Pesquisa mostra como a luz interfere no crescimento e qualidade de frutos em tomateiros

Fatores de transcrição que respondem aos estímulos luminosos interferem na produtividade dessas plantas

Planta do gênero Arabidopsis Thaliana, utilizada como modelo para a análise de tomateiro (Imagem: Peter Dziuk)

Magdalena Rossi, professora associada ao Departamento de Botânica do Instituto de Biociências da USP, coordena um grupo de pesquisa que busca identificar e caracterizar genes que determinam a produtividade e a qualidade nutricional de culturas, utilizando como modelo biológico o tomateiro, Solanum lycopersicum, espécie que possui grande importância agronômica.

A aluna de doutorado, Daniele Rosado, estudou genes que participam da percepção e da resposta das plantas às condições de luminosidade. Em sua pesquisa, verificou que a incidência de luz no vegetal afeta a produção e qualidade dos frutos.

Correlação com outras espécies

As PIFs (do inglês, Phytochrome Interacting Factors) são fatores de transcrição que, em presença de luz, são degradados. Sendo assim, quando no escuro, as PIFs conseguem atuar regulando a expressão de diversos genes e controlam vários processos fisiológicos nas plantas, como o crescimento durante a noite.

No início do trabalho, as PIFs não eram conhecidas em tomateiro. Esses fatores tinham função conhecida apenas em uma espécie modelo, Arabidopsis Thaliana, em que controlam o crescimento, a floração e a produção de carotenoides. 

Na primeira parte de sua tese, Daniele identificou os possíveis genes PIF no genoma de tomateiro, no qual verificou oito para posterior estudo. A partir desse ponto, a pesquisadora fez uma análise evolutiva para identificar as PIFs em tomateiros mais próximas às já caracterizadas em A. thaliana. “Vendo as PIFs de tomateiro mais parecidas às de Arabidopsis, que já estão bem caracterizadas, pude ter uma ideia da possível função de cada PIF de tomateiro”, explica Daniele.

Interferência na qualidade e produtividade de frutos

Os resultados do estudo de Daniele demonstraram a importância das PIFs para o desenvolvimento do tomateiro, uma vez que controlam o crescimento da planta e sua floração. Logo, determinam a quantidade e tamanho dos frutos, fatores chamados de produtividade. Ainda, as PIFs regulam na quantidade de compostos nutracêuticos nos frutos como os carotenóides e a vitamina E. Esses resultados foram obtidos na segunda e terceira parte da tese da aluna.

Em uma segunda parte de sua pesquisa, Daniele tratou de analisar se essas proteínas estavam diretamente relacionadas com a produção de vitamina E. Essa análise trouxe resultados muito interessante, mostrando que passos da biossíntese de vitamina E são controlados pela luz. Além disso, Daniele demonstrou que a proteína PIF3 regula diretamente uma das enzimas da rota biossíntese dessa vitamina, regulando a qualidade nutricional do fruto.

Na terceira parte da tese, Daniele obteve plantas contendo níveis reduzidos da proteína PIF4 por meio da obtenção de plantas transgênicas. Magdalena comenta que “a manipulação dos genes em laboratório é feita de acordo com a demanda dos pesquisadores, justamente para responder perguntas biológicas relacionadas a certas características de cada planta, a obtenção de plantas transgênicas é uma poderosa ferramenta para compreender como uma determinada proteína funciona”.

Ao analisar estas plantas que acumulam pouca proteína PIF4, Daniele percebeu que tinham tamanho reduzido e os frutos produzidos também eram menores quando comparadas às plantas com níveis normais de PIF4. No entanto, esses frutos de menor tamanho possuíam melhor qualidade, visto que possuíam maiores quantidades de carotenóides.

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