Active response of soybean to defoliator Anticarsia gemmatalis Hübner: strategies to overcome protease inhibitor production

Endogenous mechanisms of plant resistance to herbivorous insects could be adapted to enable the development of alternative strategies for pest control. Activation of the lipoxygenase (LOX) pathway by jasmonic acid, the hormone responsible for activating genes encoding protease inhibitors (PI), is one of the main direct defenses of plants against insects. In this study, soybean cultivars at the V3 stage that were either susceptible or resistant to herbivorous insects were used to investigate changes in the activity of LOX and concentration of PIs in response to 24- or 48-h feeding by fourth and fifth instar Anticarsia gemmatalis (Lepidoptera: Noctuidae) larvae. LOX activity (0.0-0.007 nm s-1/mg) and the PI concentration (60 to 125 mg of trypsin inhibitor / mg of protein and 90 to 120 mg of trypsin inhibitor / mg protein after 24 and 48 h after attack, respectively) both increased in response to damage caused by A. gemmatalis. Proteolytic activity decreased by approximately 50% in cultivars with different degrees of resistance. Raised enzyme profiles in the midgut of A. gemmatalis may be related to tryptic enzymes that increased, compensating for the inhibition of proteases by entomotoxic substances of the soybean cultivars.Los mecanismos de resistencia endógenos de las plantas contra insectos herbívoros pueden permitir el desarrollo de estrategias alternativas para el control de plagas. La activación de la vía de las lipoxigenasas con la producción de ácido jasmónico, hormona responsable por la activación de los genes inhibidores de proteasa, es una de las principales formas de defensa directa de las plantas contra los insectos. En el presente estudio, cultivares de soya en estadio V3, susceptibles y resistentes a insectos herbívoros fueron utilizadas para investigar las alteraciones en la actividad de LOX y la concentración de PIs, en respuesta al ataque de orugas en cuarto y quinto instar de Anticarsia gemmatalis (Lepidóptera: Noctuidae) por 24 y 48 horas. La actividad de LOX (0,00 a 0,007 nm s-1/mg) y la concentración de inhibidores de proteasa (60 a 125 mg de inhibidor de tripsina/ mg de proteína y 90 a 120 mg de inhibidor de tripsina/mg de proteína después de 24 y 48 horas del ataque respectivamente) aumenta en respuesta a los daños ocasionados por A. gemmatalis. La actividad proteolítica disminuyó aproximadamente en 50% en los cultivares con diferentes grados de resistencia. El aumento del perfil enzimático del intestino medio de A. gemmatalis puede estar relacionado al aumento de las enzimas trípticas para compensar la inhibición de proteasas por sustancias entomotóxicas de los cultivares de soya