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

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.