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Plant defense against leaf herbivory based on metal accumulation : examples from a tropical high altitude ecosystem.
(2016) Ribeiro, Sérvio Pontes; Londe, Vinícius; Bueno, Amauri Pires; Barbosa, Juliana Silveira; Corrêa, Tatiana Lopez; Soeltl, Tatiana Maria; Maia, Márcia; Pinto, Victor D.; Dueli, Grazieli de França; Sousa, Hildeberto Caldas de; Kozovits, Alessandra Rodrigues; Nalini Júnior, Hermínio Arias
Species that evolved in high-altitude grasslands, where soils are dystrophic and metal rich, developed adaptations for these extreme conditions, such as metal accumulation and sclerophyllous leaves, and these adaptations may secondarily affect insect herbivory activity. The present study investigates the hypothesis that costs related to accumulation of certain metals may be evolutionarily compensated for by decreasing leaf herbivory in some plant species from rupestrian fields. Studies were conducted in different locations at the Ferriferous Quadrangle, a metal-rich region in south-east Brazil, with four species adapted to high-altitude grasslands: Eremanthus erythropappus, Eremanthus incanus, Lychnophora ericoides and Byrsonima variabilis. Sample design varied according to population sizes and spatial distribution of individuals. We found that concentrations of manganese (Mn) and iron (Fe) significantly reduced the herbivory in the leaves of E. erythroppapus and E. incanus, whereas aluminum (Al) reduced herbivory in L. ericoides, and Mn affected negatively the herbivory in B. variabilis. These results support the hypothesis that metal-accumulating plants, as a response to the harsh environment in which they evolved, are protected against foliar damage caused by insect herbivores in rupestrian fields.
Influência de fatores abióticos na distribuição, alometria, parâmetros foliares e herbivoria em duas populações de Lychnophora Ericoides Mart. (Arnica).
(2011) Barbosa, Juliana Silveira; Ribeiro, Sérvio Pontes; Leite, Mariangela Garcia Praça; Ribeiro, Sérvio Pontes; Neves, Frederico de Siqueira; Sousa, Hildeberto Caldas de
A história de vida das espécies de plantas e suas interações com as características do substrato são determinantes para variações químicas e outras características foliares, especialmente aquelas relacionados aos produtos do metabolismo secundário. Lychnophora ericoides, conhecida popularmente como "arnica", é uma planta medicinal endêmica dos campos rupestres no Brasil. O potencial bioterápico desta espécie está relacionado com as populações que contêm perfume em suas folhas, segundo a sabedoria popular. Assim, em virtude das propriedades fitoquímicas atribuída às suas folhas, a coleta indiscriminada está colocando suas populações à beira da extinção. Populações de L. ericoides aromáticas e não aromáticas ocorrentes na Serra do Ouro Branco-MG foram investigadas neste trabalho. O objetivo foi avaliar a influência das características abióticas e de elementos químicos presentes no substrato de cada área, na composição química das plantas, bem como nas demandas evolutivas do crescimento individual e predadores naturais. Assim, dentro da área de ocorrência de cada população, folhas e solo de N indivíduos foram coletados aleatoriamente. Estas amostras foram tratadas com digestão multiácida e analisadas por ICP-OES para medir as concentrações de elementos químicos (total e na fração não silicática). Foi mensurado o tamanho das partículas do solo, pH, umidade, condutividade hidráulica, concentração de matéria orgânica e N e P disponível. Também foi medido o crescimento das plantas e a arquitetura. Das folhas também foram medidas a percentagem de danos causados por herbivoria e a concentração total de N e P. Além disso, foram extraídos os óleos essenciais e identificada a sua composição através de análise cromatográfica. Analisou-se se as duas áreas se separam em termos de elementos químicos usando a análise de componentes principais (PCA), a fim de avaliar se essas espécies estão crescendo em substratos com formações químicas diferentes. De fato, a população aromática cresce em um substrato com maior capacidade de retenção de água, maior concentração de macro e micronutrientes, matéria orgânica e N, se comparado com a população não aromática. Provavelmente como consequência dessa maior concentração de nutrientes no substrato, estas plantas investiram mais em compostos químicos que funcionam como uma defesa eficaz contra os insetos herbívoros. Com efeito, as taxas de herbivoria na folha foram menores na população aromática do que na população não aromática. A aromática apresentou maior quantidade de óleo essencial, bem como foram observadas diferenças na composição dos óleos de uma população para outra. O polimorfismo de óleo essencial extraído das duas populações sugere a existência de ecótipos de L. ericoides. As adaptações genéticas à diversidade de substratos em que as populações desta espécie estão crescendo podem explicar este polimorfismo, o que resultaria em uma diferença qualitativa no perfil fitoquímico da planta, e assim, em seus aromas e bioatividade. Estes resultados são de grande interesse para a gestão e conservação de espécies frente a um crescente impacto antrópico sobre espécies medicinais de habitats montano.

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