveis, “dadas as propriedades farmacológicas dos compostos, que incluem CBD, THC e o seu precursor CBG”.
LEIA O ARTIGO
Stack, GM, Snyder, SI, Toth, JA, Quade, MA, Crawford, JL, McKay, JK, Jackowetz, JN, Wang, P., Philippe, G., Hansen, JL, Moore, VM, Rose, JKC e Inteligente, LB (2023) “Os canabinóides funcionam na defesa contra herbívoros mastigadores em Cannabis sativa L" Pesquisa de Horticultura. Disponível em: https://doi.org/10.1093/hr/uhad207.
Imagem de capa: canva.
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