Silenciamento do gene da mio-inositol-fosfato sintase e sua influência na morfo- fisiologia e no perfil metabólico primário e de parede celular em tomateiro

• Ano de defesa: 2014
• Autor(a) principal: Fernandes, Denise
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Viçosa
• Palavras-chave em Português: Tomate - Melhoramento genético; Moneymarker; Desenvolvimento de sementes; Mio-inositol-fosfato sintase; Silenciamento; Fisiologia Vegetal
• Link de acesso: http://www.locus.ufv.br/handle/123456789/6604

A enzima mio-inositol-1-fosfato sintase (MIPS1) (E.C.5.5.1.4) catalisa a conversão irreversível de D-Glicose-6-P para 1-L-mio-inositol-1-P. O mio-inositol desempenha papel de destaque no metabolismo vegetal, fornecendo inositol e inositídeos em processos metabólicos essenciais à formação do vegetal. Dentre as várias vias nas quais o mio-inositol está envolvido algumas são alvo do melhoramento vegetal, a exemplo a manipulação do conteúdo de ácido fítico e de oligossacarídeos em sementes e açúcares estruturais na parede celular. Até o presente momento, plantas MIPS silenciadas não foram caracterizadas em detalhes, principalmente em suas estruturas vegetativas. Com isso, o presente trabalho objetivou caracterizar tomateiros ‘Moneymaker’ com diferentes níveis de silenciamento de MIPS1. Para a indução do silenciamento utilizou- se tranformação genética via Agrobacterium tumefaciens contendo plasmídeo pCambia com construção tipo intron hairpin de fragmentos do gene MIPS de Glycine max (∆GmMIPS) sob controle do promotor CaMV 35S. Avaliou-se o efeito do silenciamento de MIPS1 em plantas transgênicas matrizes T0 e progênies T1 e T2 quanto ao desenvolvimento de frutos e sementes, conteúdos de ácido fítico, açúcares, pigmentos fotossintéticos, respostas fisiológicas mediante a avaliação das trocas gasosas, fluorescência da clorofila a, atividade de enzimas do estresse oxidativo e caracterização do perfil metabólico e constituintes de parede celular. Os resultados apontaram eficiência da construção transgênica na indução do silenciamento. O silenciamento ocasionou redução do conteúdo de ácido fítico em sementes, redução da quantidade de sementes por fruto e redução no desenvolvimento do fruto; redução na germinação e desenvolvimento de plântulas provindas de sementes normais nas progênies T0 e T1. O silenciamento também ocasionou alterações no conteúdo de açúcares, em folhas e sementes nas progênies T0 e T1 e reduziu a firmeza da epiderme e do pericarpo em frutos da progênie T1. Tal redução na firmeza pode estar relacionada à composição ou estrutura das paredes celulares; porém não foram identificadas reduções no conteúdo de açúcares de parede celular e celulose em pericarpos e folhas de plantas T2, mas sim acumúlo de ácidos urônicos, tanto em pericarpo quanto em folhas. Em relação ao aparato fotossintético, o silenciamento não causou alterações. O conteúdo de pigmentos fotossintéticos, parâmetros de trocas gasosas e fluorescência da clorofila a foram semelhantes aos apresentados pelas plantas não transformadas, Outra evidência que o silenciamento de MIPS não causa distúrbios no corpo vegetativo foi a atividade de enzimas do estresse oxidativo que, em condições ótimas, não apresentou diferenças. As alterações encontradas no corpo vegetativo tiveram estreito envolvimento com o metabolismo de inositol, como conteúdo de açúcares (glicose-6P, glicose e sacarose) em horários de intensa atividade fotossintética. A metabolômica possibilitou uma análise mais integrativa em que ficou evidenciada a redução de alguns aminoácidos, acúmulo de açúcares e redução de açúcares alcoóis, todos estreitamente relacionados ao metabolismo de inositol em folhas. Em frutos, verificou-se influência mais expressiva da MIPS, com alterações em todas as quatro idades avaliadas (10, 15, 50 e 60 dias após a antese), tanto no pericarpo quando nas sementes. O maior número de alterações foi encontrado nas sementes, caracterizadas pela redução do conteúdo de aminoácidos, de intermediários do ciclo dos ácidos tricarboxílicos (TCA), de ácidos orgânicos e de açúcares alcoóis. Os açúcares, por sua vez, apresentaram comportamento variado, dependendo da sua relação com o metabolismo de inositol, onde a frutose e a trealose apresentam acúmulo, enquanto a glicose e a sacarose apresentam padrão mais variado em decorrência do envolvimento em uma rede mais complexa de regulação. Em pericarpos, o perfil metabólico foi respondente as variações de desenvolvimento, porém apresentando alterações no conteúdo de açúcares. Com esse estudo podemos afirmar que a construção tipo intron hairpin de fragmentos do gene MIPS de Glycine max (∆GmMIPS), sob controle do promotor CaMV 35S, ocasiona silenciamento em tomateiros e as plantas silenciadas tiveram o conteúdo de metabólitos influenciados pelo conteúdo de mio-inositol ou expressão da MIPS alterado, tanto na parte vegetativa quanto na reprodutiva. Registra-se, também, que o silenciamento de MIPS não foi capaz de alterar a atividade fotossintética ou causar direta ou indiretamente estresse oxidativo no corpo vegetativo em plantas MIPS silenciadas.