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Além dos limites da fotorrecepção: sobre-expressão de PHYTOCHROME B2 constitutivamente ativo voltada ao aumento da qualidade nutricional em frutos de tomateiro

Processo: 20/02271-5
Linha de fomento:Auxílio à Pesquisa - Publicações científicas - Artigo
Vigência: 01 de julho de 2020 - 31 de dezembro de 2020
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
Assunto(s):Tomateiro  Frutas  Fotorreceptores  Qualidade nutricional 

Resumo

A engenharia de fotorreceptores tem recebido atenção recentemente como um meio para melhorar as características agronomicamente benéficas em espécies de culturas. Apesar do papel central desempenhado pelos fitocromos (PHYs) no controle da fisiologia dos frutos, a aplicabilidade da engenharia de PHY para aumentar o conteúdo nutricional dos frutos carnosos permanece pouco explorada. Neste estudo, demonstramos que a super-expressão específica do fruto de um domínio GAF constitutivamente ativo da versão mutante dePHYB2 (PHYB2Y252H) aumenta significativamente o acúmulo de vários antioxidantes em frutos de tomate, sem consequências colaterais negativas no desenvolvimento vegetativo. Comparadas à superexpressão da versão nativa de PHYB2, as linhagens com superexpressão de PHYB2Y252H exibiram maiores aumentos na abundância de transcritos de genes associados ao desenvolvimento de plastídios, biossíntese de clorofila e vias metabólicas responsáveis pelo acúmulo de compostos antioxidantes. Consequentemente, os frutos com superexpressão de PHYB2Y252H desenvolveram mais cloroplastos contendo grana volumosa no estágio verde, acumularam mais carotenóides, tocoferóis, flavonóides e ascorbatos nos frutos maduros em comparação com as linhas de superexpressão de tipo selvagem e PHYB2. Os impactos da superexpressão de PHYB2 ou PHYB2Y252H sobre metabolismo primário dos frutos foram limitados a uma leve promoção na biossíntese lipídica e redução no acúmulo de açúcar. Assim sendo, nossos resultados indicam que os ajustes baseados nas mutações nas propriedades dos PHYs representam uma ferramenta fotobiotecnológica valiosa para a biofortificação do tomate, evidenciando o potencial da engenharia de fotorreceptores para melhorar as características de qualidade em frutos carnosos. (AU)

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