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Interação a sinalização luminosa e de auxinas e etileno regula a biossíntese de carotenóides durante o amadurecimento de frutos de tomateiro

Processo: 18/17885-9
Linha de fomento:Auxílio à Pesquisa - Publicações científicas - Artigo
Vigência: 01 de novembro de 2018 - 30 de abril de 2019
Área do conhecimento:Ciências Biológicas - Botânica - Fisiologia Vegetal
Pesquisador responsável:Luciano Freschi
Beneficiário:Luciano Freschi
Instituição-sede: Instituto de Biociências (IB). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
Assunto(s):Tomateiro  Carotenoides 

Resumo

A sinalização luminosa e os hormônios vegetais, particularmente o etileno e as auxinas, têm sido identificados como importantes reguladores da biossíntese de carotenóides durante o amadurecimento dos frutos de tomateiro. No entanto, os mecanismos pelos quais as cascatas de sinalização luminosa e hormonal interagem para controlar esta rota metabólica permanecem pouco elucidadas. Aqui, o potencial envolvimento de etileno e auxinas na regulação da carotenogênese de frutos de tomate mediado pela luz foi investigado comparando-se os impactos dos tratamentos luminosos e a mutação hp2 na síntese de carotenóides e na sinalização hormonal. Sob condições de luz ou escuridão, a superacumulação de carotenóides em frutos de amadurecimento da mutante hp2 foi associada à produção aletrada de etileno, expressão aumentada de genes que codificam reguladores principais de maturação e maior sensibilidade ao etileno. A maior sensibilidade ao etileno observada nos frutos da hp2 foi associada à expressão diferencial de genes que codificam receptores de etileno e elementos de transdução de sinalização a jusante, incluindo a regulação negativa do fator de transcrição FATOR DE RESPOSTA AO ETILENO E4, repressor da síntese de carotenóides. Consequentemente, tratamentos com etileno exógeno promoveram genes biossintéticos de carotenóides mais intensivamente na mutante hp2 do que em frutos do tipo selvagem. Além disso, a perda da função de HP2 alterou drasticamente a sinalização de auxinas em frutos do tomateiro, resultando em maior ativação do promotor DR5, repressão dos genes AUXIN / INDOLE-3-ACETIC ACID (Aux / IAA) e acúmulo alterado de transcritos de ARFs. Ambos os parálogos de ARF2 em tomateiro (Sl-ARF2a e SlARF2b) foram regulados positivamente em frutos da mutante hp2, o que concorda com o papel promotor desempenhado por estes ARFs no amadurecimento de frutos de tomate e na biossíntese de carotenóides. Entre os genes diferencialmente expressos em frutos de hp2, o efeito aditivo do tratamento com luz e perda da função de HP2 foi particularmente evidente para aqueles que codificam enzimas biossintéticas de carotenóides, fatores de transcrição relacionados ao etileno, Aux / IAAs e ARFs. Em conjunto, os dados revelam o envolvimento do etileno e da auxina como parte das cascatas de sinalização luminosa que controlam o metabolismo dos frutos de tomateiro e fornecem uma nova ligação entre a sinalização luminosa, a sensibilidade dos hormônios vegetais e o metabolismo dos carotenóides nos frutos em amadurecimento. (AU)