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Perda de função da enzima fitoeno-sintase e sua relação com a via do etileno e do ácido abscísico durante o amadurecimento pós-colheita de frutos de tomateiro

Processo: 19/01156-0
Linha de fomento:Auxílio à Pesquisa - Regular
Vigência: 01 de maio de 2019 - 30 de abril de 2021
Área do conhecimento:Ciências Biológicas - Botânica - Fisiologia Vegetal
Pesquisador responsável:Ricardo Alfredo Kluge
Beneficiário:Ricardo Alfredo Kluge
Instituição-sede: Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz (ESALQ). Universidade de São Paulo (USP). Piracicaba , SP, Brasil
Pesq. associados: Ana Paula Preczenhak ; Eduardo Purgatto ; Ivan Sestari ; Lázaro Eustaquio Pereira Peres ; Neuza Mariko Aymoto Hassimotto
Assunto(s):Fisiologia pós-colheita  Carotenoides  Enzimas  Isoformas de proteínas 

Resumo

Os carotenoides são importantes pigmentos acumulados em grande quantidade em frutos do tomateiro. A primeira etapa da carotenogênese é catalisada pela enzima PSY1 (PHYTOENE SYNTHASE 1), específica de frutos, e leva a formação de fitoeno a partir do geranil geranil difosfato (GGPP). Este é o ponto mais limitante da via justamente por fornecer o primeiro carotenoide, e também pela competição do GGPP com outras importantes vias metabólicas que o utilizam como substrato para a formação de clorofilas, tocoferóis e giberelinas. Neste sentido, a manipulação da isoforma PSY1 tem sido alvo da engenharia genética, devido ao seu papel central no direcionamento do fluxo metabólico através da via de biossíntese de carotenoides. No entanto, esta manipulação demonstrou impactar não apenas o conteúdo de carotenoides, mas também outras vias importantes para o desenvolvimento vegetal. Recentemente, observamos a ocorrência de novos efeitos pleiotrópicos em frutos do mutante yellow flesh, onde a isoforma PSY1 não é funcional. Surpreendentemente, constatamos maior produção de etileno, amadurecimento acelerado e abscisão precoce dos frutos, o que é contra intuitivo, já que não há ligação direta de PSY1 com a via de biossíntese do etileno. Em função disso, hipotetizamos que alterações na sensibilidade e/ou sinalização ao etileno nos frutos podem estar envolvidas com estas respostas. Além disso, considerando que carotenoides são precursores da síntese de ácido abscísico (ABA), a ausência destes pigmentos pode ter alterado a concentração endógena desse hormônio, modificando o balanço hormonal entre ABA e etileno nos frutos, e levando a ocorrência de tais efeitos pleiotrópicos. Para elucidar estas questões, este projeto propõe caracterizar molecular e fisiologicamente os efeitos pleiotrópicos associados ao acelerado amadurecimento dos frutos no mutante yellow flesh e determinar sua relação com a perda de função da enzima fitoeno sintase (PSY1). Subsequentemente, buscaremos determinar se há relação causal entre os novos efeitos pleiotrópicos caracterizados em yellow flesh com possíveis perturbações na via de biossíntese do ABA, a qual, dependente de precursores oriundos da via dos carotenoides. Esta proposta, além de ser relevante como pesquisa básica poderá gerar informações de imediata aplicabilidade para a pós-colheita de frutos, tema de grande importância econômica e estratégica para a agricultura. (AU)