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

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)