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Manipulação dos níveis de fitocromos e seus impactos sobre o desenvolvimento plastidial, fisiologia e composição nutricional de frutos de tomateiro (Solanum lycopersicum L.)

Processo: 16/04924-0
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Doutorado
Vigência (Início): 01 de dezembro de 2016
Vigência (Término): 15 de setembro de 2019
Área do conhecimento:Ciências Biológicas - Botânica - Fisiologia Vegetal
Pesquisador responsável:Luciano Freschi
Beneficiário:Frederico Rocha Rodrigues Alves
Instituição-sede: Instituto de Biociências (IB). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
Vinculado ao auxílio:16/01128-9 - Controle luminoso e hormonal da qualidade nutricional em Solanum lycopersicum, AP.TEM
Assunto(s):Tomateiro   Fitocromo

Resumo

O aumento na qualidade nutricional de alimentos tem se tornado um importante objetivo em programas modernos de melhoramento genético 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 nutracêutico em frutos carnosos. Evidências recentes demonstram que os teores de carotenoides e flavonoides em tomates podem ser simultaneamente aumentados por meio de alterações na percepção ou transdução do sinal luminoso e sua possível interação com hormônios vegetais, induzindo mudanças na biossíntese e capacidade de estocagem desses compostos, as quais se encontram associadas a alterações na abundância e tamanho dos plastídios (cloroplastos e cromoplastos). Assim sendo, o presente projeto tem por objetivo analisar o efeito da manipulação de genes que codificam fitocromos (PHYs) sobre a biogênese de plastídios, o acúmulo de compostos nutracêuticos (carotenoides e flavonoides) e a sinalização hormonal (auxinas, citocininas e etileno) em tomateiro. Duas abordagens serão utilizadas no presente trabalho: (i) Avaliaremos a ação dos fitocromos sobre os níveis de mRNA de fatores de transcrição da via de auxinas durante o desestiolamento de plântulas de tomateiro selvagem ou mutantes para PHYA, PHYB1, PHBY2 e suas respectivas combinações; (ii) Numa segunda etapa, iremos gerar plantas transgênicas, nas quais os genes que codificam tipos específicos de PHYs (PHYA, PHYB1 e PHYB2) em tomateiro serão sobre-expressos especificamente nos tecidos do fruto, e desse modo, será possível caracterizar os impactos da manipulação desses tipos particulares de PHYs nos frutos sem afetar os demais tecidos da planta. Frutos imaturos, em amadurecimento, e maduros dessas linhagens serão caracterizados quanto aos teores totais de clorofilas, carotenoides e flavonoides, atividade antioxidante e perfis de carotenoides e flavonoides, bem como quanto ao número e tamanho dos plastídios para posterior comparação com a ultra-estrutura dessas organelas com o intuito de verificar a influência da sobre-expressão de fitocromos sobre a biogênese, diferenciação e organização interna dos plastídios. Os teores de auxinas livres e conjugadas e componentes intermediários da rota biossintética de etileno serão quantificados, bem como a abundância de transcritos de genes que codificam fatores responsivos a auxinas e ao etileno, provendo informações sobre a relação da sobre-expressão de fitocromos com o metabolismo e atividade destes fitormônios. Por fim, as flutuações na expressão de genes relacionados à transdução do sinal luminoso (proteínas regulatórias) e enzimas da rota biossintética de carotenoides e flavonoides serão acompanhadas durante todo o período de frutificação com o intuito de se compreender as interações entre esses diferentes fatores. Temos como principal hipótese que tanto a manipulação nas condições luminosas em que os frutos amadurecem quanto a manipulação nos níveis endógenos de fitocromos acarretarão alterações pronunciadas nas cascatas de sinalização das auxinas, citocininas e etileno, os quais, por sua vez, desencadearão mudanças significativas no desenvolvimento plastidial e perfil nutricional dos frutos de tomateiro. Os objetivos propostos neste projeto possuem não apenas o potencial de ampliar e aprofundar o conhecimento acerca da influência da luz sobre a biogênese e diferenciação de plastídios e metabolismo de fitonutrientes em frutos carnosos, mas também o de promover uma melhor compreensão acerca da rede de interações entre fitocromos, fitormônios (especialmente auxinas) e proteínas regulatórias que atuam nas vias de transdução de sinal iniciadas pela luz, possibilitando desenvolver novas técnicas a serem empregadas para o desenvolvimento de linhagens de plantas com frutos de maior valor nutritivo. (AU)

Publicações científicas
(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)
ROSADO, DANIELE; TRENCH, BRUNA; BIANCHETTI, RICARDO; ZUCCARELLI, RAFAEL; RODRIGUES ALVES, FREDERICO ROCHA; PURGATTO, EDUARDO; SEGAL FLOH, ENY IOCHEVET; SILVEIRA NOGUEIRA, FABIO TEBALDI; FRESCHI, LUCIANO; ROSSI, MAGDALENA. Downregulation of PHYTOCHROME-INTERACTING FACTOR 4 Influences Plant Development and Fruit Production. Plant Physiology, v. 181, n. 3, p. 1360-1370, NOV 2019. Citações Web of Science: 1.
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.
PIKART, FILIPE C.; MARABESI, MAURO A.; MIOTO, PAULO T.; GONCALVES, ANA Z.; MATIZ, ALEJANDRA; ALVES, FREDERICO R. R.; MERCIER, HELENICE; AIDAR, MARCOS P. M. The contribution of weak CAM to the photosynthetic metabolic activities of a bromeliad species under water deficit. Plant Physiology and Biochemistry, v. 123, p. 297-303, FEB 2018. Citações Web of Science: 1.

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