Tornar os tomates dourados: Cientistas introduzem flavonóis de camélia na polpa dos frutos
Os cientistas descodificaram a maquinaria genética por detrás das pétalas douradas da Camellia nitidissima e transferiram com sucesso esta caraterística para plantas de tomate para aumentar o seu valor nutricional. Ao identificar os principais flavonóis responsáveis pela pigmentação amarela da flor, os investigadores identificaram cinco genes essenciais envolvidos na sua biossíntese. Estes genes foram então introduzidos em plantas de tomate utilizando uma abordagem de biologia sintética multigénica. Os tomates modificados desenvolveram uma polpa amarela dourada enriquecida com flavonóis benéficos para a saúde, compostos conhecidos pelas suas propriedades antioxidantes. Esta descoberta não só esclarece um mistério de longa data na pigmentação das plantas, como também abre novas vias para melhorar os benefícios para a saúde das culturas frutícolas comuns.
A Camélia dourada, conhecida pelas suas flores amarelas raras e vibrantes, há muito que cativa os horticultores. Enquanto a maioria das espécies de Camélia produz flores vermelhas ou brancas, a C. nitidissima destaca-se pela sua impressionante tonalidade dourada. No entanto, os pigmentos exactos responsáveis por esta coloração têm permanecido um tópico de debate, com os flavonóides e os carotenóides propostos como candidatos. Ao mesmo tempo, o tomate - embora rico em carotenóides como o licopeno - contém apenas vestígios de flavonóis na sua polpa comestível. Dada a biodisponibilidade superior e a força antioxidante dos flavonóis, como a quercetina, os cientistas têm procurado formas de enriquecer estes compostos nas culturas de frutos. Estes desafios levaram a equipa a explorar as vias metabólicas únicas da Camellia para uma possível aplicação entre espécies.
Em um estudo publicado em 7 de novembro de 2024, na Horticulture Research, pesquisadores da Universidade de Zhejiang, da Academia Chinesa de Silvicultura e da Universidade Westlake reconstruíram a via de biossíntese de flavonol de C. nitidissima em tomates. A equipa identificou os derivados da quercetina como pigmentos-chave nas flores amarelas da Camélia e isolou cinco genes responsáveis pela sua produção. Estes genes foram então introduzidos em plantas de tomate através de duas estratégias de biologia sintética, resultando em frutos com polpa amarela viva e um teor significativamente elevado de flavonóis.
Ao traçar o perfil de 23 espécies de camélias douradas, os investigadores confirmaram que a quercetina 3-O-glucósido e 7-O-glucósido são os principais pigmentos por detrás da cor dourada. Utilizando a transcriptómica de plataforma dupla e a análise da coexpressão de genes, identificaram cinco genes-chave: CnCHS, CnF3'H, CnFLS1, CnUFGT14 e um fator de transcrição MYB. A enzima CnFLS1 demonstrou uma eficiência catalítica excecional na produção de quercetina. Estes genes foram expressos em Nicotiana benthamiana e transformados de forma estável em tomate, dando origem a dois conjuntos de linhas transgénicas. A conceção Early-Activation revelou-se mais eficaz, produzindo frutos de tomate não só com níveis elevados de derivados da quercetina, mas também com flavonóis específicos da Camélia, como o camelliaside A e C. Estes compostos aumentaram substancialmente a capacidade antioxidante dos frutos, revelando-se promissores para a criação de variedades orientadas para a saúde.
"Este projeto faz a ponte entre a biologia das plantas ornamentais e o melhoramento das culturas alimentares", afirmou o Prof. Pengxiang Fan, autor correspondente do estudo. Pengxiang Fan, autor correspondente do estudo. "Ao transferir a via do pigmento da caméliapara o tomate, mostrámos como a biologia sintética pode ser utilizada para despertar o potencial metabólico oculto e proporcionar benefícios nutricionais. Estes tomates não têm apenas um aspeto diferente - transportam compostos com propriedades reais de promoção da saúde."
O sucesso desta reconstrução metabólica marca um avanço significativo na biologia sintética das plantas. Para além das alterações estéticas, os tomates enriquecidos com flavonol têm uma atividade antioxidante melhorada, oferecendo potencialmente um melhor prazo de validade e benefícios para a saúde. Os resultados sublinham o valor da exploração de espécies vegetais raras para a obtenção de compostos bioactivos e a sua aplicação em culturas de base. À medida que as ferramentas da biologia sintética se tornam mais refinadas, esta abordagem pode transformar o desenvolvimento de alimentos funcionais e criar novas possibilidades para uma agricultura orientada para a nutrição.
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Publicação original
Lina Jiang, Leiqin Han, Wenxuan Zhang, Yifei Gao, Xiaoyan Xu, Jia Chen, Shan Feng, Zhengqi Fan, Jiyuan Li, Xinlei Li, Hengfu Yin, Pengxiang Fan; "Elucidation of the key flavonol biosynthetic pathway in golden Camellia and its application in genetic modification of tomato fruit metabolism"; Horticulture Research, Volume 12, 2024-11-7
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