Melhorar a qualidade dos frutos e preservar o crescimento normal das plantas tem sido uma meta difícil na agricultura. Novas pesquisas sugerem que esse equilíbrio pode ser mais fácil de alcançar do que se pensava anteriormente. Os cientistas descobriram que aumentar a atividade de um gene “doméstico” conservado pode melhorar tanto o valor nutricional quanto o apelo sensorial da fruta. Ao aumentar a expressão de um gene associado ao tRNA, a equipe aumentou os níveis de antocianinas e terpenóides, compostos que contribuem para a cor, o aroma e as propriedades antioxidantes. Essas melhorias ocorreram sem quaisquer alterações mensuráveis no desenvolvimento das plantas, no tamanho dos frutos ou nos níveis de açúcar. Os resultados indicam um papel inesperado para genes normalmente associados à manutenção celular básica, sugerindo que eles também podem influenciar as principais propriedades metabólicas da fruta.
Compostos como antocianinas e terpenóides são essenciais para a cor, sabor, aroma e valor nutricional geral da fruta. No entanto, as tentativas de aumentar estes compostos produzem frequentemente efeitos secundários indesejados. Porque sua produção está intimamente relacionada aos hormônios vegetais. As citocininas, por exemplo, regulam tanto o crescimento das plantas como o metabolismo secundário, pelo que a alteração dos seus níveis pode alterar a estrutura e os padrões de crescimento das plantas.
Um grupo pouco conhecido de genes relacionados à citocinina, denominados isopentenil transferases do tipo tRNA, recebeu pouca atenção. Geralmente, considera-se que esses genes desempenham funções celulares regulares, em vez de regularem ativamente as características das plantas. Se eles podem melhorar a qualidade dos frutos sem interferir no crescimento, não é bem compreendido, o que os torna um alvo intrigante para estudos mais aprofundados.
Um gene oculto com grandes efeitos
Pesquisadores da Universidade Agrícola de Nanjing e da Universidade de Connecticut estão publicando Pesquisa hortícolaExplore esta possibilidade usando morangos silvestres. Eles se concentraram em um gene doméstico chamado FveIPT2. Ao projetar plantas para produzir níveis mais elevados deste gene, eles notaram uma clara melhoria na qualidade dos frutos.
As plantas mutantes produziram significativamente mais antocianinas e terpenóides nos frutos maduros, mas não mostraram diferenças no crescimento, tamanho dos frutos ou teor de açúcar em comparação com as plantas normais. Esta descoberta desafia a visão de longa data de que os genes domésticos desempenham apenas um papel passivo e destaca o seu potencial na melhoria das culturas.
Nenhum efeito no crescimento ou desenvolvimento
O FveIPT2 está envolvido na modificação do tRNA e está associado à produção de cis-zetina, um tipo de citocinina. Ao contrário de outros genes relacionados à citocinina que afetam fortemente o crescimento das plantas, o aumento da atividade do FveIPT2 resulta em poucas alterações nos níveis gerais de citocinina. As plantas se desenvolvem normalmente sem anormalidades visíveis. Floresceram e frutificaram conforme o esperado e não houve alteração no peso, formato ou doçura dos frutos.
Cor rica, aroma forte, nutrição melhorada
Embora o crescimento das plantas tenha permanecido estável, a composição química dos frutos mudou significativamente. Os níveis de antocianinas, flavonóides e compostos fenólicos são aumentados, conferindo ao fruto uma cor vermelha mais profunda. A análise detalhada mostrou aumentos significativos em nove antocianinas específicas, incluindo compostos derivados de cianidina e pelargonidina conhecidos por suas propriedades antioxidantes.
Ao mesmo tempo, quase metade dos terpenóides detectados aumentou. Estes incluem monoterpenóides, sesquiterpenóides e triterpenóides, que desempenham um papel importante no aroma e sabor.
Perfil de sabor melhorado
As mudanças não se limitaram à cor e nutrição. Os compostos aromáticos associados a agradáveis notas florais, como o linalol, tornaram-se mais abundantes. Enquanto isso, os compostos associados a odores fortes e semelhantes a resina são reduzidos. Estudos de expressão genética confirmaram que as principais vias responsáveis pela produção e transporte destes compostos eram mais ativas.
Juntos, os resultados mostram que o FveIPT2 pode melhorar seletivamente a química da fruta sem desencadear alterações normais causadas por hormônios que afetam o crescimento.
Repensando os genes “domésticos”
“Este estudo mostra que os genes que normalmente consideramos como ‘domésticos’ podem ter efeitos surpreendentemente específicos e valiosos”, observaram os investigadores. “Ao visar um gene do tipo tRNA em vez dos reguladores hormonais clássicos, fomos capazes de melhorar a cor, o aroma e os compostos nutricionais da fruta que muitas vezes acompanham a engenharia metabólica.
Uma nova abordagem para o melhoramento de culturas
Os resultados posicionam o FveIPT2 como um alvo promissor para melhorar a qualidade dos frutos do morango e possivelmente de outras culturas. Como este método aumenta os pigmentos benéficos e os compostos aromáticos sem reduzir o rendimento ou o vigor da planta, ele pode ser particularmente útil para o desenvolvimento de produtos de alta qualidade.
De forma mais ampla, a investigação desafia a noção de que os genes de manutenção estão envolvidos apenas em processos celulares de rotina. Ao revelar os seus efeitos no metabolismo secundário, a investigação aponta para novas estratégias de cultivo que mantenham a produtividade e a qualidade.
