O papel das proteínas B-BOX no desenvolvimento e amadurecimento de frutos de tomateiro

• Processo: 19/20711-5
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de julho de 2021
• Data de Término da vigência: 31 de maio de 2024
• Área de conhecimento: Ciências Biológicas - Genética - Genética Vegetal
• Pesquisador responsável: Maria Magdalena Rossi
• Beneficiário: Lumi Shiose
• 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
• Bolsa(s) vinculada(s): 22/00878-5 - Interactoma das BBXs e seu papel na sinalização luminosa em Solanum lycopersicum, BE.EP.DR
• Assunto(s): Genética molecular vegetal Tomateiro Solanum lycopersicum Fitocromo Repetições palindrômicas curtas agrupadas e regularmente espaçadas Cloroplastos vegetais Fatores de transcrição Plastídeos Expressão gênica
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: B-BOX proteins | Crispr | phytochromes | Solanum lycopersicum | Genética Molecular de Plantas

Resumo

O tomate (Solanum lycopersicum L.) é uma importante fonte de compostos nutracêuticos para a dieta humana, principalmente sintetizada nos plastídeos (por exemplo, carotenóides e tocoferóis). Durante o amadurecimento, os frutos sofrem notáveis alterações fisiológicas e bioquímicas associadas à conversão de cloroplasto em cromoplasto. Assim, a quantidade e a atividade dos cloroplastos de frutas, além de envolvidos na fixação do carbono e, consequentemente, no rendimento; é determinante para a qualidade nutricional do fruto consumido. O principal papel da luz na biogênese e na atividade plastídica e, inclusive, no amadurecimento foi extensivamente abordado; no entanto, novos elementos moleculares estão sendo constantemente identificados. Os fitocromos localizados no fruto (SlPHYs) regulam a biogênese e a maturação dos plastídeos, modulam o metabolismo do açúcar nos frutos em desenvolvimento inicial e controlam a biossíntese de carotenóides durante o amadurecimento. Além disso, o SlPHYB2 regula negativamente o acúmulo de clorofila, controlando a expressão do fator de transcrição principal do desenvolvimento e manutenção de cloroplastos de frutos, SlGLK2. Recentemente, nosso grupo começou a estudar genes codificadores de proteínas BBX em tomateiro, até agora estudados exclusivamente em Arabidopsis thaliana, muitos dos quais estão envolvidos na sinalização luminosa. Estes são particularmente interessantes para explorar em tomateiro devido ao seu efeito putativo na biogênese e função plastídica e, consequentemente, seu impacto na qualidade da cultura. O padrão de acumulação de mRNA do SlBBX revelou seis genes que mostraram um claro perfil associado ao amadurecimento: SlBBX19 (Solyc01g110370), SlBBX20 (Solyc12g089240), SlBBX16 (Solyc12g005750), SlBBX26 (Solyc10g006750), SlBBX28 (Solyc12g005660) and SlBBX29 (Solyc02g079430). Curiosamente, as regiões promotoras desses seis genes mostraram motifs de ligação para fatores de sinal de luz e SlRIN, o principal fator de transcrição para amadurecimento. Este trabalho propõe que as proteínas BBX que participam da sinalização luminosa afetam o desenvolvimento vegetativo e reprodutivo do tomate. Neste contexto, este projeto tem como objetivo caracterizar o papel dos seis genes codificadores da proteína SlBBX, cujo perfil de mRNA aumenta ou diminui ao longo da transição cloroplasto-cromoplasto, durante o desenvolvimento e amadurecimento do fruto. Para atingir esse objetivo, este estudo irá: (I) investigar se o perfil transcricional dependente do amadurecimento dos genes SlBBX selecionados é determinado pela regulação do fator de transcrição principal do SlRIN; (II) investigar o efeito da percepção da luz mediada por PHY e do fator de transcrição mestre plastidial SlGLK2 na expressão dos genes SlBBX selecionados e (III) obter e caracterizar fenotipicamente as plantas de tomateiro knockout mediadas por CRISPR para os genes SlBBX selecionados. (AU)