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Interação entre a sinalização luminosa, hormonal e do óxido nítrico durante a biogênese e diferenciação plastidial e acúmulo de compostos nutracêuticos em frutos de tomateiro

Processo: 13/18056-2
Linha de fomento:Auxílio à Pesquisa - Regular
Vigência: 01 de outubro de 2014 - 31 de março de 2017
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
Bolsa(s) vinculada(s):16/03178-3 - Interação entre a sinalização luminosa, hormonal e do óxido nítrico durante a biogênese e diferenciação plastidial e acúmulo de compostos nutracêuticos em frutos de tomateiro, BP.TT
14/25911-9 - Interação entre a sinalização luminosa, hormonal e do óxido nítrico durante a biogênese e diferenciação plastidial e acúmulo de compostos nutracêuticos em frutos de tomateiro, BP.TT
14/21964-0 - Interação entre a sinalização luminosa, hormonal e do óxido nítrico durante a biogênese e diferenciação plastidial e acúmulo de compostos nutracêuticos em frutos de tomateiro, BP.TT
Assunto(s):Melhoramento genético vegetal  Transdução de sinal luminoso  Tomate  Fitocromo  Morfogênese vegetal 

Resumo

O aumento na qualidade nutricional de alimentos tem se tornado um importante objetivo em programas de melhoramento genético moderno de plantas e, nesse contexto, o tomateiro vem ganhando destaque crescente como espécie modelo para estudos relacionados à biossíntese e acúmulo de compostos com valor nutricional/nutracêutico em frutos carnosos. Evidências relativamente recentes demonstram que os teores de carotenoides, flavonoides, fenilpropanóides e vitaminas em tomates podem ser simultaneamente aumentados por meio de alterações na percepção ou transdução do sinal luminoso ou hormonal, induzindo mudanças tanto nas taxas de biossíntese quanto na capacidade de estocagem desses compostos, as quais, em muitos casos, encontram-se associadas a alterações na abundância, tamanho e ultraestrutura dos plastídios (cloroplastos e cromoplastos). Além da luz e fitormônios, indícios recentes também sugerem a participação do radical livre óxido nítrico (NO) na sinalização dessas respostas fisiológicas. Tendo em vista as grandes lacunas ainda existentes no que tange ao conhecimento atual acerca do modo pelo qual os sinais luminosos, hormonais e do NO modulam tais respostas, o presente projeto buscará analisar, de forma integrada, a influência de quatro importantes classes hormonais (auxinas, citocininas, ácido abscísico e etileno), do NO e da sinalização luminosa sobre a biogênese e diferenciação plastidial e o acúmulo de compostos nutracêuticos em frutos de tomate. Primeiramente, buscar-se-á caracterizar o padrão temporal e espacial da sinalização hormonal e do NO durante a biogênese e desenvolvimento de cloroplastos em frutos imaturos de mutantes fotomorfogênicos. Em seguida, caracterizar-se-á a influência da sinalização hormonal e do NO sobre a conversão de cloroplastos em cromoplastos em frutos de mutantes fotomorfogênicos submetidos a diferentes tratamentos luminosos. Por fim, serão analisados os efeitos do silenciamento gênico dos fitocromos A, B1 e B2, especificamente em tecidos dos frutos, sobre o desenvolvimento plastidial e acúmulo de compostos nutracêuticos. Em todos os casos, os impactos da sinalização luminosa sobre o perfil hormonal e metabolismo de NO serão analisados em paralelo à caracterização da influência da luz sobre a abundância e ultraestrutura plastidial, o perfil metabólico (ácidos orgânicos, açúcares e aminoácidos), de compostos nutracêuticos (carotenoides, flavonoides, vitaminas C e E), bem como o perfil transcricional de enzimas chaves na biossíntese desses compostos de elevada qualidade nutricional. Em conjunto, as abordagens selecionadas para o presente projeto não apenas possuem o potencial de ampliar e aprofundar o conhecimento atual acerca da participação da luz, fitormônios e do NO no controle da biogênese plastidial e qualidade nutricional de frutos de tomate, mas também o de promover uma melhor compreensão acerca da complexa rede de interações entre os hormônios vegetais, NO e as vias de transdução de sinal iniciadas por estímulos luminosos. Além disso, tais estudos poderão contribuir para um maior direcionamento em programas futuros de melhoramento genético vegetal ("pre-breeding") voltados ao aumento nos teores de substâncias benéficas à saúde humana, tanto no tomate quanto em outros frutos carnosos. (AU)

Publicações científicas (11)
(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)
ZSOGON, AGUSTIN; CERMAK, TOMAS; NAVES, EMMANUEL REZENDE; NOTINI, MARCELA MORATO; EDEL, KAI H.; WEINL, STEFAN; FRESCHI, LUCIANO; VOYTAS, DANIEL F.; KUDLA, JORG; PEREIRA PERES, LAZAR EUSTIQUIO. De novo domestication of wild tomato using genome editing. NATURE BIOTECHNOLOGY, v. 36, n. 12, p. 1211+, DEC 2018. Citações Web of Science: 48.
CRUZ, ALINE BERTINATTO; BIANCHETTI, RICARDO ERNESTO; RODRIGUES ALVES, FREDERICO ROCHA; PURGATTO, EDUARDO; PEREIRA PERES, LAZARO EUSTAQUIO; ROSSI, MAGDALENA; FRESCHI, LUCIANO. Light, Ethylene and Auxin Signaling Interaction Regulates Carotenoid Biosynthesis During Tomato Fruit Ripening. FRONTIERS IN PLANT SCIENCE, v. 9, SEP 18 2018. Citações Web of Science: 10.
BIANCHETTI, RICARDO ERNESTO; LIRA, BRUNO SILVESTRE; MONTEIRO, SCARLET SANTOS; DEMARCO, DIEGO; PURGATTO, EDUARDO; ROTHAN, CHRISTOPHE; ROSSI, MAGDALENA; FRESCHI, LUCIANO. Fruit-localized phytochromes regulate plastid biogenesis, starch synthesis, and carotenoid metabolism in tomato. Journal of Experimental Botany, v. 69, n. 15, p. 3573-3586, JUL 10 2018. Citações Web of Science: 11.
CORPAS, FRANCISCO J.; FRESCHI, LUCIANO; RODRIGUEZ-RUIZ, MARTA; MIOTO, PAULO T.; GONZALEZ-GORDO, SALVADOR; PALMA, JOSE M. Nitro-oxidative metabolism during fruit ripening. Journal of Experimental Botany, v. 69, n. 14, SI, p. 3449-3463, JUN 22 2018. Citações Web of Science: 27.
SILVA, WILLIAN B.; VICENTE, MATEUS H.; ROBLEDO, JESSENIA M.; REARTES, DIEGO S.; FERRARI, RENATA C.; BIANCHETTI, RICARDO; ARAUJO, WAGNER L.; FRESCHI, LUCIANO; PERES, LAZARO E. P.; ZSOGON, AGUSTIN. SELF-PRUNING Acts Synergistically with DIAGEOTROPICA to Guide Auxin Responses and Proper Growth Form. Plant Physiology, v. 176, n. 4, p. 2904-2916, APR 2018. Citações Web of Science: 6.
BIANCHETTI, RICARDO ERNESTO; CRUZ, ALINE BERTINATTO; OLIVEIRA, BRUNA SOARES; DEMARCO, DIEGO; PURGATTO, EDUARDO; PEREIRA PERES, LAZARO EUSTQUIO; ROSSI, MAGDALENA; FRESCHI, LUCIANO. Phytochromobilin deficiency impairs sugar metabolism through the regulation of cytokinin and auxin signaling in tomato fruits. SCIENTIFIC REPORTS, v. 7, AUG 10 2017. Citações Web of Science: 9.
MIOTO, PAULO TAMASO; RODRIGUEZ-RUIZ, MARTA; MOT, AUGUSTIN CATALIN; ZUCCARELLI, RAFAEL; CORPAS, FRANCISCO J.; FRESCHI, LUCIANO; MERCIER, HELENICE. Alternative fluorimetric-based method to detect and compare total S-nitrosothiols in plants. NITRIC OXIDE-BIOLOGY AND CHEMISTRY, v. 68, p. 7-13, AUG 1 2017. Citações Web of Science: 1.
ZUCCARELLI, RAFAEL; COELHO, ALINE C. P.; PERES, LAZARO E. P.; FRESCHI, LUCIANO. Shedding light on NO homeostasis: Light as a key regulator of glutathione and nitric oxide metabolisms during seedling deetiolation. NITRIC OXIDE-BIOLOGY AND CHEMISTRY, v. 68, p. 77-90, AUG 1 2017. Citações Web of Science: 3.
ASGHER, MOHD; PER, TASIR S.; MASOOD, ASIM; FATMA, MEHAR; FRESCHI, LUCIANO; CORPAS, FRANCISCO J.; KHAN, NAFEES A. Nitric oxide signaling and its crosstalk with other plant growth regulators in plant responses to abiotic stress. Environmental Science and Pollution Research, v. 24, n. 3, p. 2273-2285, JAN 2017. Citações Web of Science: 27.
MELO, NIELDA K. G.; BIANCHETTI, RICARDO E.; LIRA, BRUNO S.; OLIVEIRA, PAULO M. R.; ZUCCARELLI, RAFAEL; DIAS, DEVISSON L. O.; DEMARCO, DIEGO; PERES, LAZARO E. P.; ROSSI, MAGDALENA; FRESCHI, LUCIANO. Nitric Oxide, Ethylene, and Auxin Cross Talk Mediates Greening and Plastid Development in Deetiolating Tomato Seedlings. Plant Physiology, v. 170, n. 4, p. 2278-2294, APR 2016. Citações Web of Science: 19.
RODRIGUES, MARIA A.; BIANCHETTI, RICARDO E.; FRESCHI, LUCIANO. Shedding light on ethylene metabolism in higher plants. FRONTIERS IN PLANT SCIENCE, v. 5, DEC 1 2014. Citações Web of Science: 16.

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