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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.41.2020.tde-16122019-141216
Document
Author
Full name
Frederico Rocha Rodrigues Alves
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2019
Supervisor
Committee
Freschi, Luciano (President)
Cesarino, Igor
Fabi, João Paulo
Silva, Juliana Almeida Barros da
Title in Portuguese
Manipulação de fitocromos como estratégia de biofortificação de frutos de tomateiro (Solanum lycopersicum L.)
Keywords in Portuguese
Antioxidantes
Ascorbato
Carotenoides
Flavonoides
Fotobiotecnologia
Metabolismo secundário
Tocoferois
Abstract in Portuguese
A manipulação de elementos da cadeia de sinalização luminosa tem sido amplamente empregada como estratégia de melhoramento de plantas de interesse agronômico. Os fitocromos (PHYs), fotorreceptores de luz vermelha/vermelha-distante, possuem papéis centrais na transdução do sinal luminoso controlando diversos processos fisiológicos em frutos, inclusive aqueles relacionados com a síntese de compostos de valor nutricional. Entretanto, informações a respeito da possibilidade de aplicação da manipulação de PHYs como ferramenta fotobiotecnológica visando a biofortificação de frutos ainda são limitadas. Nesta tese, os impactos da sobre-expressão fruto-específica de PHYTOCHROME B2 (PHYB2) e de uma forma mutante constitutivamente ativa desse fotorreceptor (PHYB2Y252H) sobre o desenvolvimento de frutos de tomateiro foram avaliados. Em frutos verdes, tanto a sobre-expressão de PHYB2 quanto de PHYB2Y252H aumentou o número de plastídios e o desenvolvimento de tilacoides, incrementando a capacidade de síntese e estocagem de importantes compostos de valor nutricional. Além disso, os frutos transgênicos maduros sobre-expressando PHYB2Y252H acumularam maior conteúdo de carotenoides, vitamina E, flavonoides e vitamina C, estando esse fenótipo associado a modulações específicas na transcrição de genes biossintéticos das respectivas rotas metabólicas ao longo do desenvolvimento do fruto. Comparados ao tipo selvagem, os frutos transgênicos apresentaram limitadas alterações em seu metabolismo primário, com destaque para o aumento e diminuição nos teores de compostos lipídicos e açúcares solúveis, respectivamente. O acúmulo de compostos antioxidantes foi substancialmente intensificado pela sobre-expressão de PHYB2Y252H em comparação à forma nativa PHYB2. Em conjunto, os dados obtidos indicam que a manipulação da atividade de PHYs constitui uma relevante ferramenta de fotobiotecnologia para a biofortificação de frutos carnosos
Title in English
Phytochrome manipulation as a biofortification strategy of tomato fruits (Solanum lycopersicum L.)
Keywords in English
Antioxidants
Ascorbate
Carotenoids
Flavonoids
Photobiotechnology
Secondary metabolism
Tocopherols
Abstract in English
Manipulation of light signaling pathway components has been widely applied as a molecular plant breeding strategy in crop species. Phytochromes (PHYs), red/far-red photoreceptors, play central roles concerning light signal transduction, controlling a plethora of physiological processes in fruits, including the biosynthesis of compounds with nutritional value. However, information regarding the applicability of PHY manipulation as a photobiotechnological tool aiming fruit biofortification are limited. In the present thesis, the impacts of fruit-specific overexpression of PHYTOCHROME B2 (PHYB2) and a mutated constitutively active form of this photoreceptor (PHYB2Y252H) on tomato fruit development were evaluated. In green fruits, either PHYB2 or PHYB2Y252H overexpression increased plastid number and thylakoid development, boosting up the synthesis and storage capacities of important compounds with nutritional value. Accordingly, red ripe PHYB2Y252H-overexpressing fruits accumulated more carotenoids, vitamin E, flavonoids and vitamin C as a consequence of specific modulation of biosynthetic genes associated with the respective metabolic pathways throughout fruit development. Compared to the wildtype, transgenic fruits exhibited limited changes in primary metabolism, including increments and reductions in lipid and soluble sugar levels, respectively. Accumulation of antioxidant compounds was substantially intensified by PHYB2Y252H-overexpression compared to the native form PHYB2. Altogether, our findings indicate that PHY activity manipulation represents a relevant photobiotechnological tool for fleshy fruit biofortification
 
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Release Date
2021-12-15
Publishing Date
2020-01-10
 
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