Growth and chemical defense in relation to resource availability: tradeoffs or common responses to environmental stress?

One aspect of plant defense is the production of constitutive secondary compounds that confer toxicity on herbivores and pathogens. The purpose of this study was to compare patterns of plant tissue toxicity across gradients of irradiance and nutrient content. We measured the potential toxicity (1/LC50) of extracts of six species of herbaceous Asteraceae grown under controlled conditions of temperature (25ºC), humidity (80%), photoperiod (16 h/day), in a range of concentrations of a modified Hoagland hydroponic solution (full-strength, 1/5 dilute, 1/10 dilute, and 1/50 dilute) and under two different light intensities (250 and 125 mumol/m²/s). The plants grew from seed for 42 days post-germination, and randomly chosen plants were harvested each 7 days. We did a general measure of potential phytochemical toxicity using an alcohol extraction of secondary compounds followed by brine shrimp (Artemia sp.) bioassay. Contrary to the carbon/nutrient balance hypothesis, tissue toxicity generally increased with decreasing irradiance and nutrient levels, so that plants whose growth was most restricted had tissues that were most toxic, although there were species-specific differences in this trend.Um dos aspectos da defesa das plantas é a produção de compostos secundários constitutivos que são tóxicos para herbívoros e patógenos. O objetivo deste estudo foi comparar padrões de toxidez nas folhas em diferentes gradientes de nutrientes e intensidade luminosa. Foi medida a potencial toxidez (1/CL50) em extratos de seis espécies herbáceas de Asteraceae, desenvolvidas sob condições controladas de temperatura (25ºC), umidade (80%) e fotoperíodo (16 h/dias), com diferentes concentrações de solução hidropônica de Hoagland modificada (completa, 1/5, 1/10 e 1/50 diluídas) e sob três intensidades de luminosidade (250 e 125 mimol/m²/s). As plantas germinadas foram acompanhadas por 42 dias e, então, 15 indivíduos de cada espécie foram coletados ao acaso a cada 7 dias. Foi realizada uma medida geral da toxidez fitoquímica potencial usando extração alcoólica de compostos secundários das plantas estudadas, seguida do teste biológico com Artemia sp. Contrariando a hipótese de carbono/nutriente, a toxidez do tecido geralmente aumenta com a redução dos níveis de nutrientes e luminosidade. Isto é, plantas que tiveram crescimento restringido apresentaram-se mais tóxicas, embora as espécies tivessem tendências diferentes