Melhorar a qualidade dos frutos e ao mesmo tempo manter 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 o valor nutricional e o apelo sensorial da fruta. Ao aumentar a expressão de genes associados 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 mostraram que os genes normalmente associados à manutenção celular básica têm papéis inesperados, sugerindo que também podem influenciar as principais características metabólicas da fruta.
Compostos como antocianinas e terpenos são cruciais para a cor, sabor, aroma e valor nutricional geral da fruta. No entanto, as tentativas de aumentar estes compostos produzem frequentemente efeitos secundários indesejados. Isso ocorre porque sua produção está intimamente relacionada aos hormônios vegetais. Por exemplo, as citocininas regulam o crescimento das plantas e 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, denominado preniltransferases do tipo tRNA, tem recebido pouca atenção. Geralmente, acredita-se que esses genes sirvam a funções celulares de rotina, em vez de regularem ativamente as características das plantas. Não se sabe se eles podem melhorar a qualidade dos frutos sem perturbar o crescimento, o que os torna alvos interessantes para pesquisas futuras.
Genes ocultos com enorme influência
Pesquisadores da Universidade Agrícola de Nanjing e da Universidade de Connecticut, publicados em Pesquisa em Horticulturaexplorou essa possibilidade usando morangos silvestres. Eles se concentraram em um gene doméstico chamado FveIPT2. Ao modificar as plantas para produzir níveis mais elevados do gene, observaram melhorias significativas na qualidade dos frutos.
As plantas geneticamente modificadas produziram significativamente mais antocianinas e terpenos em frutos maduros, mas não mostraram diferenças no crescimento, tamanho dos frutos ou teor de açúcar em comparação com as plantas normais. A descoberta desafia a visão de longa data de que os genes domésticos desempenham apenas papéis passivos 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-zeatina, uma citocinina. Ao contrário de outros genes relacionados com a citocinina que influenciam fortemente o crescimento das plantas, o aumento da actividade do FveIPT2 causou apenas pequenas alterações nos níveis globais de citocinina. O desenvolvimento da planta foi normal, sem anormalidades óbvias. Floresceram e produziram conforme o esperado, sem alterações no peso, formato ou doçura dos frutos.
Cor mais rica, aroma mais rico e melhor nutrição
Embora o crescimento das plantas permaneça estável, a composição química dos frutos muda significativamente. O teor de antocianinas, flavonóides e compostos fenólicos aumentou, conferindo à fruta uma cor vermelha mais profunda. A análise detalhada revelou aumentos significativos em nove antocianinas específicas, incluindo compostos derivados de antocianinas e pelargonidina, que são conhecidos pelas suas propriedades antioxidantes.
Ao mesmo tempo, quase metade dos terpenóides detectados aumentou. Estes incluem monoterpenos, sesquiterpenos e triterpenos, que desempenham um papel importante no aroma e sabor.
Perfil de sabor melhorado
Essas mudanças não se limitam à cor e à nutrição. Compostos aromáticos associados a aromas florais agradáveis, como o linalol, tornam-se mais abundantes. Ao mesmo tempo, os compostos associados a um cheiro mais pungente e resinoso foram reduzidos. Estudos de expressão genética confirmaram que as principais vias responsáveis pela produção e transporte destes compostos eram mais ativas.
Em conjunto, estas descobertas demonstram que o FveIPT2 pode melhorar seletivamente a composição química das frutas sem desencadear alterações típicas causadas por hormônios que afetam o crescimento.
Repensando o gene “doméstico”
“Este estudo mostra que os genes que normalmente consideramos ‘domésticos’ podem ter efeitos surpreendentemente específicos e valiosos”, observaram os pesquisadores. “Ao direcionar genes do tipo tRNA em vez dos reguladores hormonais tradicionais, fomos capazes de melhorar a cor, o aroma e o conteúdo nutricional das frutas sem a perda de crescimento que normalmente acompanha a engenharia metabólica. Essas descobertas sugerem que vias celulares fundamentais podem influenciar as qualidades saudáveis das frutas, fornecendo novas ferramentas para sua nova biologia.”
Novas abordagens para melhoria de culturas
Os resultados tornam o FveIPT2 um alvo promissor para melhorar a qualidade dos frutos em morangos e possivelmente em outras culturas. Como este método melhora os pigmentos benéficos e os compostos aromáticos sem reduzir o rendimento ou o vigor da planta, é particularmente útil para o desenvolvimento de produtos de alta qualidade.
De forma mais ampla, o estudo desafia a ideia de que os genes de manutenção estão envolvidos apenas em processos celulares regulares. Ao revelar o seu impacto no metabolismo secundário, o estudo aponta para novas estratégias para melhorar as culturas de forma a manter a produtividade e a qualidade.
