Caracterização funcional das proteínas PIF (Phytochrome-Interacting Factor) de Solanum lycopersicum

Resumo

Além de prover energia para as reações fotossintéticas, a luz é fundamental para a manutenção de ritmos diários e a progressão do desenvolvimento ao longo de todo o ciclo de vida das plantas. O sinal luminoso é percebido por fotorreceptores e as respostas adaptativas compreendem uma complexa rede regulatória da qual participam as Proteínas de Interação a Fitocromos (PIFs). As PIFs são fatores de transcrição que regulam negativamente as respostas à luz e realizam a intercomunicação com vias de sinalização hormonal. A participação dessas proteínas em diferentes processos fisiológicos desde a germinação até a floração foi caracterizada apenas em Arabidopsis thaliana. Desde o desestiolamento até na senescência foliar, as PIF têm um importante papel na regulação da biogênese e manutenção plastidial. Durante a germinação, as plântulas, ainda no escuro, acumulam PIFs que inibem a biossíntese de Chls e a biogênese de cloroplastos, além de induzir o alongamento do hipocótilo. Quando atingem a luz, as plântulas acumulam clorofilas e assumem um padrão de desenvolvimento fotomorfogênico à medida que os níveis de PIF decaem. Em plantas adultas, as PIF regulam os ritmos de crescimento diários e a senescência foliar induzida por escuro e idade. Neste último processo, o papel destes fatores de transcrição é induzir a expressão de SAGs (Senescence-Associated Genes) que levarão ao desmantelamento do aparato fotossintético, degradação das clorofilas e dos cloroplastos. A manutenção de cloroplastos fotossinteticamente ativos em folhas fonte e na transição de cloroplastos a cromoplastos durante o amadurecimento são importantes determinantes da produtividade e qualidade de frutos carnosos. Assim, considerando a importância das PIF na biogênese e manutenção plastidial e a relevância dos cloroplastos para a produtividade, este projeto propõe a caracterização funcional das PIF na espécie modelo Solanum lycopersicum. Para isso, inicialmente por meio de uma análise fenética serão identificados os genes PIF de tomateiro e determinada a relação de ortologia com os correspondentes de A. thaliana. Em seguida, visando obter informação sobre a especificidade funcional dos diferentes genes, a expressão de cada PIF será avaliada durante o desetiolamento, senescência foliar induzida por escuro bem como durante o desenvolvimento e amadurecimento de frutos. A partir dos resultados dessas análises serão escolhidos pelo menos três genes cujo padrão de expressão varie ao longo de cada um dos três processos avaliados para sua caracterização funcional. Plantas transgênicas de tomateiro silenciadas para cada um dos genes selecionados serão geradas e avaliadas no que tange à diversos parâmetros de crescimento, do metabolismo de carbono, da produtividade e da qualidade nutricional dos frutos. Com base nas alterações fenotípicas e metabólicas encontradas, outras análises poderão ser realizadas a fim de destrinchar os mecanismos regulatórios responsáveis pelas diferenças observadas. Assim, com este projeto pretende-se compreender o papel desempenhado pelas PIFs na regulação de importantes processos fotomorfogênicos e metabólicos que afetam a produtividade e qualidade nutricional de um fruto carnoso de alta importância na dieta humana como o tomate. (AU)